專利名稱：：一種基于水平集的地層面及地質(zhì)體生成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種根據(jù)地震解釋數(shù)據(jù)、測井解釋結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)地質(zhì)建模、模擬和分析的系統(tǒng)與方法，特別涉及一種基于水平集的地層面及地質(zhì)體生成方法。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)代油氣藏等資源的勘探開發(fā)過程中需要根據(jù)地震勘探資料、測井等資料在計(jì)算機(jī)中建立地下地質(zhì)模型，進(jìn)行數(shù)值模擬與分析，以便更準(zhǔn)確的認(rèn)知地下地質(zhì)情況和有效地進(jìn)行開發(fā)利用。建立地質(zhì)模型包括地質(zhì)構(gòu)造建模和屬性建模，屬性模型以構(gòu)造模型為載體，刻畫了地質(zhì)體內(nèi)部的屬性分布，實(shí)踐表明，有效建立構(gòu)造模型不僅是地質(zhì)建模的基礎(chǔ)工作，更是油氣勘探開發(fā)諸多環(huán)節(jié)中的許多數(shù)據(jù)處理方法得以在計(jì)算機(jī)中有效應(yīng)用的基礎(chǔ)，如疊前深度偏移技術(shù)。構(gòu)造模型是建立地下地質(zhì)構(gòu)造的幾何形態(tài)與拓?fù)涿枋觯纫嗝?、層面這些作為地層斷裂面、分界面的形狀描述，還要建立由這些斷面、地層面圍成的地層體的內(nèi)部空間描述，以滿足屬性建模時(shí)對地下空間位置的幾何和拓?fù)湫畔嗽冃枨蟆，F(xiàn)有的地質(zhì)構(gòu)造建模方法一般是先建立斷面、地層面，然后再由這些斷面、地層面圍成的地層體。由于層面的已知數(shù)據(jù)為散亂離散點(diǎn)，離散點(diǎn)之間的連接關(guān)系和層面的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都是未知的，這使得就單個(gè)層面的生成也非常困難。如，GOCAD軟件通過先擬合一個(gè)連續(xù)的網(wǎng)格與所有斷層求交得到一個(gè)裂開的網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，然后通過DSI(離散光滑插值)將裂口邊界沿相應(yīng)斷面移動(dòng)到合適的位置。由于層面數(shù)據(jù)點(diǎn)的散亂特性、分布不規(guī)則性，這個(gè)過程需要較多的人工交互編輯與干涉，當(dāng)斷層數(shù)目較多、斷層之間T型相交或十字相交、存在逆掩斷層中的一種或幾種情況出現(xiàn)時(shí)，如圖1所示，其交互工作的繁瑣性及大量性是不可接受的。申請?zhí)枮?00510011336.9的中國專利"一種基于變形場的地層面計(jì)算機(jī)圖形生成方法"中給出一種基于變形場的逐個(gè)斷層處層面斷裂的方式重構(gòu)層面的幾何與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，具有很高的自動(dòng)化能力。但是上述重構(gòu)層面的方法基本孤立于對地質(zhì)體實(shí)體的描述，只是得到了地質(zhì)體邊界面的描述，因此在后續(xù)進(jìn)行地質(zhì)體內(nèi)部刻畫時(shí)，比如判斷任意給定的空間點(diǎn)屬于哪個(gè)地層及它距離所在地層頂、底的相對幾何位置，還需要進(jìn)行額外費(fèi)力的幾何計(jì)算，并且由于幾何計(jì)算精度的問題，容易造成空間點(diǎn)定位錯(cuò)誤。水平集方法是一種表達(dá)隱式動(dòng)態(tài)界面的數(shù)學(xué)方法，它總是將界面r()(t時(shí)刻的界面)表示為標(biāo)量場-(u)(其中x表示位置，t是時(shí)間)的零等值面，即-(r(o力-o。對t求導(dǎo)得到<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>因此給定初始標(biāo)量場^(x,0)和界面流動(dòng)速度i7，由方程^+"v^-o可解出t時(shí)刻的標(biāo)量場^(:c力，貝lJ-OM)的零等值面就是t時(shí)刻的物質(zhì)界面。水平集方法有許多的應(yīng)用，常用于閉合曲面的重構(gòu)，但是基于水平集的解決方案尚未用于地質(zhì)建模領(lǐng)域的層面重構(gòu)及地質(zhì)體的生成。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種復(fù)雜地質(zhì)形態(tài)下的層面及地質(zhì)體的便捷生成方法--種基于水平集的地層面及地質(zhì)體生成方法，用于地質(zhì)建模、模擬和分析的系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)在斷層較多、包含鹽丘、蘑菇體、透鏡體等情形時(shí)需要大量手工交互或難以生成層面及現(xiàn)有的層面生成技術(shù)缺乏直接對地質(zhì)體內(nèi)部描述的能力，從而有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中精度不高、效率較低、難以有效支持地質(zhì)建模、模擬和分析的問題。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種基于水平集的地層面及地質(zhì)體生成方法，用以根據(jù)地震及測井解釋結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)處理、智能化自動(dòng)重構(gòu)層面及地質(zhì)體，用于地質(zhì)建模、模擬、分析的系統(tǒng)；其特征在于，包括以下步驟步驟A，根據(jù)所輸入數(shù)據(jù)中的關(guān)于斷層信息建立斷面模型；步驟B，在斷面模型的基礎(chǔ)上創(chuàng)建三維計(jì)算網(wǎng)格；步驟C，對每個(gè)欲重構(gòu)的層面，根據(jù)所輸入數(shù)據(jù)中此層面的構(gòu)造信息構(gòu)造一個(gè)用于計(jì)算界面流動(dòng)速度的標(biāo)量場；步驟D，對欲重構(gòu)的層面，根據(jù)所輸入數(shù)據(jù)中此層面的構(gòu)造信息構(gòu)造一個(gè)連續(xù)的初始層面并在此基礎(chǔ)上構(gòu)造初始水平集，然后在三維網(wǎng)格上數(shù)值求解控制界面流動(dòng)的偏微分方程使水平集更新從而零界面演化，最終，零界面逼近目標(biāo)層面；步驟E,通過追蹤零等值面得到最終的地層面；步驟F，根據(jù)輸入數(shù)據(jù)中的地層之間宏觀拓?fù)潢P(guān)系建立地層二叉樹；步驟G，根據(jù)各個(gè)層面的水平集實(shí)現(xiàn)地質(zhì)體的邊界描述；步驟H，根據(jù)各個(gè)層面的水平集實(shí)現(xiàn)地質(zhì)體的內(nèi)部描述。所述步驟A中的輸入數(shù)據(jù)為關(guān)于地層、斷面的離散構(gòu)造信息及地質(zhì)面的宏觀拓?fù)潢P(guān)系，其中地層構(gòu)造信息包括層面的地震解釋離散點(diǎn)、井分層點(diǎn)；斷面的構(gòu)造信息包括斷面的地震解釋離散點(diǎn)、斷棱及斷層線；地質(zhì)面的宏觀拓?fù)潢P(guān)系指兩個(gè)斷層之間可以指定主輔關(guān)系、兩個(gè)層面之間可以指定主輔關(guān)系，輔斷層總是截止于主斷層，輔地層總是截止于主地層；地質(zhì)面的宏觀拓?fù)潢P(guān)系還包括表示地層沉積先后次序的層序。所述步驟A進(jìn)一步包括步驟A1，由所輸入數(shù)據(jù)中關(guān)于斷面的離散構(gòu)造信息，采用插值方法擬合得到每個(gè)斷面的比較大范圍的初始網(wǎng)格；步驟A2，對每個(gè)斷面，用斷面邊界線裁剪斷面的初始網(wǎng)格，得到斷面的邊界網(wǎng)格；步驟A3，根據(jù)所述輸入數(shù)據(jù)中斷層之間的宏觀拓?fù)潢P(guān)系，對每個(gè)斷面，用它的主斷面裁剪當(dāng)前斷面的邊界網(wǎng)格。所述步驟B中的三維計(jì)算網(wǎng)格可以是三維長方體/正方體網(wǎng)格，這時(shí)，步驟B進(jìn)一步包括:在所考察的工區(qū)范圍內(nèi)，按照給定的步長構(gòu)造三維矩形網(wǎng)格，將穿過斷層的網(wǎng)格單元進(jìn)行標(biāo)識(shí)；所述步驟B中的三維計(jì)算網(wǎng)格也可以是三維四面體網(wǎng)格，這時(shí)，步驟B進(jìn)一步包括在所考察的工區(qū)范圍內(nèi)，以斷面為限定面進(jìn)行限定Delaunay剖分；如果兩個(gè)四面體的公共三角形位于斷面上，則從拓?fù)渖先∠@兩個(gè)四面體之間的鄰接關(guān)系，并進(jìn)行公共三角形頂點(diǎn)的復(fù)制使得這兩個(gè)四面體擁有各自的頂點(diǎn)對象。所述步驟C中用于計(jì)算界面流動(dòng)速度的標(biāo)量場中的每個(gè)值與步驟B所述網(wǎng)格中的一個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)相關(guān)，標(biāo)量場中的每一個(gè)值與其相關(guān)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)至當(dāng)前層面離散點(diǎn)的最短距離具有函數(shù)關(guān)系且均為非負(fù)值，該標(biāo)量場稱為無符號(hào)距離場。所述步驟D中水平集中的每個(gè)值與步驟B所述網(wǎng)格中的一個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)相關(guān)，且水平集中的每一個(gè)值與其相關(guān)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)具有以下性質(zhì)如果網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)位于水平集零界面的特定一側(cè)，則該值具有第一符號(hào)，如果網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)位于零界面的另一側(cè)，則該值具有相反的符號(hào)，并且該值與網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)到零界面的距離成比例，該水平集稱為有符號(hào)距離場。所述步驟F中建立的地層二叉樹具有以下性質(zhì)每一個(gè)非葉子節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)層面，每一個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)代表層面所分割的一個(gè)空間區(qū)域，即地層體；主地層總是相應(yīng)輔助地層的父或祖先節(jié)點(diǎn)；對任一二叉樹節(jié)點(diǎn)，它的左節(jié)點(diǎn)、自己、它的右節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的層面總是成為層序或逆層序的子排列。所述步驟G是通過空間元素層位劃分規(guī)則對斷面、層面網(wǎng)格進(jìn)行分割來構(gòu)造邊界表達(dá)的地質(zhì)體，這里，空間元素層位劃分規(guī)則是指由從地層二叉樹根節(jié)點(diǎn)開始前序遍歷，根據(jù)當(dāng)前二叉樹節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的層面的水平集插值出空間元素上的值，通過空間元素上的值將空間元素分成左、右子元素分別位于水平集零界面特定一側(cè)及相反一側(cè)，將它們置入當(dāng)前二叉樹節(jié)點(diǎn)的相應(yīng)左右子節(jié)點(diǎn)，如此繼續(xù)直至抵達(dá)葉子節(jié)點(diǎn)即給出了空間元素的層位劃分。所述步驟H是根據(jù)判斷空間點(diǎn)層位的規(guī)則及計(jì)算地層內(nèi)空間點(diǎn)相對位置的方法來實(shí)現(xiàn)對地質(zhì)體內(nèi)部幾何及拓?fù)涞拿枋?。所述的判斷空間點(diǎn)層位的規(guī)則是指從地層二叉樹根節(jié)點(diǎn)開始選擇性遍歷，由當(dāng)前二叉樹節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的層面的水平集中插值出給定空間點(diǎn)的值，由該值的符號(hào)決定下一個(gè)遍歷的子節(jié)點(diǎn)是左子節(jié)點(diǎn)還是右子節(jié)點(diǎn)，如此繼續(xù)直至抵達(dá)葉子節(jié)點(diǎn)即給出了空間點(diǎn)所在層位；所述的計(jì)算地層內(nèi)空間點(diǎn)相對位置的方法是指由空間點(diǎn)所在地層的頂層面對應(yīng)的水平集插值出空間點(diǎn)的值^，則空間點(diǎn)到地層頂層面的距離與^比例；由空間點(diǎn)所在地層的底層面對應(yīng)的水平集插值出空間點(diǎn)的值^，則空間點(diǎn)到地層頂層面的距離與^比例；空間點(diǎn)在地層內(nèi)的相對位置由A與*比值給出。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明關(guān)于層面重構(gòu)過程和地質(zhì)實(shí)體的生成過程是統(tǒng)一的，層面重構(gòu)的過程及結(jié)果直接服務(wù)于高層目標(biāo)地質(zhì)體的生成，具有事半功倍的效果；此外由于采取采用數(shù)據(jù)場這種隱式方法來描述界面，無需對蘑菇體、透鏡體、鹽丘等復(fù)雜層面形態(tài)進(jìn)行特殊處理，亦無需對界面演化過程中的界面分裂、融合等拓?fù)渥兓M(jìn)行顯式處理，并且因?yàn)椴捎昧藬鄬犹幘哂袛嚅_特性的三維計(jì)算網(wǎng)格這使得斷層兩側(cè)的界面分別演化、互不干擾，因此本發(fā)明能夠有效用于復(fù)雜地質(zhì)形態(tài)包括蘑菇體、透鏡體、鹽丘及復(fù)雜斷裂的地質(zhì)層面重構(gòu)及地質(zhì)體生成。有效提高生成復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造模型的效率與精度。以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。圖1為斷層數(shù)量較多、斷層間存在相交關(guān)系時(shí)層面重構(gòu)問題示意圖；圖2為基于水平集的層面及地質(zhì)體生成流程圖；圖3為建立斷面模型過程中經(jīng)邊界裁剪后的斷面；圖4為建立斷面模型過程中經(jīng)主斷層裁剪后的斷面；圖5以斷面為限定條件對工區(qū)包圍盒進(jìn)行限定四面體剖分得到的四面體網(wǎng)格類型的三維計(jì)算網(wǎng)格；圖6給出長方體網(wǎng)格中穿過斷層的所有節(jié)點(diǎn)連線及相關(guān)節(jié)點(diǎn)；圖7是用于計(jì)算界面流動(dòng)速度的標(biāo)量場的一個(gè)剖面展示；圖8為由層面離散點(diǎn)插值得到的一個(gè)連續(xù)初始層面；圖9是在初始層面基礎(chǔ)上構(gòu)造的初始水平集^X,0)在一個(gè)剖面上的展示；圖10是數(shù)值求解運(yùn)動(dòng)界面控制方程迭代終止后的水平集的一個(gè)剖面展示；圖11為通過追蹤零等值面得到重構(gòu)層面；圖12具有相交關(guān)系的地層；圖13生成的地層二叉樹；圖14判斷空間點(diǎn)與地層的位置關(guān)系；圖15圖29為本發(fā)明實(shí)施例的生成層面及地質(zhì)體過程示意圖；圖15已知的斷層離散點(diǎn)示意圖16為經(jīng)過定義主輔關(guān)系、斷層間相互裁剪后得到的斷層模型；圖17為地層1的離散點(diǎn)和生成的用于計(jì)算界面運(yùn)動(dòng)速度的標(biāo)量場剖面展示圖17圖20分別為每個(gè)地層的離散點(diǎn)和生成的用于計(jì)算界面運(yùn)動(dòng)速度的標(biāo)量場剖面展示；圖2124分別為每個(gè)地層最終的水平集的剖面展示和從水平集中提取零等值面作為重構(gòu)出來的地層面最終形態(tài)；圖25圖27分別是地層1、地層2、地層3的地層體邊界模型；圖28圖29給出了地質(zhì)體內(nèi)某一剖面上的點(diǎn)的空間位置信息；圖30是由圖1中數(shù)據(jù)生成的層面及地質(zhì)體；其中12001220表示地層面的缺失。具體實(shí)施例方式現(xiàn)代油氣藏等資源的勘探開發(fā)過程中需要根據(jù)地震勘探資料、測井等資料在計(jì)算機(jī)中建立地下地質(zhì)模型，進(jìn)行數(shù)值模擬與分析，以便更準(zhǔn)確的認(rèn)知地下地質(zhì)情況和有效地進(jìn)行開發(fā)利用。建立地質(zhì)模型包括地質(zhì)構(gòu)造建模和屬性建模，屬性模型以構(gòu)造模型為載體，刻畫了地質(zhì)體內(nèi)部的屬性分布，實(shí)踐表明，有效建立構(gòu)造模型不僅是地質(zhì)建模的基礎(chǔ)工作，更是油氣勘探開發(fā)諸多環(huán)節(jié)中的許多數(shù)據(jù)處理方法得以在計(jì)算機(jī)中有效應(yīng)用的基礎(chǔ)，如疊前深度偏移技術(shù)。本實(shí)施例詳細(xì)介紹一種基于水平集的地層面及地質(zhì)體生成方法；建立地質(zhì)模型一般分為兩個(gè)階段，先建立構(gòu)造模型，刻畫地質(zhì)體的幾何形態(tài)；然后在構(gòu)造模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行屬性建模。為了對屬性建模提供強(qiáng)有力的支撐，對構(gòu)造建模技術(shù)有三個(gè)核心能力要求1)能夠統(tǒng)一地、便捷建立復(fù)雜的包含斷裂、鹽丘等地質(zhì)構(gòu)造模型。2)當(dāng)?shù)刭|(zhì)資料更新、對地質(zhì)認(rèn)識(shí)改變時(shí)能夠快速更新地質(zhì)模型。3)地質(zhì)構(gòu)造模型具有強(qiáng)大的空間刻畫能力，能夠準(zhǔn)確地刻畫地下地質(zhì)體的幾何形態(tài)和空間拓?fù)潢P(guān)系，比如空間點(diǎn)的快速定位，該點(diǎn)所屬層位、相對幾何位置、與地質(zhì)界面的拓?fù)潢P(guān)系，為后續(xù)的屬性插值、隨機(jī)模擬提供有力的幾何和拓?fù)鋿嗽冎巍，F(xiàn)有的地質(zhì)構(gòu)造建模方法一般是先建立斷面、地層面，然后再由這些斷面、地層面圍成的地層體，進(jìn)而將地質(zhì)體內(nèi)部網(wǎng)格化。該方法屬于顯式方法，現(xiàn)有的軟件如GOCAD、Petrel均可歸于這一類。該類方法的不足在于(a)在重構(gòu)地質(zhì)界面時(shí)，插值方法依賴于網(wǎng)格的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的建立和維護(hù)往往是困難的。例如，GOCAD軟件以DSI離散光滑插值技術(shù)為核心，采用DSI技術(shù)重構(gòu)斷裂層面時(shí)，為了建立網(wǎng)格拓?fù)湫枰葦M合連續(xù)層面與斷層求交形成斷裂網(wǎng)格拓?fù)湎到y(tǒng)，然后再使用離散點(diǎn)約束、OnTsurf約束(作為斷層上升盤與下降盤的層面邊界必需位于相應(yīng)斷層上)、VecLink約束(作為斷層上升盤與下降盤的層面邊界的相對位置必需滿足相應(yīng)斷距)對網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)進(jìn)行插值以形成空間層面。由于在建立層面網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)涉及與網(wǎng)格之間的相交計(jì)算，因此存在計(jì)算健壯性的問題，幾何計(jì)算誤差引起拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的錯(cuò)誤將是災(zāi)難性的問題，甚至網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不夠優(yōu)化都有可能造成非預(yù)期插值結(jié)果。(b)這種方法將對界面的刻畫和對體的刻畫孤立起來，因此界面生成后還不能有效地支撐屬性建模。Petrel軟件雖然采用了三維規(guī)則索引網(wǎng)格既用于界面建模也能支撐屬性建模，但是它通常只適合處理斷層系統(tǒng)在各個(gè)層位具有同構(gòu)特點(diǎn)的一類油藏。當(dāng)斷層系統(tǒng)復(fù)雜些或存在局部斷層等情況，用該軟件建立模型是困難的。本發(fā)明的目的在于克服以上所述的不足，提供一種能夠有效滿足以上所述核心能力要求的構(gòu)造建模技術(shù)，即基于水平集的層面及地質(zhì)體生成方法。本發(fā)明中，將欲重構(gòu)的層面表示為一個(gè)隨時(shí)間變化的標(biāo)量數(shù)據(jù)場-(;M)的零等值面r(f)，標(biāo)量場"x，o具有如下性質(zhì)任何時(shí)刻t有界面r(/)上的^值為o，艮p^(r(r)力-o，而界面r(o兩側(cè)的-值滿足一側(cè)大于o，另一側(cè)小于o，特別地這里定義^u)為x到界面rw的有向符號(hào)距離場，這時(shí)-(x力通常稱為水平集函數(shù)，因此本發(fā)明稱為基于水平集的層面及地質(zhì)體生成。由-(1^),0=0對1求導(dǎo)得到^+"^^-=0，其中^表示界面運(yùn)動(dòng)速度，這是關(guān)于界面運(yùn)動(dòng)的一般控制方程。在這里，希望重構(gòu)的層面不斷逼近已知的層面離散點(diǎn)數(shù)據(jù)，因此要求界面朝向離散點(diǎn)方向運(yùn)動(dòng)。一種方法是，設(shè)d(;c)為空間位置x到層面離散數(shù)據(jù)點(diǎn)的最短距離，則d(x)的梯度反方向-VJ朝向離散點(diǎn)，于是可令^=-^/，這時(shí)界面運(yùn)動(dòng)控制方程成為A于是給定初始標(biāo)量場^0c,0)，對A-V^A^進(jìn)行數(shù)值求解，每計(jì)算一步W，界面則向最終形態(tài)逼近一些，當(dāng)^4oo時(shí)場-0c力的零值界面r(r)即為重構(gòu)的層面。為了使界面能夠在斷層兩側(cè)分別演化并最終逼近相應(yīng)的離散點(diǎn)，構(gòu)造了在斷層處斷開的三維計(jì)算網(wǎng)格使得數(shù)值求解界面運(yùn)動(dòng)控制方程時(shí)斷層兩側(cè)的計(jì)算節(jié)點(diǎn)得以互不關(guān)聯(lián)。當(dāng)數(shù)值求解界面運(yùn)動(dòng)控制方程的過程結(jié)束后，-(X，O不僅用于追蹤零等值面得到重構(gòu)的層面，-(U)還因?yàn)樗挠邢蚍?hào)函數(shù)特性被有效用于地質(zhì)體的生成及實(shí)體內(nèi)部的刻畫。因此本發(fā)明關(guān)于層面重構(gòu)過程和地質(zhì)實(shí)體的生成過程是統(tǒng)一的，層面重構(gòu)的過程及結(jié)果直接服務(wù)于高層目標(biāo)地質(zhì)體的生成，具有事半功倍的效果。此外由于采取采用數(shù)據(jù)場這種隱式方法來描述界面，無需對蘑燕體、透鏡體、鹽丘等復(fù)雜層面形態(tài)進(jìn)行特殊處理，亦無需對界面演化過程中的界面分裂、融合等拓?fù)渥兓M(jìn)行顯式處理，并且因?yàn)椴捎昧藬鄬犹幘哂袛嚅_特性的三維計(jì)算網(wǎng)格這使得斷層兩側(cè)的界面分別演化、互不干擾，因此本發(fā)明能夠有效用于復(fù)雜地質(zhì)形態(tài)包括蘑燕體、透鏡體、鹽丘及復(fù)雜斷裂的地質(zhì)層面重構(gòu)及地質(zhì)體生成。上述關(guān)于界面運(yùn)動(dòng)速度^也可采用基于層面離散點(diǎn)構(gòu)造的其它速度，甚至界面運(yùn)動(dòng)控制方程中增加額外的效益項(xiàng)，如A=V^V-+d(;c)V*V-，而不改變要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍。圖2給出了本發(fā)明的基于水平集的層面及地質(zhì)體生成流程圖。以下進(jìn)一步予以詳細(xì)說明。首先是步驟200斷層模型的生成。每個(gè)斷面已知的構(gòu)造信息包括斷層離散點(diǎn)、斷棱、斷層線等等，另外用戶需指定相交斷層的關(guān)系，如果斷層甲與斷層乙相交，且期望斷層乙截止于斷層甲，則用戶將斷層甲設(shè)置為斷層乙的主斷層。建立斷層模型包括以下步驟步驟A1，由所輸入的關(guān)于斷面的構(gòu)造信息，采用插值方法擬合得到每個(gè)斷面的比較大范圍的初始網(wǎng)格；步驟A2，對每個(gè)斷面，用斷面邊界線裁剪斷面的初始網(wǎng)格，得到斷面的邊界網(wǎng)格；步驟A3，對每個(gè)斷面，用它的主斷面裁剪當(dāng)前斷面的邊界網(wǎng)格。圖3為建立斷面模型過程中經(jīng)邊界裁剪后的斷面形態(tài)，圖4為建立斷面模型過程中經(jīng)主斷層裁剪后的斷面形態(tài)。步驟210是在斷面模型的基礎(chǔ)上生成三維計(jì)算網(wǎng)格。三維計(jì)算網(wǎng)格可以是四面體網(wǎng)格，也可以是規(guī)則長方體網(wǎng)格。四面體網(wǎng)格的好處是可以擬合非規(guī)則邊界，其缺點(diǎn)是作為非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的一種，其網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，生成滿足邊界限定的四面體網(wǎng)格比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。這里為了使得斷面兩側(cè)的界面能夠各自互不干擾的演化，要求四面體網(wǎng)格中的四面體單元不能跨躍斷層分布，而是必須沿著斷層分布，并且如果兩個(gè)四面體的公共三角形位于斷面上，則應(yīng)從拓?fù)渖先∠@兩個(gè)四面體之間的鄰接關(guān)系，并進(jìn)行公共三角形頂點(diǎn)的復(fù)制使得這兩個(gè)四面體擁有各自的頂點(diǎn)對象。以上要求的四面體網(wǎng)格生成問題是一個(gè)曲面限定條件下的四面體網(wǎng)格生成問題，可參考如下文獻(xiàn)予以生成(楊欽，限定Delaunay三角剖分，北京航空航天大學(xué)博士論文，2001.8;朱大培，三維地質(zhì)建模和帶權(quán)曲面限定Delaunay三角化的研究與實(shí)現(xiàn)，北京航空航天大學(xué)博士論文，2002.10;或者，孟憲海，復(fù)雜限定Delaunay三角化算法，2005.10)，圖5給出了以斷面為限定條件對工區(qū)包圍盒進(jìn)行限定四面體剖分得到的四面體網(wǎng)格類型的一個(gè)三維計(jì)算網(wǎng)格實(shí)例。規(guī)則長方體網(wǎng)格作為三維計(jì)算網(wǎng)格的好處是網(wǎng)格生成簡單，并且在求解界面運(yùn)動(dòng)的控制方程時(shí)可以采取有限差分法進(jìn)行求解。這里為了使得斷面兩側(cè)的界面能夠各自互不干擾的演化，需要對與斷層相交的單元節(jié)點(diǎn)(即單元的頂點(diǎn))進(jìn)行標(biāo)識(shí)?？蔀槊總€(gè)節(jié)點(diǎn)分配一個(gè)字節(jié)作為連通標(biāo)識(shí)，該字節(jié)的從低位至高位分別標(biāo)志當(dāng)前節(jié)點(diǎn)與它的上下左右前后節(jié)點(diǎn)連線是否穿過斷面，如果穿過斷面則置為1否則置為0。在進(jìn)行數(shù)值求解關(guān)于界面運(yùn)動(dòng)的控制方程時(shí)需要訪問節(jié)點(diǎn)的上述標(biāo)志，以決定是否可以使用相鄰節(jié)點(diǎn)。圖6給出長方體網(wǎng)格中穿過斷層的所有節(jié)點(diǎn)連線及相關(guān)節(jié)點(diǎn)。步驟220對每個(gè)欲重構(gòu)的層面根據(jù)其層面離散點(diǎn)構(gòu)造一個(gè)用于計(jì)算界面流動(dòng)速度的標(biāo)量場。該標(biāo)量場可取為即前述的^(x)函數(shù)，即空間位置x到層面離散數(shù)據(jù)點(diǎn)的最短距離，因此需為三維計(jì)算網(wǎng)格中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算它到層面離散點(diǎn)的最短距離。直接進(jìn)行計(jì)算的效率是非常低的。該問題可以轉(zhuǎn)化為在計(jì)算網(wǎng)格上數(shù)值求解程函方程IV^(x)l-l。因此可采取Fastmarching算法求解，基本思想是，先直接計(jì)算出層面離散點(diǎn)所在網(wǎng)格單元的頂(節(jié))點(diǎn)值，其它的節(jié)點(diǎn)處值總是通過其附近的具有最小值的節(jié)點(diǎn)推廣而得。如果計(jì)算網(wǎng)格是長方體網(wǎng)格還可以用有限差分法求解IV^(x)l-l。圖7是用于計(jì)算界面流動(dòng)速度的標(biāo)量場的一個(gè)剖面展示。步驟230對欲重構(gòu)的層面，根據(jù)其層面離散點(diǎn)構(gòu)造一個(gè)連續(xù)的初始層面并在此基礎(chǔ)上構(gòu)造初始水平集。構(gòu)造初始層面的目的是為了構(gòu)造初始水平集，即計(jì)算網(wǎng)格上每個(gè)節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的水平集值-(;c，O)可設(shè)置為該節(jié)點(diǎn)到初始層面的有向投影距離。由通常的插值算法即可得到連續(xù)的初始層面，事實(shí)上采取一個(gè)合適的水平面作為初始層面也是可以的。圖8為由層面離散點(diǎn)插值得到的一個(gè)連續(xù)初始層面。圖9是在初始層面基礎(chǔ)上構(gòu)造的初始水平集W^,0)在一個(gè)剖面上的展示。步驟240對界面運(yùn)動(dòng)方程進(jìn)行數(shù)值求解。界面運(yùn)動(dòng)的控制方程為形如A=V^V-的偏微分方程在數(shù)學(xué)上屬于Hamilton—Jacobi+//(V^)=0，因此可用現(xiàn)有的數(shù)值方法予以求解，計(jì)算網(wǎng)格為四面體網(wǎng)格時(shí)可用有限元方法，計(jì)算網(wǎng)格為矩形網(wǎng)格可用有限差分法。由于初始界面到到理想重構(gòu)的層面距離總是有限的，因此以上運(yùn)動(dòng)方程數(shù)值求解對時(shí)間t的迭代終止條件可以是，達(dá)到預(yù)設(shè)的迭代次數(shù)即可終止，或者兩個(gè)連續(xù)時(shí)刻-""、-"差別滿足預(yù)設(shè)精度即可終止。由于界面運(yùn)動(dòng)控制方程描述的只是界面本身的運(yùn)動(dòng)，因此在三維網(wǎng)格上數(shù)值求解控制界面流動(dòng)的偏微分方程時(shí)，可以僅在包含零界面在內(nèi)的一個(gè)較窄范圍內(nèi)進(jìn)行。當(dāng)求解界面流動(dòng)偏微分方程的計(jì)算終止后，再在整個(gè)三維計(jì)算網(wǎng)格上對水平集進(jìn)行重新設(shè)距，使得-在整個(gè)三維網(wǎng)格范圍內(nèi)成為一個(gè)有向符號(hào)距離函數(shù)。圖10是數(shù)值求解運(yùn)動(dòng)界面控制方程迭代終止后的水平集的一個(gè)剖面展示。以上關(guān)于Hamilton—Jacobi形式偏微分方程本身的數(shù)學(xué)求解方法^:身可以認(rèn)為是熟知的。步驟250遍歷三維計(jì)算網(wǎng)格單元，通過線性插值即可求出單元內(nèi)的零等值面片，所有的這樣零等值面片一起構(gòu)成了重構(gòu)的層面網(wǎng)格表達(dá)。圖11為通過追蹤零等值面得到重構(gòu)層面。至此，通過以上方法可以重構(gòu)出每個(gè)層面。當(dāng)?shù)貙又g不存在交錯(cuò)關(guān)系(如尖滅、侵入等)時(shí)，在生成地質(zhì)體模型時(shí)，由于地層的上下地層面網(wǎng)格已經(jīng)生成，因此層狀地質(zhì)體將由其頂、底地層面及相關(guān)的斷面圍成。當(dāng)存在尖滅、侵入等地質(zhì)現(xiàn)象時(shí)，地層面在局部產(chǎn)生了缺失，如果簡單地將層狀地質(zhì)體的上、下表面等同于相應(yīng)地層面，就會(huì)造成構(gòu)造地質(zhì)體的錯(cuò)誤。如圖12a所示，地層&和&之間存在了侵入現(xiàn)象，<52地層面在被侵入的地方產(chǎn)生了缺失1200，<53和《54之間存在尖滅現(xiàn)象1210、1220，A只存在于&的下方。由于層面的生成過程是獨(dú)立的，因此如何識(shí)別并舍棄1200、1210、1220，找出實(shí)際構(gòu)成給定地層體的頂、底層面子網(wǎng)格是生成地質(zhì)體圖12b必須解決的問題。圖12b是所有地層的層狀地質(zhì)體，A的層狀地質(zhì)體的上表面是&的地層面，其下表面由兩部分組成&的一部分地層面和&的一部分地層面；&的層狀地質(zhì)體的上表面是&的地層面的一部分，下表面是&的一部分地層面；&的層狀地質(zhì)體的上表面是&地層面的一部分，下表面是&的地層面，&的層狀地質(zhì)體的上表面是&地層面和&的一部分地層面，下表面是工區(qū)的底面。本發(fā)明中對相交的地層引人主輔關(guān)系，被裁剪的、缺失的地層總是作為輔地層。如，地層&和&之間存在了侵入現(xiàn)象，&地層面在被侵入的地方產(chǎn)生了缺失1200,則定義&是&的主地層；&和<^之間存在尖滅現(xiàn)象1210、1220，A只存在于&的下方，則定義&是&的主地層。根據(jù)層序和地層間主輔關(guān)系可建立刻畫層面對空間劃分的地層二叉樹結(jié)構(gòu)，具體地，按如下原則生成地層二叉樹1)每一個(gè)非葉子節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)層面，每一個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)代表層面所分割的一個(gè)空間區(qū)域，即地層體；2)主地層總是相應(yīng)輔助地層的父或祖先節(jié)點(diǎn)；3)對任一二叉樹節(jié)點(diǎn)，它的左節(jié)點(diǎn)、自己、它的右節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的層面總是成為層序或逆層序的子排列。；圖13a為生成的地層二叉樹，圖13b為地層二叉樹對空間劃分的剖面示意圖。地層二叉樹的葉子節(jié)點(diǎn)代表了層面對空間的劃分后的子區(qū)域，這些子區(qū)域?qū)⒔M成相應(yīng)的地層體。因此生成由層面、斷面圍成的地層體表面模型只需遞歸遍歷地層二叉樹，將層面或斷面網(wǎng)格歸入適當(dāng)?shù)娜~子節(jié)點(diǎn)即可。這個(gè)過程中一個(gè)關(guān)鍵的問題是對空間點(diǎn)如何判定它在給定的層面之上還是之下，以便將它放入左節(jié)點(diǎn)還是右邊節(jié)點(diǎn)。業(yè)界熟知的方法是通過該點(diǎn)發(fā)出的射線與層面交點(diǎn)來判斷，但是因?yàn)榈貙哟嬖跀嗔褜?dǎo)致交點(diǎn)不存在，并且由于存在復(fù)雜的幾何求解計(jì)算，這種方法是不可靠的和實(shí)現(xiàn)困難的。本發(fā)明的方法解決了這個(gè)問題，即根據(jù)當(dāng)前二叉樹節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的層面的水平集中插值出空間點(diǎn)的值，如果這個(gè)值大于0則空間點(diǎn)位于層面上方，否則位于層面下方，見圖14。因此，本發(fā)明中生成由層面、斷面圍成的地層體表面模型的過程可描述為根據(jù)空間元素層位劃分規(guī)則構(gòu)造地質(zhì)體，即由層序和地層間主輔關(guān)系建立關(guān)于空間劃分的地層二叉樹結(jié)構(gòu);對所有地層、斷層的每個(gè)網(wǎng)格單元，由從地層二叉樹根節(jié)點(diǎn)開始前序遍歷，根據(jù)當(dāng)前二叉樹節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的層面的水平集中插值出網(wǎng)格單元頂點(diǎn)上的值，通過網(wǎng)格單元頂點(diǎn)上的值將網(wǎng)格單元分成左、右子元素并置入相應(yīng)二叉樹子節(jié)點(diǎn)，如此繼續(xù)直至抵達(dá)葉子節(jié)點(diǎn)即給肚了網(wǎng)格單元的層位劃分。取出葉子節(jié)點(diǎn)中的網(wǎng)格單元即構(gòu)成了邊界面表示的地質(zhì)體模型。以上描述了本發(fā)明中的層面的重構(gòu)及邊界面表達(dá)的地質(zhì)體生成實(shí)施過程。在進(jìn)行屬性建模和分析時(shí)，需要構(gòu)造模型提供有力的幾何和拓?fù)洳樵冎?，比如空間點(diǎn)的快速定位，該點(diǎn)所屬層位、相對幾何位置等等。業(yè)界熟知的方法仍是通過該點(diǎn)發(fā)出的射線與所有層面、斷面形成交點(diǎn)序列來判斷，但是因?yàn)榈貙哟嬖跀嗔褜?dǎo)致交點(diǎn)不存在，并且由于存在復(fù)雜的幾何求解計(jì)算，這種方法是不可靠的和實(shí)現(xiàn)困難的。本發(fā)明的方法解決了以上問題，點(diǎn)所屬層位可根據(jù)判斷空間點(diǎn)層位的規(guī)則得到由層序和地層間主輔關(guān)系建立關(guān)于空間劃分的地層二叉樹結(jié)構(gòu)；由從地層二叉樹根節(jié)點(diǎn)開始選擇性遍歷，由當(dāng)前二叉樹節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的層面的水平集中插值出給定空間點(diǎn)的值，由該值的符號(hào)決定下一個(gè)遍歷子節(jié)點(diǎn)是當(dāng)前二叉樹節(jié)點(diǎn)的左子節(jié)點(diǎn)還是右子節(jié)點(diǎn)，如此繼續(xù)直至抵達(dá)葉子節(jié)點(diǎn)即給出了空間點(diǎn)所在層位。點(diǎn)在所屬層內(nèi)相對幾何位置可根據(jù)判斷地層內(nèi)空間點(diǎn)相對位置的規(guī)則得到由空間點(diǎn)所在地層的頂層面對應(yīng)的水平集插值出空間點(diǎn)的值^，則空間點(diǎn)到地層頂層面的距離與^比例；由空間點(diǎn)所在地層的底層面對應(yīng)的水平集插值出空間點(diǎn)的值^，則空間點(diǎn)到地層頂層面的距離與^比例；空間點(diǎn)在地層內(nèi)的相對位置由A與&比值給出。綜上所述，給出如下實(shí)施例。圖15圖29所示為本發(fā)明實(shí)施例的層面及地質(zhì)體生成具體過程示意圖。該圖采樣某實(shí)際區(qū)塊數(shù)據(jù)，共22個(gè)斷層，斷層之間存在相交，組成一個(gè)復(fù)雜的斷層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。圖15為已知的斷層離散點(diǎn)示意圖。圖16為經(jīng)過定義主輔關(guān)系、斷層間相互裁剪后得到的斷層模型。該實(shí)際數(shù)據(jù)共有4個(gè)地層，圖17圖20分別為每個(gè)地層的離散點(diǎn)和生成的用于計(jì)算界面運(yùn)動(dòng)速度的標(biāo)量場剖面展示，圖2124分別為每個(gè)地層最終的水平集的剖面展示和從水平集中提取零等值面作為重構(gòu)出來的地層面最終形態(tài)。從生成的層面來看，它們都很好地處理了復(fù)雜斷層系統(tǒng)所引起的斷裂現(xiàn)象，層面形態(tài)既滿足與層面離散點(diǎn)之間的逼近精度，又正確反映了在斷層處的接觸關(guān)系和斷距約束。根據(jù)當(dāng)前工區(qū)的地質(zhì)認(rèn)識(shí)，地層l、地層2、地層3、地層4在地下的次序?yàn)樽匀淮涡颍磸纳献韵乱来味逊e并且存在地層的缺失現(xiàn)象。將地層l定義地層2的主地層，地層2定義為地層3的主地層，地層3定義為地層4的主地層。由以上層序和地層間主輔關(guān)系建立關(guān)于空間劃分的地層二叉樹結(jié)構(gòu)，對所有地層、斷層的每個(gè)網(wǎng)格單元，由從地層二叉樹根節(jié)點(diǎn)開始前序遍歷，根據(jù)當(dāng)前二叉樹節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的層面的水平集中插值出網(wǎng)格單元頂點(diǎn)上的值，通過網(wǎng)格單元頂點(diǎn)上的值將網(wǎng)格單元分成子元素并置入相應(yīng)二叉樹節(jié)點(diǎn)，如此繼續(xù)直至抵達(dá)葉子節(jié)點(diǎn)即給出了網(wǎng)格單元的層位劃分。取出葉子節(jié)點(diǎn)中的網(wǎng)格單元即構(gòu)成了邊界面表示的地質(zhì)體模型。圖25圖27分別是地層l、地層2、地層3的地層體邊界模型。從圖中可以看出每個(gè)地層形態(tài)非常復(fù)雜、因?yàn)楸景l(fā)明的方法是基于隱函數(shù)或場的方法，因此非常容易進(jìn)行空間元素的布爾操作，從這個(gè)例子也可以得到驗(yàn)證。在地層二叉樹及地層水平集的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步還可以得到地質(zhì)體內(nèi)任意一點(diǎn)所屬層位及層內(nèi)相對位置信息，這只需要根據(jù)本發(fā)明中的判斷空間點(diǎn)層位的規(guī)則及判斷地層內(nèi)空間點(diǎn)相對位置的規(guī)則即可求得。圖28圖29給出了剖面上的點(diǎn)的空間位置信息，剖面上具有相同顏色值的點(diǎn)意味著它們在層內(nèi)的相對位置相同。另外，圖30是由圖1中數(shù)據(jù)生成的層面及地質(zhì)體。當(dāng)然，本發(fā)明還可以有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。權(quán)利要求1、一種基于水平集的地層面及地質(zhì)體生成方法，用以根據(jù)地震及測井解釋結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)處理、智能化自動(dòng)重構(gòu)層面及地質(zhì)體，用于地質(zhì)建模、模擬、分析的系統(tǒng)；其特征在于，包括以下步驟步驟A，根據(jù)所輸入數(shù)據(jù)中的關(guān)于斷層信息建立斷面模型；步驟B，在斷面模型的基礎(chǔ)上創(chuàng)建三維計(jì)算網(wǎng)格；步驟C，對每個(gè)欲重構(gòu)的層面，根據(jù)所輸入數(shù)據(jù)中此層面的構(gòu)造信息構(gòu)造一個(gè)用于計(jì)算界面流動(dòng)速度的標(biāo)量場；步驟D，對欲重構(gòu)的層面，根據(jù)所輸入數(shù)據(jù)中此層面的構(gòu)造信息構(gòu)造一個(gè)連續(xù)的初始層面并在此基礎(chǔ)上構(gòu)造初始水平集，然后在三維網(wǎng)格上數(shù)值求解控制界面流動(dòng)的偏微分方程使水平集更新從而零界面演化，最終，零界面逼近目標(biāo)層面；步驟E，通過追蹤零等值面得到最終的地層面；步驟F，根據(jù)輸入數(shù)據(jù)中的地層之間宏觀拓?fù)潢P(guān)系建立地層二叉樹；步驟G，根據(jù)各個(gè)層面的水平集實(shí)現(xiàn)地質(zhì)體的邊界描述；步驟H，根據(jù)各個(gè)層面的水平集實(shí)現(xiàn)地質(zhì)體的內(nèi)部描述。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于水平集的地層面及地質(zhì)體生成方法，其特征在于，所述步驟A中的輸入數(shù)據(jù)為關(guān)于地層、斷面的離散構(gòu)造信息及地質(zhì)面的宏觀拓?fù)潢P(guān)系，其中地層構(gòu)造信息包括層面的地震解釋離散點(diǎn)、井分層點(diǎn)；斷面的構(gòu)造信息包括斷面的地震解釋離散點(diǎn)、斷棱及斷層線；地質(zhì)面的宏觀拓?fù)潢P(guān)系指兩個(gè)斷層之間可以指定主輔關(guān)系、兩個(gè)層面之間可以指定主輔關(guān)系，輔斷層總是截止于主斷層，輔地層總是截止于主地層；地質(zhì)面的宏觀拓?fù)潢P(guān)系還包括表示地層沉積先后次序的層序。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于水平集的地層面及地質(zhì)體生成方法，其特征在于，所述步驟A進(jìn)一步包括步驟A1，由所輸入數(shù)據(jù)中關(guān)于斷面的離散構(gòu)造信息，采用插值方法擬合得到每個(gè)斷面的比較大范圍的初始網(wǎng)格；步驟A2，對每個(gè)斷面，用斷面邊界線裁剪斷面的初始網(wǎng)格，得到斷面的邊界網(wǎng)格；步驟A3，根據(jù)所述輸入數(shù)據(jù)中斷層之間的宏觀拓?fù)潢P(guān)系，對每個(gè)斷面，用它的主斷面裁剪當(dāng)前斷面的邊界網(wǎng)格。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于水平集的地層面及地質(zhì)體生成方法，其特征在于，所述步驟B中的三維計(jì)算網(wǎng)格可以是三維長方體/正方體網(wǎng)格，這時(shí)，步驟S進(jìn)一步包括在所考察的工區(qū)范圍內(nèi)，按照給定的步長構(gòu)造三維矩形網(wǎng)格，將穿過斷層的網(wǎng)格單元進(jìn)行標(biāo)識(shí)；所述步驟B中的三維計(jì)算網(wǎng)格也可以是三維四面體網(wǎng)格，這時(shí)，步驟B進(jìn)一步包括在所考察的工區(qū)范圍內(nèi)，以斷面為限定面進(jìn)行限定Delaunay剖分；如果兩個(gè)四面體的公共三角形位于斷面上，貝il從拓赴上取浪這兩個(gè)四面體之間的鄰接關(guān)系，并進(jìn)行公共三角形頂點(diǎn)的復(fù)制使得這兩個(gè)四面體擁有各自的頂點(diǎn)對象。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于水平集的地層面及地質(zhì)體生成方法，其特征在于，所述步驟C中用于計(jì)算界面流動(dòng)速度的標(biāo)量場中的每個(gè)值與步驟B所述網(wǎng)格中的一個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)相關(guān)，標(biāo)量場中的每一個(gè)值與其相關(guān)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)至當(dāng)前層面離散點(diǎn)的最短距離具有函數(shù)關(guān)系且均為非負(fù)值，該標(biāo)量場稱為無符號(hào)距離場。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于水平集的地層面及地質(zhì)體生成方法，其特征在于，步驟D中所述水平集中的每個(gè)值與步驟B所述網(wǎng)格中的一個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)相關(guān)，且水平集中的每一個(gè)值與其相關(guān)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)具有以下性質(zhì)如果網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)位于水平集零界面的特定一側(cè)，則該值具有第一符號(hào)，如果網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)位于零界面的另一側(cè)，則該值具有相反的符號(hào)，并且該值與網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)到零界面的距離成比例，該水平集稱為有符號(hào)距離場。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于水平集的地層面及地質(zhì)體生成方法，其特征在于，所述步驟F中建立的地層二叉樹具有以下性質(zhì)每一個(gè)非葉子節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)層面，每一個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)代表層面所分割的一個(gè)空間區(qū)域，即地層體;主地層總是相應(yīng)輔助地層的父或祖先節(jié)點(diǎn)；對任一二叉樹節(jié)點(diǎn)，它的左節(jié)點(diǎn)、自己、它的右節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的層面總是成為層序或逆層序的子排列。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于水平集的地層面及地質(zhì)體生成方法，其特征在于，所述步驟G是通過空間元素層位劃分規(guī)則對斷面、層面網(wǎng)格進(jìn)行分割來構(gòu)造邊界表達(dá)的地質(zhì)體，這里，空間元素層位劃分規(guī)則是指由從地層二叉樹根節(jié)點(diǎn)開始前序遍歷，根據(jù)當(dāng)前二叉樹節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的層面的水平集插值出空間元素上的值，通過空間元素上的值將空間元素分成左、右子元素分別位于水平集零界面特定一側(cè)及相反一側(cè)，將它們置入當(dāng)前二叉樹節(jié)點(diǎn)的相應(yīng)左右子節(jié)點(diǎn)，如此繼續(xù)直至抵達(dá)葉子節(jié)點(diǎn)即給出了空間元素的層位劃分。9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于水平集的地層面及地質(zhì)體生成方法，其特征在于，所述步驟H是根據(jù)判斷空間點(diǎn)層位的規(guī)則及計(jì)算地層內(nèi)空間點(diǎn)相對位置的方法來實(shí)現(xiàn)對地質(zhì)體內(nèi)部幾何及拓?fù)涞拿枋觥?0、根據(jù)權(quán)利要求9所述的判斷空間點(diǎn)層位的規(guī)則及計(jì)算地層內(nèi)空間點(diǎn)相對位置的方法，其特征在于，所述的判斷空間點(diǎn)層位的規(guī)則是指從地層二叉樹根節(jié)點(diǎn)開始選擇性遍歷，由當(dāng)前二叉樹節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的層面的水平集中插值出給定空間點(diǎn)的值，由該值的符號(hào)決定下一個(gè)遍歷的子節(jié)點(diǎn)是左子節(jié)點(diǎn)還是右子節(jié)點(diǎn)，如此繼續(xù)直至抵達(dá)葉子節(jié)點(diǎn)即給出了空間點(diǎn)所在層位；所述的計(jì)算地層內(nèi)空間點(diǎn)相對位置的方法是指由空間點(diǎn)所在地層的頂層面對應(yīng)的水平集插值出空間點(diǎn)的值^，則空間點(diǎn)到地層頂層面的距離與六比例；由空間點(diǎn)所在地層的底層面對應(yīng)的水平集插值出空間點(diǎn)的值A(chǔ)，則空間點(diǎn)到地層頂層面的距離與A比例；空間點(diǎn)在地層內(nèi)的相對位置由(^與A比值給出。全文摘要本發(fā)明公開了一種基于水平集的層面及地質(zhì)體生成方法，用于地質(zhì)建模、模擬、分析的系統(tǒng)。其特征在于，包括建立斷面模型；基于斷面模型構(gòu)造三維計(jì)算網(wǎng)格；對每個(gè)層面，根據(jù)層面離散點(diǎn)構(gòu)造一個(gè)用于計(jì)算界面流動(dòng)速度的標(biāo)量場；根據(jù)層面離散點(diǎn)構(gòu)造初始的水平集；在三維網(wǎng)格上數(shù)值求解關(guān)于界面流動(dòng)的偏微分方程使水平集更新從而運(yùn)動(dòng)界面演化，最終，逼近目標(biāo)層面；通過追蹤零等值面得到最終的地層面；利用每個(gè)層面對應(yīng)的水平集實(shí)現(xiàn)地質(zhì)體的邊界及內(nèi)部描述。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)斷層數(shù)量眾多、包括逆掩斷層、蘑菇體、鹽丘、透鏡體等復(fù)雜地質(zhì)形態(tài)下的層面及地質(zhì)體自動(dòng)重構(gòu)，有效提高生成復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造模型的效率與精度。文檔編號(hào)G01V1/28GK101303414SQ20081011226公開日2008年11月12日申請日期2008年5月22日優(yōu)先權(quán)日2008年5月22日發(fā)明者孟憲海,李吉?jiǎng)?欽楊申請人:北京航空航天大學(xué)