一種三維地層模型動態(tài)構(gòu)建方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在顯示屏上展示虛擬現(xiàn)實技術(shù)，特別涉及通過對地層的分布情況進(jìn)行模擬，實現(xiàn)地層數(shù)據(jù)模型的構(gòu)建，提高城市地下空間規(guī)劃效率的三維地層模型動態(tài)構(gòu)建方法。
【背景技術(shù)】
[0002]什么是地層模型？地層模型是一個三維網(wǎng)格體。這些網(wǎng)格建立在表層，斷層和層位的基礎(chǔ)之上。它決定了儲層的構(gòu)造和幾何形態(tài)。網(wǎng)格中的每一個節(jié)點都有一系列屬性，比如孔隙度，滲透率，含水飽和度等等。地層模型(stratigraphic model, pattern)是對地層實體的組成、結(jié)構(gòu)、時空存在狀況的簡化表達(dá)和綜合解釋。最常見的地層模型是用一定垂向地層間隔的代表性基本層序表示該間隔地層組成、結(jié)構(gòu)、沉積環(huán)境的剖面模型。
[0003]地層建模是一個基于數(shù)據(jù)/信息分析，合成的學(xué)科，或者說是一個整合各種學(xué)科的學(xué)科。這樣建立的地質(zhì)模型匯總了各種信息和解釋結(jié)果。所以是否了解各種輸入數(shù)據(jù)/信息的優(yōu)勢和不足是合理整合這些數(shù)據(jù)的關(guān)鍵。我們的儲層一般都會有多尺度上的非均質(zhì)性和連續(xù)性，但是由于各種原因我們不可能直接測量到所有的這些細(xì)節(jié)。
[0004]借助于地質(zhì)統(tǒng)計技術(shù)來生成比較真實的，代表我們對儲層非均質(zhì)性和連續(xù)性的認(rèn)識的模型是一個比較有效的研究儲層的手段。同一套數(shù)據(jù)可以生成很多相似的但是又不同的模型，這些模型就是隨機的。
[0005]地層模型的構(gòu)建可以幫助我們在地下空間合理的應(yīng)用起到輔助作用。同時，也可以幫助我們在地下礦藏的開采提了大量的數(shù)據(jù)信息。
[0006]但是，由于地層信息位于地下與地上空間相比隱蔽性更強，地層信息不宜被觀測，地下設(shè)施在建設(shè)完善后不宜改變和維護(hù)。傳統(tǒng)的地層信息都是通過勘測后通過紙質(zhì)或者電子版文件進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析，需要專業(yè)人士通過經(jīng)驗借助儀器設(shè)備出具分析報告，浪費了大量的資金、時間和人力資源，且在測算分析時會有誤差出現(xiàn)的可能性且不能直觀的觀測到地層信息。
[0007]目前，在三維地學(xué)模擬領(lǐng)域已經(jīng)實現(xiàn)地上簡單目標(biāo)的3D建模，地上景觀的多分辨率表達(dá)等已經(jīng)成熟，而地層三維模型由于存在地層數(shù)據(jù)、復(fù)雜信息多分辨率集成模型的多分辨率表達(dá)、集成模型的高效更新與高效能空間計算等關(guān)鍵技術(shù)還未突破，特別是大范圍地下復(fù)雜目標(biāo)的3D集成建模技術(shù)和根據(jù)使用的視角進(jìn)行地下空間漫游可達(dá)到實時觀測不同地下空間信息的功能。
[0008]同時，由于數(shù)據(jù)的來源不同、采集的方式不同、不同尺度、不同語義、不同數(shù)據(jù)質(zhì)量、不同格式、不同坐標(biāo)帶來的影響，現(xiàn)有研究往往注重于數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。因此，缺乏對三維空間對象統(tǒng)一的表示模型，難以通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換得到完整的信息。在對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理的基礎(chǔ)上，采用數(shù)據(jù)挖掘方法，通過在句法、語義以及模型層面上的三維空間數(shù)據(jù)無縫集成，實時更新實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)有效整合及各種規(guī)模的地下空間的三維場景的高效創(chuàng)建仍然是當(dāng)前國際本領(lǐng)域的前沿課題和研究的重點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明實施例提供一種三維地層模型動態(tài)構(gòu)建方法，本發(fā)明可以通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理的基礎(chǔ)上，采用數(shù)據(jù)挖掘方法，通過在句法、語義以及模型層面上的三維空間數(shù)據(jù)無縫集成，實時更新實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)有效整合及各種規(guī)模的地下空間的三維場景的高效創(chuàng)建；通過對地層的分布情況進(jìn)行模擬，實現(xiàn)地下空間全要素數(shù)據(jù)模型的動態(tài)實時調(diào)度，提高城市地下空間規(guī)劃的科學(xué)性、安全性和為地下礦藏的采集提供可靠的依據(jù)。解決了目前地層模型展示方式單一的問題，提升了地層信息統(tǒng)一展示、管理和分析水平。通過觀測者的視角改變而達(dá)到可以實時以三維形式瀏覽地下空間場景，實現(xiàn)了多平臺數(shù)據(jù)一體化；為三維模型帶來了全新的體驗，促進(jìn)了逼真、精細(xì)建模的效果。為城市建設(shè)尤其是對未來智慧城市搭建中的地下空間信息的獲取和構(gòu)建方案上起到了重要的輔助作用。在城市建設(shè)的快速發(fā)展，帶動了城市地下空間資源的大規(guī)模開發(fā)。推進(jìn)了城市定向、有序的發(fā)展，并推進(jìn)了城市空間的立體開發(fā)和地下商業(yè)交通的開發(fā)利用；充分開發(fā)利用地下空間資源的防護(hù)潛能，對提高城市綜合防災(zāi)抗毀能力起到了一定輔助作用。同時，在地下礦藏開發(fā)地質(zhì)研究工作中，三維地層建模完全可以在地質(zhì)研究中起到更為突出的作用。三維地層建?？梢猿蔀榈叵碌V藏開發(fā)階段礦藏精細(xì)描述和生產(chǎn)措施部署的核心技術(shù)。
[0010]本發(fā)明實施例提供一種三維地層模型動態(tài)構(gòu)建方法，包括如下步驟:
一種三維地層模型動態(tài)構(gòu)建方法，其特征在于，包括如下步驟:
對地層數(shù)據(jù)進(jìn)行整合；
對地層數(shù)據(jù)進(jìn)行定義和區(qū)域的選?。?br> 數(shù)據(jù)選??；
確定建模構(gòu)建區(qū)域范圍；
對數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷和完善；
構(gòu)建網(wǎng)格插入點；
生成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；
形成三維模型。
[0011]—種三維地層模型動態(tài)構(gòu)建方法，其中:
所述對地層數(shù)據(jù)進(jìn)行整合:將地層數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、層次化劃分、完善，然后將獲取到的每層數(shù)據(jù)進(jìn)行電子化標(biāo)準(zhǔn)處理，按照不同的存儲格式進(jìn)行存儲；
所述對地層數(shù)據(jù)進(jìn)行整合的具體步驟為:
數(shù)據(jù)統(tǒng)一處理:將不同存儲形式的地層數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一存儲形式處理；
排序、編號:將統(tǒng)一存儲形式化的地層數(shù)據(jù)按照深度進(jìn)行排序，并根據(jù)統(tǒng)一的編碼規(guī)則對地層數(shù)據(jù)進(jìn)行編號；
信息審核:通過計算機和人為檢查兩種方式對異常信息和錯誤信息進(jìn)行處理；
數(shù)據(jù)存儲:將處理后的地層數(shù)據(jù)按照不同類別分別存儲到數(shù)據(jù)庫中；
數(shù)據(jù)處理:將持續(xù)收集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)一格式化處理并進(jìn)行編號；
數(shù)據(jù)庫完善:將更新的數(shù)據(jù)信息存儲到數(shù)據(jù)庫中并與原有數(shù)據(jù)相融合，完善數(shù)據(jù)庫信肩、O
[0012]一種三維地層模型動態(tài)構(gòu)建方法，其中: 所述數(shù)據(jù)選取:利用空間疊加分析選擇待建模區(qū)域內(nèi)的地層數(shù)據(jù)，將地層信息按照地層編號逐層提取，確定地下數(shù)據(jù)的輪廓范圍；確定各個地層的三維模型組織結(jié)構(gòu)；其中地層數(shù)據(jù)調(diào)整的具體步驟為:根據(jù)所述地層缺失情況和所述地層透鏡體情況實時調(diào)整與該地層數(shù)據(jù)以及與其相關(guān)聯(lián)的其它地層結(jié)構(gòu)；
當(dāng)出現(xiàn)有缺失地層的地下空間數(shù)據(jù)，其周圍最近距離的地下空間數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的地層結(jié)構(gòu)會在兩者之間尖滅，同時調(diào)整該缺失地層緊鄰的上層和下層地層的結(jié)構(gòu)；
當(dāng)出現(xiàn)有透鏡體地層的地下空間數(shù)據(jù)，其關(guān)聯(lián)的地層結(jié)構(gòu)會在其周圍最近距離的地下空間數(shù)據(jù)之間尖滅，同時調(diào)整該透鏡體地層緊鄰的上層和下層地層的結(jié)構(gòu)。
[0013]一種三維地層模型動態(tài)構(gòu)建方法，其中:
所述對地層數(shù)據(jù)進(jìn)行定義和區(qū)域的選取:擬定觀察點，根據(jù)觀察點當(dāng)前方向和位置計算建模區(qū)域范圍；所述建模區(qū)域范圍可以當(dāng)前觀察點為中心，以一定半徑確定建模區(qū)域范圍；其建模區(qū)域范圍為規(guī)則圖形、不規(guī)則圖形中的一種。
[0014]一種三維地層模型動態(tài)構(gòu)建方法，其中:
所述對地層數(shù)據(jù)進(jìn)行定義和區(qū)域的選取:根據(jù)視點位置通過自定義方式確定建模區(qū)域范圍；所述建模區(qū)域范圍可以為規(guī)則圖形、不規(guī)則圖形中的一種。
[0015]一種三維地層模型動態(tài)構(gòu)建方法，其中:
所述確定建模構(gòu)建區(qū)域范圍:以預(yù)先定義方式確定三維模型的構(gòu)建區(qū)域；
所述確定建模構(gòu)建區(qū)域范圍的具體步驟為:根據(jù)觀察點當(dāng)前方向和位置計算建模區(qū)域范圍，以當(dāng)前觀察點為中心，以一定半徑確定建模區(qū)域范圍；所述建模區(qū)域范圍可為多邊體，圓球體,三角體中的一種；該建模區(qū)域呈空心結(jié)構(gòu)且該區(qū)域體積在1-20000000立方米之間。
[0016]一種三維地層模型動態(tài)構(gòu)建方法，其中:
所述確定建模構(gòu)建區(qū)域范圍:以預(yù)先定義方式確定三維模型的構(gòu)建區(qū)域；
所述確定建模構(gòu)建區(qū)域范圍的具體步驟為:根據(jù)數(shù)據(jù)選取的地下數(shù)據(jù)的輪廓線范圍，確定建模區(qū)域范圍；所述建模區(qū)域范圍可為多邊體，圓球體，三角體中的一種；該建模區(qū)域呈單層空心結(jié)構(gòu)且該區(qū)域體積在1-20000000立方米之間。
[0017]一種三維地層模型動態(tài)構(gòu)建方法，其中:
所述對數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷和完善:對地下數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析，判定是否構(gòu)建虛擬地下數(shù)據(jù)；
所述對數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷和完善的具體步驟為:當(dāng)建模范圍內(nèi)數(shù)據(jù)極少，預(yù)先設(shè)定的緩沖區(qū)地下數(shù)據(jù)極少時，則判斷該區(qū)域內(nèi)不能構(gòu)建虛擬地下數(shù)據(jù)；當(dāng)建模范圍內(nèi)數(shù)據(jù)極少，預(yù)先設(shè)定的緩沖區(qū)地下數(shù)據(jù)豐富時，則以緩沖區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對建模范圍內(nèi)進(jìn)行插值操作，構(gòu)建虛擬地下數(shù)據(jù)；當(dāng)建模范圍內(nèi)數(shù)據(jù)豐厚，但建模范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)分布不均衡，預(yù)先設(shè)定的緩沖區(qū)地下數(shù)據(jù)豐富時，則以建模范圍內(nèi)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在數(shù)據(jù)分布稀疏的范圍內(nèi)進(jìn)行插值操作，構(gòu)建虛擬地下數(shù)據(jù)。
[0018]一種三維地層模型動態(tài)構(gòu)建方法，其中:
所述構(gòu)建網(wǎng)格插入點:以獲取的地層數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，按照地層結(jié)構(gòu)構(gòu)建網(wǎng)格插入點；
所述構(gòu)建網(wǎng)格插入點的【具體實施方式】為:
在模型區(qū)域范圍內(nèi)構(gòu)建可包含建模外表面的模型結(jié)構(gòu)； 在模型區(qū)域范圍內(nèi)構(gòu)建以地層為標(biāo)準(zhǔn)的分層模型結(jié)構(gòu)。
[0019]一種三維地層模型動態(tài)構(gòu)建方法，其中:
所述生成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):以構(gòu)建的網(wǎng)格插入點為特征點，生成適宜的空間多邊體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
[0020]一種三維地層模型動態(tài)構(gòu)建方法，其中:
所述形成三維模型:將空間多邊體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行渲染可視化，形成可展示的地層三維模型；
所述形成三維模型的具體步驟為:將地層標(biāo)識圖例統(tǒng)一化處理；依據(jù)模型各個點的坐標(biāo)以及坐標(biāo)所在面的軸向，計算坐標(biāo)的法線坐標(biāo)；依據(jù)法線坐標(biāo)計算紋理坐標(biāo)或者顏色坐標(biāo)；設(shè)置紋理或者顏色；
所