專利名稱：基于空間網(wǎng)格化算法的含逆斷層等值線繪圖方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于空間網(wǎng)格化算法的含逆斷層等值線繪圖方法，屬于地震勘探 資料處理與解釋領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
等值線圖是在石油勘探開發(fā)、采礦、地質(zhì)、地球物理.地球化學(xué)和氣象等領(lǐng)域等工 程和技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用極廣的一種圖形，是眾多領(lǐng)域成果表示的重要圖件之一。所謂繪制等 值線圖就是在二維平面上，把大量離散的、又具有一定規(guī)律的幾何量值或物理量值，用數(shù)學(xué) 的方法插值并將具有相同量值的點(diǎn)轉(zhuǎn)換成圖形的過程。等值線圖是最主要也是最常用的一種圖件，國內(nèi)外許多學(xué)者對此進(jìn)行了大量的 研究，但目前各種方法獲得的等值線圖還是常常令人難以滿意。這一方面是由于已知信息 量有限，且分布不均。另一方面由于研究區(qū)常常存在許多的斷層特別是逆斷層，使得構(gòu)造 非常復(fù)雜。這都使得計算機(jī)自動繪制等值線圖變得很困難，例如，林建民在《西安礦業(yè)學(xué)院 學(xué)報》1991年第1期中公開了“三維地質(zhì)數(shù)據(jù)的網(wǎng)格值生成和等值線繪圖系統(tǒng)”。采用現(xiàn)有 的技術(shù)，當(dāng)研究區(qū)斷層較復(fù)雜時特別是存在逆斷層時，常常繪制不出等值線圖，或者繪制出 的等值線圖效果并不理想，在含有逆斷層中并不適用。文獻(xiàn)《三維地質(zhì)數(shù)據(jù)的網(wǎng)格值生成和 等值線繪圖系統(tǒng)》在網(wǎng)格數(shù)據(jù)是平面數(shù)據(jù)(每一個網(wǎng)格數(shù)據(jù)點(diǎn)上只有一個值)時很有效，但 是針對數(shù)據(jù)含有斷層和逆斷層時(每一個網(wǎng)格數(shù)據(jù)點(diǎn)上可能有多個值)，該技術(shù)不支持。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中對斷層較復(fù)雜時特別是存在逆斷層時繪制等 值線圖存在的上述問題，提供一種基于空間網(wǎng)格化算法的含逆斷層等值線繪圖方法，本發(fā) 明采用空間網(wǎng)格化算法，以斷層多邊形和逆斷層層次關(guān)系作為約束條件，對層位數(shù)據(jù)進(jìn)行 網(wǎng)格化；對空間網(wǎng)格化數(shù)據(jù)進(jìn)行追蹤，實(shí)現(xiàn)含斷層和逆斷層的等值線繪圖。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
一種基于空間網(wǎng)格化算法的含逆斷層等值線繪圖方法，其特征在于，包括如下步驟
a、含斷層和逆斷層的空間網(wǎng)格化
①待插值點(diǎn)的初始化根據(jù)待插值點(diǎn)和斷層多邊形的包含關(guān)系，獲得該待插值點(diǎn)有多 少層數(shù)據(jù)，并把每一層的數(shù)據(jù)和逆斷層的上盤、下盤關(guān)聯(lián)起來；
②網(wǎng)格化尋點(diǎn)尋找和待插值點(diǎn)在同一層的已知點(diǎn)；
③插值通過步驟①和②找出可以計算任一待插值點(diǎn)高度值的已知點(diǎn)，把這些待插值 點(diǎn)作為克里金算法的輸入；
b、含斷層和逆斷層的等直線追蹤
①對網(wǎng)格邊緣進(jìn)行標(biāo)記根據(jù)輸入的待插值點(diǎn)的高度值，對所有網(wǎng)格邊緣作等值線可 以經(jīng)過該網(wǎng)格的標(biāo)記；
②連線在等直線追蹤的時候通過標(biāo)記對網(wǎng)格邊緣進(jìn)行連線；③終止繪圖處理終止于斷層。所述a步驟①中，判斷待插值點(diǎn)是否被某逆斷層群中的逆斷層的斷層多邊形包 含，若不被任何的逆斷層多邊形包含，則關(guān)聯(lián)的斷層置為空。所述a步驟① 中，判斷待插值點(diǎn)是否被某逆斷層群中的逆斷層的斷層多邊形包 含，若被逆斷層多邊形包含，則需要和相關(guān)的斷層關(guān)聯(lián)起來。所述關(guān)聯(lián)時，按層次由上到下記錄包含該待插值點(diǎn)的所有斷層，并先把所有層次 上的值和關(guān)聯(lián)的斷層均置為空。所述關(guān)聯(lián)時，對于第i個包含待插值點(diǎn)的逆斷層，尋找所在逆斷層群中包含待插 值點(diǎn)第i-Ι和i之間的逆斷層，取出這些逆斷層中層次上離i逆斷層最近和最遠(yuǎn)的逆斷層， 計算平面上待插值點(diǎn)和這兩個斷層之間的最近距離是上盤還是下盤，若待插值點(diǎn)距離最遠(yuǎn) 斷層的部分是上盤，那么第i層和第i個包含待插值點(diǎn)的斷層的上盤相關(guān)；若待插值點(diǎn)距離 最近斷層的部分是下盤，那么第i層和第i個包含待插值點(diǎn)的斷層的下盤相關(guān)。所述關(guān)聯(lián)時，對于第i個包含待插值點(diǎn)的逆斷層，尋找所在逆斷層群中包含待插 值點(diǎn)第i-Ι逆斷層和i逆斷層之間的逆斷層，若i-Ι逆斷層和i逆斷層之間沒有其他逆斷 層，則第i層數(shù)據(jù)和包含待插值點(diǎn)的i逆斷層的上盤相關(guān)。所述關(guān)聯(lián)時，對于第i個包含待插值點(diǎn)的逆斷層，尋找所在逆斷層群中包含待插 值點(diǎn)第i和i+ι之間的逆斷層，取出這些逆斷層中層次上離i最近和最遠(yuǎn)的逆斷層，計算平 面上待插值點(diǎn)和這兩個斷層之間的最近距離是上盤還是下盤，若待插值點(diǎn)距離最遠(yuǎn)斷層的 部分是上盤，那么第i層和第i個包含待插值點(diǎn)的斷層的下盤相關(guān)；若待插值點(diǎn)距離最近斷 層的部分是下盤，那么第i層和第i個包含待插值點(diǎn)的斷層的上盤相關(guān)。所述關(guān)聯(lián)時，對于第i個包含待插值點(diǎn)的逆斷層，尋找所在逆斷層群中包含待插 值點(diǎn)第i和i+ι之間的逆斷層，若i和i+ι之間沒有其他逆斷層，則第i+ι層數(shù)據(jù)和包含待 插值點(diǎn)的第i個逆斷層的下盤相關(guān)。所述b步驟②中，當(dāng)?shù)戎稻€從前一網(wǎng)格進(jìn)入，需要從當(dāng)前網(wǎng)格尋找出口，在當(dāng)前除 入口邊之外其余網(wǎng)格邊尋找是否有標(biāo)記邊，若有標(biāo)記邊則以該標(biāo)記邊作為該網(wǎng)格的出口。所述b步驟③中，當(dāng)?shù)戎稻€到某一網(wǎng)格沒有找到出口，并且該網(wǎng)格是區(qū)域的內(nèi)部 網(wǎng)格，則等值線在斷層結(jié)束。所述斷層多邊形是指對于斷層數(shù)據(jù)按照一系列的點(diǎn)來存儲，把這些點(diǎn)在平面上按 照順序連接起來獲得的多邊形。所述逆斷層上層的數(shù)據(jù)稱為逆斷層的上盤，逆斷層下層的數(shù)據(jù)稱為斷層的下盤。采用本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
一、本發(fā)明采用空間網(wǎng)格化算法，以斷層多邊形和逆斷層層次關(guān)系作為約束條件，對層 位數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格化；對空間網(wǎng)格化數(shù)據(jù)進(jìn)行追蹤，實(shí)現(xiàn)含斷層和逆斷層的等值線繪圖。二、本發(fā)明與文獻(xiàn)《三維地質(zhì)數(shù)據(jù)的網(wǎng)格值生成和等值線繪圖系統(tǒng)》相比，本發(fā)明 可適用于數(shù)據(jù)含有斷層和逆斷層時的等值線繪圖，且精度極高，有效支持了有斷層和逆斷 層時的等值線繪圖。


圖1為本發(fā)明含有斷層和逆斷層的網(wǎng)格化2為本發(fā)明點(diǎn)與斷層關(guān)聯(lián)圖 圖3為網(wǎng)格化尋點(diǎn)圖
圖4為數(shù)據(jù)中沒有斷層和逆斷層，待插值點(diǎn)與原始數(shù)據(jù)點(diǎn)在同一層的結(jié)構(gòu)示意圖 圖5為本發(fā)明一層數(shù)據(jù)中沒有斷層和逆斷層與多層數(shù)據(jù)中有斷層或者逆斷層，待插值 點(diǎn)在一層，已知點(diǎn)在多層的示意圖
圖6為本發(fā)明數(shù)據(jù)中有斷層或者逆斷層，待插值和已知點(diǎn)都在多層的示意圖 圖7為本發(fā)明一個網(wǎng)格的示意圖 圖8為本發(fā)明等值線追蹤的兩種結(jié)束方式圖。
具體實(shí)施例方式一種基于空間網(wǎng)格化算法的含逆斷層等值線繪圖方法，包括如下步驟
a、含斷層和逆斷層的空間網(wǎng)格化
①待插值點(diǎn)的初始化根據(jù)待插值點(diǎn)和斷層多邊形的包含關(guān)系，獲得該待插值點(diǎn)有多 少層數(shù)據(jù)，并把每一層的數(shù)據(jù)和逆斷層的上盤、下盤關(guān)聯(lián)起來；
②網(wǎng)格化尋點(diǎn)尋找和待插值點(diǎn)在同一層的已知點(diǎn)；
③插值通過步驟①和②找出可以計算任一待插值點(diǎn)高度值的已知點(diǎn)，把這些待插值 點(diǎn)作為克里金算法的輸入；
b、含斷層和逆斷層的等直線追蹤
①對網(wǎng)格邊緣進(jìn)行標(biāo)記根據(jù)輸入的待插值點(diǎn)的高度值，對所有網(wǎng)格邊緣作等值線可 以經(jīng)過該網(wǎng)格的標(biāo)記；
②連線在等直線追蹤的時候通過標(biāo)記對網(wǎng)格邊緣進(jìn)行連線；
③終止繪圖處理終止于斷層。以下對本發(fā)明作展開說明 含斷層和逆斷層的空間網(wǎng)格化算法
含有斷層的網(wǎng)格化算法可以實(shí)現(xiàn)含有正斷層和逆斷層的數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化。為了說明含有 斷層的網(wǎng)格化算法，先對如下術(shù)語進(jìn)行解釋
待插值點(diǎn)需要插值的點(diǎn)，一般平面上的坐標(biāo)(x，y)已知，高度ζ需要計算； 已知點(diǎn)已知平面坐標(biāo)(χ，y)和高度ζ ；
斷層多邊形對于斷層數(shù)據(jù)的存儲，一般是按照一系列的點(diǎn)來進(jìn)行存儲，把這些點(diǎn)在平 面上按照順序連起來，就可以獲得一個多邊形，這就是斷層多邊形，圖1 (a)中看到的多邊 形Fl和F2就是斷層多邊形；
逆斷層的上盤和下盤逆斷層的存在使得逆斷層內(nèi)的數(shù)據(jù)具有層次性，把逆斷層上層 的數(shù)據(jù)稱為逆斷層的上盤，下層的數(shù)據(jù)稱為斷層的下盤。圖1 (a)中F2是一個逆斷層，斷 層多邊形的實(shí)現(xiàn)部分表示逆斷層的上盤，虛線部分表示逆斷層的下盤。在一般的網(wǎng)格化算法中，對平面上任意的一個進(jìn)行插值時，在其周圍8個方位上 尋找一直的點(diǎn)來計算待插值點(diǎn)的值。但是當(dāng)平面含有斷層的時候，根據(jù)以上方法找到的點(diǎn) 并不能全部都作為計算待插值點(diǎn)值的已知點(diǎn)。一個已知點(diǎn)可以作為計算待插值點(diǎn)高度值的 條件是兩個點(diǎn)都在一塊連續(xù)的區(qū)域。如圖1所示(a)是含斷層的平面，(b)是虛線上的剖 面圖。圖1中，b是需要插值的待插值點(diǎn)，a、c、d都是已知點(diǎn)，F(xiàn)l是正斷層，F(xiàn)2逆斷層。對于正斷層，已知點(diǎn)在正斷層斷層多邊形內(nèi)或待插值點(diǎn)和已知點(diǎn)的連線和斷層多邊形有兩個 交點(diǎn)，這樣的已知點(diǎn)不能作為用來計算待插值點(diǎn)值的已知點(diǎn)；對于逆斷層，C的上層點(diǎn)可以 作為計算b高度值的已知點(diǎn)，但是C的下層點(diǎn)則不滿足條件，點(diǎn)d也不滿足條件。為了能夠判斷兩個點(diǎn)是否在同一塊連續(xù)的區(qū)域(中間沒有斷層斷開)，則把點(diǎn)和斷 層關(guān)聯(lián)起來。點(diǎn)和斷層關(guān)聯(lián)如圖1 (a)中c，c的上層點(diǎn)和F2的上盤在同一層，c的上層 點(diǎn)就和逆斷層F2上盤關(guān)聯(lián)，同樣對于c的下層點(diǎn)和F2的下盤相關(guān)聯(lián)。并且可以知道，一個 點(diǎn)的一層數(shù)據(jù)最多和兩個斷層相關(guān)聯(lián)。根據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系，定義算法已知點(diǎn)輸入格式 X Y Layerl Layer2 Layer3."
X是點(diǎn)在平面上的X值；Y是點(diǎn)在平面上的Y值；Layer指一層數(shù)據(jù)，包括高度值和關(guān)聯(lián) 關(guān)系，每一個Layer格式如下
Z faultagel parti faultage2 part2
Z是指高度值，faultagel指關(guān)聯(lián)的斷層1的斷層名，parti指的是關(guān)聯(lián)的斷層1的上 盤或下盤，faultage2指關(guān)聯(lián)的斷層2的斷層名，part2指的是關(guān)聯(lián)的斷層2的上盤或下盤。 當(dāng)和逆斷層的上盤相關(guān)聯(lián)part值為“2”，當(dāng)和斷層的下盤相關(guān)聯(lián)part值為“1”。一個點(diǎn)的 一層數(shù)據(jù)最多可以和兩個斷層關(guān)聯(lián)，也可以關(guān)聯(lián)一個斷層，也可以不和斷層關(guān)聯(lián)。當(dāng)不和斷 層相關(guān)聯(lián)，faultage設(shè)為“null ”，part設(shè)為“_1”。圖2是點(diǎn)和斷層關(guān)聯(lián)的例子，其中，a點(diǎn) χ y zl Fl 2 null -1 z2 Fl 1 F2 2 z3 F2 1 F3 1；b點(diǎn)x y zl F3 2 null -1 z2 F3 1 F2 1 ；c 點(diǎn)X y zl F3 2 null -1 ；沒有和逆斷層關(guān)聯(lián)的點(diǎn)x y ζ null -1 null -1。逆斷層網(wǎng)格化包括三個步驟①待插值點(diǎn)的初始化；②網(wǎng)格化尋點(diǎn)；③克里金插 值，其中①、②是含有逆斷層網(wǎng)格化的重點(diǎn)。①對待插值點(diǎn)進(jìn)行初始化，根據(jù)點(diǎn)和斷層多邊 形的包含關(guān)系，獲得該點(diǎn)有多少層數(shù)據(jù)，并把每一層的數(shù)據(jù)和逆斷層的上下盤關(guān)聯(lián)起來。② 尋找和待插值點(diǎn)在同一層的已知點(diǎn)。待插值點(diǎn)初始化
這一步主要實(shí)現(xiàn)對待插值點(diǎn)進(jìn)行初始化根據(jù)點(diǎn)和斷層多邊形的包含關(guān)心，獲得該點(diǎn) 有多少層數(shù)據(jù)，并把每一層的數(shù)據(jù)和逆斷層的上下盤關(guān)聯(lián)起來。首先，說明逆斷層群逆斷層群反映的是平面上逆斷層從平面上看到的逆斷層多 邊形的相交關(guān)系。設(shè)表示逆斷層群包含的所有斷層，是所有斷層的集合。斷層群通過以下 方式獲得
①任意選一逆斷層Fl，把Fl加入；
②在中的所有逆斷層中，若中的某斷層和中的任一逆斷層相交，將該逆斷層加入；(的 意思是F至S)
③循環(huán)上述步驟，當(dāng)不再變化時停止循環(huán)；
上述步驟獲得了包含F(xiàn)l的逆斷層群，在剩下的斷層中重復(fù)上述步驟找出所有逆斷層 群。逆斷層群反映的是逆斷層之間的相交關(guān)系，逆斷層群內(nèi)的所有逆斷層都直接或間接的 有相交關(guān)系。獲得了所有的逆斷層群，還需要獲得逆斷層群內(nèi)逆斷層之間的層次關(guān)系。斷 層的層次關(guān)系是指斷層的上下關(guān)系，如圖2中斷層Fl在斷層F2之上。斷層的層次關(guān)系在 加載測線數(shù)據(jù)時可以獲得。對于平面上任意的待插值點(diǎn)具有如下特點(diǎn)①某一待插值點(diǎn)被η個斷層包含，那么這個點(diǎn)對應(yīng)有η+ 1層；
②對于第一層一定只和一斷層的上盤相關(guān)，對于最下層一定只和一斷層的上盤相關(guān)， 對于中間的點(diǎn)，必同時和一斷層的上盤及另一斷層的下盤相關(guān)；
③相關(guān)斷層的位置可以是包含的斷層，或被包含斷層層次最近的斷層，或上/下一包 含斷層到本包含斷層最遠(yuǎn)的不相關(guān)斷層。其關(guān)系如表1所示。 表1斷層包含關(guān)系
關(guān)聯(lián)斷層位置距離包含斷層最遠(yuǎn)距離包含斷層最近包含斷層之上上盤相關(guān)下盤相關(guān)
④對于奇數(shù)層，必與某一斷層的上盤相關(guān)，對于偶數(shù)層必與某一斷層的下盤相關(guān)。利用上述特點(diǎn)，對待插值點(diǎn)進(jìn)行初始化
①判斷待插值點(diǎn)是否被某逆斷層群中的逆斷層的斷層多邊形包含，若不被任何的逆斷 層多邊形包含，那么該點(diǎn)只有一層，關(guān)聯(lián)的斷層置為空。②若被逆斷層多邊形包含，那么該待插值點(diǎn)包含多層數(shù)據(jù)，需要和相關(guān)的斷層關(guān) 聯(lián)起來。按層次由上到下記錄包含該待插值點(diǎn)的所有斷層，并先把所有層次上的值和關(guān)聯(lián) 的斷層都置為空。對于第i個包含待插值點(diǎn)的逆斷層，尋找所在逆斷層群中包含待插值點(diǎn) 第i-1和i之間的逆斷層(若i-Ι和i之間沒有其他逆斷層，則第i層數(shù)據(jù)和包含待插值點(diǎn) 的第i個逆斷層的上盤相關(guān))，取出這些逆斷層中層次上離i最近和最遠(yuǎn)的逆斷層(與第i 層數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的逆斷層只能是最近和/或最遠(yuǎn))，計算平面上待插值點(diǎn)和這兩個斷層之間的最 近距離是上盤還是下盤。若待插值點(diǎn)距離最遠(yuǎn)斷層的部分是上盤，那么第i層和第i個包 含待插值點(diǎn)的斷層的上盤相關(guān)；若待插值點(diǎn)距離最近斷層的部分是下盤，那么第i層和第i 個包含待插值點(diǎn)的斷層的下盤相關(guān)。尋找所在逆斷層群中包含待插值點(diǎn)第i和i+ι之間的 逆斷層(若i和i+ι之間沒有其他逆斷層，則第i+ι層數(shù)據(jù)和包含待插值點(diǎn)的第i個逆斷層 的下盤相關(guān))，取出這些逆斷層中層次上離i最近和最遠(yuǎn)的逆斷層，計算平面上待插值點(diǎn)和 這兩個斷層之間的最近距離是上盤還是下盤。若待插值點(diǎn)距離最遠(yuǎn)斷層的部分是上盤，那 么第i層和第i個包含待插值點(diǎn)的斷層的下盤相關(guān)；若待插值點(diǎn)距離最近斷層的部分是下 盤，那么第i層和第i個包含待插值點(diǎn)的斷層的上盤相關(guān)。③需要對步驟②關(guān)聯(lián)各層斷層進(jìn)行修正若除最底層數(shù)據(jù)外的其他層的數(shù)據(jù)(設(shè) 為第i層)沒有和某逆斷層的上盤相關(guān)聯(lián)，將第i層數(shù)據(jù)和包含待插值點(diǎn)的i個逆斷層的上 盤關(guān)聯(lián)；若除最頂層數(shù)據(jù)外的其他層的數(shù)據(jù)(設(shè)為第i層)沒有和某逆斷層的下盤相關(guān)聯(lián)， 將第i層數(shù)據(jù)和包含待插值點(diǎn)的i-Ι個逆斷層的下盤關(guān)聯(lián)；若第i層數(shù)據(jù)同時和同一逆斷 層的同一上盤或下盤關(guān)聯(lián)，若關(guān)聯(lián)的都是下盤，取其中之一關(guān)聯(lián)包含待插值點(diǎn)第i個逆斷 層的上盤，若關(guān)聯(lián)的都是下盤，取其中之一關(guān)聯(lián)包含待插值點(diǎn)第i-ι個逆斷層的下盤。網(wǎng)格化尋點(diǎn)
網(wǎng)格化尋點(diǎn)是對于任意的待插值點(diǎn)，在8個方位角上搜尋可以用來計算其值的已知點(diǎn) (這類點(diǎn)稱為候選點(diǎn))。搜索方法和一般網(wǎng)格化方法相同，但是含有斷層網(wǎng)格化搜索到的點(diǎn) 必須滿足和已知點(diǎn)在同一塊連續(xù)的區(qū)域，這也是含有斷層網(wǎng)格化算法需要解決的主要問題 之一。對于每個輸入的已知點(diǎn)，已經(jīng)知道和斷層的關(guān)聯(lián)關(guān)系，而對于需要插值的未知點(diǎn)，通 過上一步的初始化，也可以和斷層關(guān)聯(lián)起來，利用這些關(guān)系，可以確定怎樣的點(diǎn)可以用來作 為計算待插值點(diǎn)的高度值?？梢愿鶕?jù)以下特點(diǎn)來判斷待插值點(diǎn)和已知點(diǎn)是否在同一塊區(qū)域①判斷是否在同一層對于被逆斷層包含的點(diǎn)，可以和斷層關(guān)聯(lián)起來。如圖3中，b5對 應(yīng)點(diǎn)，被斷層包含分為兩層，上層點(diǎn)斷層的上盤關(guān)聯(lián)，下盤點(diǎn)和斷層的下盤相關(guān)聯(lián)；同理a6 對應(yīng)點(diǎn)和b5對應(yīng)點(diǎn)的情況是一樣的。在判斷是否同一層的時候，根據(jù)上面的層次關(guān)聯(lián)關(guān) 系，b5對應(yīng)點(diǎn)的上層和a6對應(yīng)點(diǎn)的上層在同一層，b5對應(yīng)點(diǎn)的下層和a6對應(yīng)點(diǎn)的下層在
同一層。②經(jīng)過相關(guān)斷層上面點(diǎn)關(guān)聯(lián)到斷層還有一點(diǎn)就是具體和斷層的上盤或下盤相 關(guān)。根據(jù)這一點(diǎn)，對于點(diǎn)a，由于a沒有被斷層包含，所以a不能和任何斷層相關(guān)聯(lián)?，F(xiàn)在找 到了候選點(diǎn)a2，對于a2的上盤點(diǎn)，與F2的上盤相關(guān)，a與a2的上盤點(diǎn)的連線沒有經(jīng)過a2 經(jīng)過的斷層，所以a2上盤點(diǎn)可以作為網(wǎng)格化a的有效點(diǎn)；對于a2的下盤點(diǎn)與F2的下盤點(diǎn) 相關(guān)聯(lián)，但是a于a2的連線經(jīng)過了 a2下盤點(diǎn)所關(guān)聯(lián)的斷層，所以a2的下盤點(diǎn)不能作為網(wǎng) 格化a的點(diǎn)。同理若是待插值點(diǎn)在斷層內(nèi)，則待插值點(diǎn)也可以關(guān)聯(lián)到斷層的上盤或下盤，若 是與找到的候選點(diǎn)的連線經(jīng)過了待插值點(diǎn)的相關(guān)聯(lián)的斷層，則這是找到的點(diǎn)也不能用來網(wǎng) 格化該待插值點(diǎn)。③經(jīng)過斷層若待插值點(diǎn)和候選點(diǎn)的連線同時經(jīng)過了一個斷層的上盤或下盤，那 么該候選點(diǎn)也就不能用來網(wǎng)格化該待插值點(diǎn)。利用以上特點(diǎn)來判斷待插值點(diǎn)和已知點(diǎn)的數(shù)據(jù)是否在同一塊連續(xù)的區(qū)域。

對于待插值點(diǎn)某一層的數(shù)據(jù)，找到其周圍某個方向上的已知點(diǎn)
①如圖4，待插值點(diǎn)和已知點(diǎn)都只有一層判斷兩點(diǎn)之間的連線是否經(jīng)過斷層(正斷層 和逆斷層)，若經(jīng)過斷層則舍棄該已知點(diǎn)，否則可以作為候選點(diǎn)。②如圖5，待插值點(diǎn)只有一層，已知點(diǎn)多層從已知點(diǎn)的上層到下層依次進(jìn)行判 斷，若已知點(diǎn)某一層滿足待插值點(diǎn)和已知點(diǎn)在平面上的連線沒有經(jīng)過已知點(diǎn)該層關(guān)聯(lián)的斷 層和任何一個正斷層，那么可以作為候選點(diǎn)，否則舍棄該層點(diǎn)，繼續(xù)下一層。③待插值點(diǎn)多層，已知點(diǎn)只有一層，對待插值點(diǎn)其中一層插值若待插值點(diǎn)和已知 點(diǎn)連線在平面上的連線沒有經(jīng)過待插值點(diǎn)該層關(guān)聯(lián)的斷層和任一正斷層相關(guān)，那么該已知 點(diǎn)可以作為候選點(diǎn)，否則舍棄該點(diǎn)。④如圖6，待插值多層，已知點(diǎn)多層，對待插值點(diǎn)其中一層插值從已知點(diǎn)的上層 到下層依次進(jìn)行判斷，若待插值點(diǎn)該層關(guān)聯(lián)的斷層和已知點(diǎn)關(guān)聯(lián)的斷層有同一個斷層的同 一盤，那么可以把已知點(diǎn)該層數(shù)據(jù)作為候選點(diǎn)，否則繼續(xù)判斷。若兩點(diǎn)在平面上的連線沒有 經(jīng)過待插值點(diǎn)該層關(guān)聯(lián)的斷層，沒有經(jīng)過已知點(diǎn)關(guān)聯(lián)的斷層和任何正斷層，該層已知點(diǎn)也 可以作為候選點(diǎn)，否則舍棄已知點(diǎn)該層的點(diǎn)?？死锝鸩逯?br> 通過以上步驟可以找出可以計算任一待插值點(diǎn)高度值的已知點(diǎn)，把這些點(diǎn)作為克里金 算法的輸入，即可以獲得待插值點(diǎn)的高度值。當(dāng)待插值落在正斷層的斷層多邊形區(qū)域內(nèi)時， 不需要對該點(diǎn)進(jìn)行插值，根據(jù)需要，可以把其置為便于處理的填充值。含斷層和逆斷層的等值線追蹤
含有斷層的等值線追蹤需要同樣需要處理正斷層和逆斷層的問題。一般等值線追蹤 算法有兩種情況的等值線起始于區(qū)域的邊緣終止于區(qū)域的邊緣；起始點(diǎn)和終止點(diǎn)都在區(qū) 域內(nèi)部且是同一點(diǎn)。但是含有斷層的等值線的追蹤由于斷層的等值線，等值線會終止于斷 層，同時由于逆斷層使得數(shù)據(jù)是具有多層的，應(yīng)當(dāng)保證一條連續(xù)的等值線在同一塊連續(xù)的區(qū)域。實(shí)現(xiàn)含有斷層的等值線追蹤算法包含三個步驟①對網(wǎng)格邊緣進(jìn)行標(biāo)記；②連線；③ 處理終止于斷層；
對網(wǎng)格邊緣進(jìn)行標(biāo)記
根據(jù)輸入的高度值，對所有網(wǎng)格邊緣進(jìn)行標(biāo)記。當(dāng)某一網(wǎng)格的邊緣被標(biāo)記，說明等值線 可以經(jīng)過該網(wǎng)格被標(biāo)記的邊緣，所以在追蹤的時候只要識別標(biāo)記進(jìn)行連線即可。這里首先 定義一個符號B (A;B，C) :A、B、C指的是三個數(shù)值，B (A ;B，C)值A(chǔ)值介于B、C之間。對網(wǎng)格的邊緣進(jìn)行標(biāo)記需要遍歷所有的網(wǎng)格邊緣，如圖3 - 12所示黑點(diǎn)平面上顯 示的網(wǎng)格化的點(diǎn)，稱為網(wǎng)格端點(diǎn)；黑點(diǎn)之間的連線是網(wǎng)格的邊緣；虛線是等值線，根據(jù)標(biāo)記 穿越于網(wǎng)格之間。圖7是一個網(wǎng)格，cell是當(dāng)前網(wǎng)格標(biāo)號，E，S，W，N是網(wǎng)格的四條邊，需要對當(dāng)前網(wǎng) 格的W和S邊進(jìn)行標(biāo)記，并且需要記錄標(biāo)記是和端點(diǎn)的哪層數(shù)據(jù)定義的。定義記錄標(biāo)記層 次的數(shù)據(jù)格式如下
struct flag
{
Wl ； W2; Si;
S2; }；
其中Wl，W2表示對W邊標(biāo)記(ix, iy)和(ix, iy+1)的層次；Si，S2表示對S邊標(biāo)記(ix, iy)和(ix+1，iy)的層次
取相鄰的兩個端點(diǎn)，對其相連網(wǎng)格邊緣進(jìn)行標(biāo)記，可分為三種情況進(jìn)行討論，假設(shè)需要 追蹤的等值線的高程值是Z，并進(jìn)行標(biāo)記的邊都是W邊
①初始化所有標(biāo)記，將所有網(wǎng)格標(biāo)記的Wl，W2，Si，S2都設(shè)為一1 ；
②兩個端點(diǎn)都是單層點(diǎn)其高度值分別是Zl、Z2，若兩點(diǎn)都不被正斷層的斷層多邊形 包含且B (Z;Z1，Z2)，那么標(biāo)記該網(wǎng)格邊緣。設(shè)置相應(yīng)網(wǎng)格的Wl = 0，W2 = 0 ；
③一點(diǎn)是單層，一點(diǎn)是多層單層點(diǎn)只能和多層點(diǎn)的最上層和最下層在同一層。取多層 點(diǎn)的最上層，判斷兩點(diǎn)在平面上的連線是否和多層點(diǎn)最上層關(guān)聯(lián)的斷層相交，若不相交則 在同一層，并且B (Z ；Z1，Z2)，標(biāo)記該條邊，設(shè)置相應(yīng)網(wǎng)格的Wl = 0，W2 = 0 ；若不能和多層 點(diǎn)的最上層點(diǎn)標(biāo)記，多層點(diǎn)的最下層點(diǎn)，判斷平面上兩點(diǎn)的連線是否和最下層點(diǎn)關(guān)聯(lián)的斷 層相交，若不相交并且B (Z ；Zl, Z2)，標(biāo)記該條邊，設(shè)置相應(yīng)網(wǎng)格的Wl = 0，W2 =多層點(diǎn)的 層次；
④兩點(diǎn)都只多層若兩點(diǎn)中有同一層關(guān)聯(lián)同一個斷層的上盤或下盤，并且B(Z;Z1, Z2)，那么把相應(yīng)網(wǎng)格的Wl，W2設(shè)為相應(yīng)的層次值。連線
當(dāng)?shù)戎稻€從前一網(wǎng)格進(jìn)入，需要從當(dāng)前網(wǎng)格尋找出口，在當(dāng)前除入口邊之外其余網(wǎng)格 邊尋找是否有標(biāo)記邊，若有標(biāo)記邊則以該標(biāo)記邊作為該網(wǎng)格的出口。在等值線追蹤過程中， 需要記錄每個點(diǎn)的層次，圖7中網(wǎng)格等值線的出口邊是E邊，則該點(diǎn)的層次就就是對E邊進(jìn) 行標(biāo)記時點(diǎn)(ix+l，iy)的層次。
處理終止于斷層
當(dāng)?shù)戎稻€到某一網(wǎng)格沒有找到出口，并且該網(wǎng)格是區(qū)域的內(nèi)部網(wǎng)格，就認(rèn)為等值線將 在斷層結(jié)束。等值線結(jié)束與斷層有兩種方式一種是延長線方式，另一種是結(jié)束于網(wǎng)格。

延長線方式是取當(dāng)前追蹤的最后兩點(diǎn)，作延長線，尋找延長線和斷層多邊形的交 點(diǎn)，把該交點(diǎn)作為結(jié)束點(diǎn)。若交點(diǎn)處于逆斷層的下盤，設(shè)置該點(diǎn)為下層點(diǎn)(等值線中點(diǎn)的層 次用于等值線的繪制，實(shí)際上有兩種層次上層和下層，下層點(diǎn)的值可以設(shè)置隨意非第一層 的值)，否則設(shè)置為上層點(diǎn)。一般情況下當(dāng)某一內(nèi)部網(wǎng)格找不到出口時，等值線要在斷層結(jié)束，即當(dāng)前等值線 最后點(diǎn)靠近斷層并且該斷層就是等值線結(jié)束的斷層。但是有些情況下延長線方式得到的等 值線結(jié)束點(diǎn)和等值線最后點(diǎn)兩點(diǎn)之間的價格太遠(yuǎn)，這樣的結(jié)束點(diǎn)就不滿足條件。在實(shí)現(xiàn)中， 把兩個網(wǎng)格對角線的長度作為等值線最后點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)之間的距離限制，即當(dāng)?shù)戎稻€最后點(diǎn) 和結(jié)束點(diǎn)之間的距離超過兩個網(wǎng)格對角線的長度時，這種結(jié)束方式得到的結(jié)束點(diǎn)不滿足條 件，需要利用另一種結(jié)束方式就是結(jié)束于網(wǎng)格。結(jié)束于網(wǎng)格方式首先找等值線最后點(diǎn)所在網(wǎng)格邊對面網(wǎng)格邊的兩個端點(diǎn)，如圖7 中若最后點(diǎn)所在網(wǎng)格邊是E邊，那么找W邊的兩個端點(diǎn)就是需要尋找的端點(diǎn)，分別計算等值 線最后點(diǎn)與尋找到兩點(diǎn)的連線段與斷層多邊形的交點(diǎn)(有其中的一個連線段與斷層沒有交 點(diǎn))，取其中的一個交點(diǎn)作為等值線結(jié)束點(diǎn)。結(jié)束點(diǎn)層次的獲得和第一種方式一樣。圖8展示了等值線結(jié)束于斷層的兩種方式。其中(a)是延長線結(jié)束方式，Al和A2 是等值線最后點(diǎn)的兩種情況。若Al是等值線的最后點(diǎn)B是延長線和斷層的交點(diǎn)，這種情況 下B可以作為等值線的結(jié)束點(diǎn)；若A2是等值線的最后點(diǎn)C是延長線和斷層的交點(diǎn)，這種情 況下A2C的長度超出了限制，所以C不能作為等值線結(jié)束點(diǎn)。圖8 (b)是網(wǎng)格結(jié)束方式，這 里等值線最后點(diǎn)和網(wǎng)格的兩個端點(diǎn)有兩個交點(diǎn)B、C，B、C都可以作為等值線的結(jié)束點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種基于空間網(wǎng)格化算法的含逆斷層等值線繪圖方法，其特征在于，包括如下步驟a、含斷層和逆斷層的空間網(wǎng)格化①待插值點(diǎn)的初始化根據(jù)待插值點(diǎn)和斷層多邊形的包含關(guān)系，獲得該待插值點(diǎn)有多 少層數(shù)據(jù)，并把每一層的數(shù)據(jù)和逆斷層的上盤、下盤關(guān)聯(lián)起來；②網(wǎng)格化尋點(diǎn)尋找和待插值點(diǎn)在同一層的已知點(diǎn)；③插值通過步驟①和②找出可以計算任一待插值點(diǎn)高度值的已知點(diǎn)，把這些待插值 點(diǎn)作為克里金算法的輸入；b、含斷層和逆斷層的等直線追蹤①對網(wǎng)格邊緣進(jìn)行標(biāo)記根據(jù)輸入的待插值點(diǎn)的高度值，對所有網(wǎng)格邊緣作等值線可 以經(jīng)過該網(wǎng)格的標(biāo)記；②連線在等直線追蹤的時候通過標(biāo)記對網(wǎng)格邊緣進(jìn)行連線；③終止繪圖處理終止于斷層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空間網(wǎng)格化算法的含逆斷層等值線繪圖方法，其特征在 于所述a步驟①中，判斷待插值點(diǎn)是否被某逆斷層群中的逆斷層的斷層多邊形包含，若不 被任何的逆斷層多邊形包含，則關(guān)聯(lián)的斷層置為空。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于空間網(wǎng)格化算法的含逆斷層等值線繪圖方法，其特征在 于所述a步驟①中，判斷待插值點(diǎn)是否被某逆斷層群中的逆斷層的斷層多邊形包含，若被 逆斷層多邊形包含，則需要和相關(guān)的斷層關(guān)聯(lián)起來。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于空間網(wǎng)格化算法的含逆斷層等值線繪圖方法，其特征在 于所述關(guān)聯(lián)時，按層次由上到下記錄包含該待插值點(diǎn)的所有斷層，并先把所有層次上的值 和關(guān)聯(lián)的斷層均置為空。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于空間網(wǎng)格化算法的含逆斷層等值線繪圖方法，其特征在 于所述關(guān)聯(lián)時，對于第i個包含待插值點(diǎn)的逆斷層，尋找所在逆斷層群中包含待插值點(diǎn)第 i-1和i之間的逆斷層，取出這些逆斷層中層次上離i逆斷層最近和最遠(yuǎn)的逆斷層，計算平 面上待插值點(diǎn)和這兩個斷層之間的最近距離是上盤還是下盤，若待插值點(diǎn)距離最遠(yuǎn)斷層的 部分是上盤，那么第i層和第i個包含待插值點(diǎn)的斷層的上盤相關(guān)；若待插值點(diǎn)距離最近斷 層的部分是下盤，那么第i層和第i個包含待插值點(diǎn)的斷層的下盤相關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于空間網(wǎng)格化算法的含逆斷層等值線繪圖方法，其特征在 于所述關(guān)聯(lián)時，對于第i個包含待插值點(diǎn)的逆斷層，尋找所在逆斷層群中包含待插值點(diǎn)第 i-1逆斷層和i逆斷層之間的逆斷層，若i-i逆斷層和i逆斷層之間沒有其他逆斷層，則第 i層數(shù)據(jù)和包含待插值點(diǎn)的i逆斷層的上盤相關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的基于空間網(wǎng)格化算法的含逆斷層等值線繪圖方法，其特 征在于所述關(guān)聯(lián)時，對于第i個包含待插值點(diǎn)的逆斷層，尋找所在逆斷層群中包含待插值 點(diǎn)第i和i+Ι之間的逆斷層，取出這些逆斷層中層次上離i最近和最遠(yuǎn)的逆斷層，計算平面 上待插值點(diǎn)和這兩個斷層之間的最近距離是上盤還是下盤，若待插值點(diǎn)距離最遠(yuǎn)斷層的部 分是上盤，那么第i層和第i個包含待插值點(diǎn)的斷層的下盤相關(guān)；若待插值點(diǎn)距離最近斷層 的部分是下盤，那么第i層和第i個包含待插值點(diǎn)的斷層的上盤相關(guān)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于空間網(wǎng)格化算法的含逆斷層等值線繪圖方法，其特征在于所述關(guān)聯(lián)時，對于第i個包含待插值點(diǎn)的逆斷層，尋找所在逆斷層群中包含待插值點(diǎn)第 i和i+ι之間的逆斷層，若i和i+ι之間沒有其他逆斷層，則第i+ι層數(shù)據(jù)和包含待插值點(diǎn) 的第i個逆斷層的下盤相關(guān)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1一6或8中任一所述的基于空間網(wǎng)格化算法的含逆斷層等值線繪圖 方法，其特征在于所述b步驟②中，當(dāng)?shù)戎稻€從前一網(wǎng)格進(jìn)入，需要從當(dāng)前網(wǎng)格尋找出口， 在當(dāng)前除入口邊之外其余網(wǎng)格邊尋找是否有標(biāo)記邊，若有標(biāo)記邊則以該標(biāo)記邊作為該網(wǎng)格 的出口。
10.根據(jù)權(quán)利要求9中任一所述的基于空間網(wǎng)格化算法的含逆斷層等值線繪圖方法， 其特征在于所述b步驟③中，當(dāng)?shù)戎稻€到某一網(wǎng)格沒有找到出口，并且該網(wǎng)格是區(qū)域的內(nèi) 部網(wǎng)格，則等值線在斷層結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于空間網(wǎng)格化算法的含逆斷層等值線繪圖方法，包括如下步驟含斷層和逆斷層的空間網(wǎng)格化待插值點(diǎn)的初始化、網(wǎng)格化尋點(diǎn)、插值；含斷層和逆斷層的等直線追蹤對網(wǎng)格邊緣進(jìn)行標(biāo)記、連線、繪圖處理終止于斷層。本發(fā)明采用空間網(wǎng)格化算法，以斷層多邊形和逆斷層層次關(guān)系作為約束條件，對層位數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格化；對空間網(wǎng)格化數(shù)據(jù)進(jìn)行追蹤，實(shí)現(xiàn)含斷層和逆斷層的等值線繪圖。
文檔編號G01V1/30GK102096106SQ20101058290
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者劉鴻, 呂文彪, 姚興苗, 巫駿, 鄒文, 陳三平 申請人:中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司