專利名稱：復(fù)雜斷層真三維建模方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地質(zhì)測繪領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)雜斷層真三維建模方法。
背景技術(shù)：
國內(nèi)外學(xué)者研究提出了一些斷層三維建模方法，如提出用一個或多個平面來擬合 斷層面的"平面擬合法";提出先分別構(gòu)出斷層面與地層面TIN面，然后處理兩者之間TIN面 交合處的"局部法";還有先不考慮斷層因素，而將斷層面兩側(cè)的煤層面看成是一個整體構(gòu) 出TIN面，再構(gòu)出煤層TIN面和斷層TIN面交線的"整體法"。上述三種方法的不足在于1) 適用范圍有限，僅適用于單一斷層或簡單斷層系的模擬，不適用多斷層或復(fù)雜斷層系(如 正、逆斷層的相互切割)的情況；2)沒有考慮斷層的厚度影響，雖然斷層厚度較小時可簡化 為不規(guī)則的曲面，但斷層厚度較大時對地質(zhì)構(gòu)造及工程建設(shè)影響較大，其厚度是不能忽略 的；3)斷層三維建模過程中未能運用交互技術(shù)來控制和修改中間結(jié)果，不能將地質(zhì)人員所 掌握的其它斷層建模數(shù)據(jù)及相應(yīng)的專家知識融入到建模的工作流程中。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種巖柱體分區(qū)建模法(RPBP)，其相關(guān)定義如 下 定義1 :廣義三棱柱(GTP):是一種三維地質(zhì)構(gòu)模的數(shù)據(jù)模型，它由上、下不一定平 行的兩個三角形和3個側(cè)面空間四邊形圍成，幾何要素包含結(jié)點、邊、頂?shù)酌嫒切?、?cè)面 三角形、GTP。 定義2 :巖柱體(rock pillar body, RPB)，設(shè)鉆孔口形成的地表面CD-TIN中的任 一三角形為I,由構(gòu)成1\的3個鉆孔點沿著鉆孔跡線向下擴展到鉆孔的末端而形成一個柱 體空間Ri，稱為巖柱體。巖柱體包含所有內(nèi)含在柱體空間范圍內(nèi)的地層、斷層、褶皺、工程體 等自然或人工實體。 定義3 :界限三角形，根據(jù)斷層三維建模的需要，巖柱體被鉆孔孔口形成的地表面 CD-TIN中的三角形、相應(yīng)鉆孔的末端點所構(gòu)成的三角形、斷層面上三角形、褶皺軸面三角形
等分成多個封閉區(qū)域，這些三角形在三維地質(zhì)建模中起到界限的作用，稱作界限三角形。
定義4 :巖柱體分區(qū)建模法(RPBP)，巖體按照一定的規(guī)則被界限三角形分區(qū)成多 個封閉的區(qū)域，然后對這些區(qū)域進(jìn)行建模，進(jìn)而完成整個建模區(qū)的建模，這種建模的方法稱 為巖柱體分區(qū)建模法。 基于上述方法，本發(fā)明的技術(shù)方案為 運用RPBP法，將復(fù)雜斷層系轉(zhuǎn)化為多個簡單斷層系，然后采用構(gòu)建簡單斷層系模 型的方法來實現(xiàn)復(fù)雜斷層系的三維建模。所謂簡單斷層系指受各次獨立構(gòu)造運動影響而形 成的斷層組合，斷層間不存在相互切割與錯斷情況；復(fù)雜斷層系是指受多期相互影響的構(gòu) 造運動而形成的斷層組合，斷層間存在相互切割和錯斷等復(fù)雜情況。其基本流程包括構(gòu)建 地面CD-TIN、斷層類型判斷與斷層構(gòu)模優(yōu)先級排序、界限三角形生成、斷層模型的構(gòu)建及斷層模型的檢驗與交互編輯等主要步驟。 由于簡單斷層系中各斷層間不存在相互切割與錯斷關(guān)系，斷層的整個形狀較為完 整，在構(gòu)建斷層模型時不必分先后順序構(gòu)建，斷層構(gòu)模優(yōu)先級排序號為1 ;復(fù)雜斷層系中的 多條斷層在構(gòu)造運動上有先有后，后期地質(zhì)構(gòu)造運動形成的斷層切割先期形成的斷層。將 復(fù)雜斷層系中各斷層按彼此間的切割關(guān)系排定斷層的三維建模的優(yōu)先級，然后根據(jù)所排定 的優(yōu)先級在巖柱體內(nèi)構(gòu)建各自的斷層界限三角形。由于界限三角形發(fā)揮"界限"的作用，復(fù) 雜斷層系被分區(qū)成多個簡單斷層系。各斷層分別被排定三維構(gòu)模的優(yōu)先級之后，即可構(gòu)建 斷層界限三角形，其構(gòu)建步驟如下 St印l :從地表面CD-TIN中任取一個三角形bTringle，設(shè)一個整型變量為type = 1 (type為斷層構(gòu)模優(yōu)先級的順序號)； St印2 :把bTringle的界限三角形動態(tài)數(shù)組內(nèi)所有的界限三角形備份到另一個空 的臨時動態(tài)數(shù)組limittrianglesgruop內(nèi)； St印3 :從界限三角形動態(tài)數(shù)組limittrianglesgruop中順序取兩個界限三角形 VT2 ; St印4 :由1\的3個頂點到T2的3個相應(yīng)頂點，沿鉆孔搜索斷層三維建模優(yōu)先級 序號等于type的斷層。若搜索到，則這3個相應(yīng)的斷層點構(gòu)成一個界限三角形，插入到 bTringle的界限三角形組V T2之間; St印5 :重復(fù)St印3-St印4直到處理完bTringle中的所有界限三角形； St印6 :type = type+l，重復(fù)St印l-St印5直到處理完所有的斷層三維建模的優(yōu)先
級順序號； St印7 :重復(fù)St印l-St印6直到處理完地表CD-TIN中的所有三角形。 通過本發(fā)明將復(fù)雜斷層系轉(zhuǎn)化為多個簡單斷層系，不僅簡化了斷層建模的難度，
而且保證了斷層模型的正確性。


圖1為GTP單元的組成元素示意圖 圖2為基于RPBP法的斷層三維建?；玖鞒淌疽鈭D 圖3為復(fù)雜斷層系內(nèi)斷層輪廓可視化及構(gòu)模優(yōu)先級排序示意圖
具體實施例方式
如圖1所示GTP由上、下不一定平行的兩個三角形和3個側(cè)面空間四邊形圍成， 幾何要素包含結(jié)點、邊、頂?shù)酌嫒切?、?cè)面三角形、GTP。本文規(guī)定所有的GTP體元(包含 各種退化后形成的體元)都含有頂、底面三角形元素。通過頂、底面三角形節(jié)點及其對應(yīng)關(guān) 系，可以推斷GTP體元及其構(gòu)模元素之間的拓?fù)潢P(guān)系。因此，確定了頂?shù)酌嫒切尉痛_定了 GTP體元本身，頂?shù)酌嫒切我彩潜疚臄鄬尤S交互建模方法的重要參照因素之一。
如圖2所示運用RPBP法，將復(fù)雜斷層系轉(zhuǎn)化為多個簡單斷層系，然后采用構(gòu)建簡 單斷層系模型的方法來實現(xiàn)復(fù)雜斷層系的三維建模。所謂簡單斷層系指受各次獨立構(gòu)造運 動影響而形成的斷層組合，斷層間不存在相互切割與錯斷情況；復(fù)雜斷層系是指受多期相 互影響的構(gòu)造運動而形成的斷層組合，斷層間存在相互切割和錯斷等復(fù)雜情況。其基本流程包括構(gòu)建地面CD-TIN、斷層類型判斷與斷層構(gòu)模優(yōu)先級排序、界限三角形生成、斷層模型的構(gòu)建及斷層模型的檢驗與交互編輯等主要步驟，其中斷層類型判斷與斷層構(gòu)模優(yōu)先級排序、斷層三角形生成是多斷層交互切割建模的關(guān)鍵。 如圖3所示簡單斷層系中各斷層間不存在相互切割與錯斷關(guān)系，斷層的整個形狀較為完整，在構(gòu)建斷層模型時不必分先后順序構(gòu)建，斷層構(gòu)模優(yōu)先級排序號為1 ;復(fù)雜斷層系中的多條斷層在構(gòu)造運動上有先有后，后期地質(zhì)構(gòu)造運動形成的斷層切割先期形成的斷層。將復(fù)雜斷層系中各斷層按彼此間的切割關(guān)系排定斷層的三維建模的優(yōu)先級，然后根據(jù)所排定的優(yōu)先級在巖柱體內(nèi)構(gòu)建各自的斷層界限三角形。由于界限三角形發(fā)揮"界限"的作用，復(fù)雜斷層系被分區(qū)成多個簡單斷層系。由于斷層的建模數(shù)據(jù)存貯在數(shù)據(jù)庫中，僅通過這些建模數(shù)據(jù)無法判斷復(fù)雜斷層中斷層間的切割關(guān)系。為此，提供一個復(fù)雜斷層數(shù)據(jù)的三維可視化模塊，該模塊通過對鉆孔斷層點數(shù)據(jù)的定位顯示(采用不同的顏色來區(qū)分不同序號的斷層)，來對地質(zhì)體內(nèi)所有斷層的大體輪廓進(jìn)行初步可視化，據(jù)此可判斷各斷層的大體走向及斷層間的切割關(guān)系。如圖3(a)所示，斷層點數(shù)據(jù)的定位顯示表明建模區(qū)內(nèi)有巳、F2號兩條斷層，可抽象出如圖3(b)的復(fù)雜斷層系；進(jìn)而看出F2號斷層整體形態(tài)較為完整，^號斷層被^號斷層所切割。通過對話框輸入復(fù)雜斷層系各斷層構(gòu)模的優(yōu)先級序號，&號斷層構(gòu)模優(yōu)先級序號為1， ^號斷層構(gòu)模優(yōu)先級序號為2。
權(quán)利要求
一種復(fù)雜斷層真三維建模方法，其特征在于運用RPBP法，將復(fù)雜斷層系轉(zhuǎn)化為多個簡單斷層系，然后采用構(gòu)建簡單斷層系模型的方法來實現(xiàn)復(fù)雜斷層系的三維建模，所謂簡單斷層系指受各次獨立構(gòu)造運動影響而形成的斷層組合，斷層間不存在相互切割與錯斷情況；復(fù)雜斷層系是指受多期相互影響的構(gòu)造運動而形成的斷層組合，斷層間存在相互切割和錯斷等復(fù)雜情況，其基本流程包括構(gòu)建地面CD-TIN、斷層類型判斷與斷層構(gòu)模優(yōu)先級排序、界限三角形生成、斷層模型的構(gòu)建及斷層模型的檢驗與交互編輯，由于簡單斷層系中各斷層間不存在相互切割與錯斷關(guān)系，斷層的整個形狀較為完整，在構(gòu)建斷層模型時不必分先后順序構(gòu)建，斷層構(gòu)模優(yōu)先級排序號為1；復(fù)雜斷層系中的多條斷層在構(gòu)造運動上有先有后，后期地質(zhì)構(gòu)造運動形成的斷層切割先期形成的斷層，將復(fù)雜斷層系中各斷層按彼此間的切割關(guān)系排定斷層的三維建模的優(yōu)先級，然后根據(jù)所排定的優(yōu)先級在巖柱體內(nèi)構(gòu)建各自的斷層界限三角形，由于界限三角形發(fā)揮“界限”的作用，復(fù)雜斷層系被分區(qū)成多個簡單斷層系，各斷層分別被排定三維構(gòu)模的優(yōu)先級之后，即可構(gòu)建斷層界限三角形，其構(gòu)建步驟包括Step1從地表面CD-TIN中任取一個三角形bTringle，設(shè)一個整型變量為type＝1(type為斷層構(gòu)模優(yōu)先級的順序號)；Step2把bTringle的界限三角形動態(tài)數(shù)組內(nèi)所有的界限三角形備份到另一個空的臨時動態(tài)數(shù)組limittrianglesgruop內(nèi)；Step3從界限三角形動態(tài)數(shù)組limittrianglesgruop中順序取兩個界限三角形T1、T2；Step4由T1的3個頂點到T2的3個相應(yīng)頂點，沿鉆孔搜索斷層三維建模優(yōu)先級序號等于type的斷層。若搜索到，則這3個相應(yīng)的斷層點構(gòu)成一個界限三角形，插入到bTringle的界限三角形組T1、T2之間；Step5重復(fù)Step3-Step4直到處理完bTringle中的所有界限三角形；Step6type＝type+1，重復(fù)Step1-Step5直到處理完所有的斷層三維建模的優(yōu)先級順序號；Step7重復(fù)Step1-Step6直到處理完地表CD-TIN中的所有三角形。
全文摘要
本發(fā)明屬于地質(zhì)測繪領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)雜斷層真三維建模方法。其特征在于運用RPBP法，將復(fù)雜斷層系轉(zhuǎn)化為多個簡單斷層系，然后采用構(gòu)建簡單斷層系模型的方法來實現(xiàn)復(fù)雜斷層系的三維建模。所謂簡單斷層系指受各次獨立構(gòu)造運動影響而形成的斷層組合，斷層間不存在相互切割與錯斷情況；復(fù)雜斷層系是指受多期相互影響的構(gòu)造運動而形成的斷層組合，斷層間存在相互切割和錯斷等復(fù)雜情況。其基本流程包括構(gòu)建地面CD-TIN、斷層類型判斷與斷層構(gòu)模優(yōu)先級排序、界限三角形生成、斷層模型的構(gòu)建及斷層模型的檢驗與交互編輯。通過本發(fā)明將復(fù)雜斷層系轉(zhuǎn)化為多個簡單斷層系，不僅簡化了斷層建模的難度，而且保證了斷層模型的正確性。
文檔編號G06T17/05GK101727680SQ20081005129
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月20日
發(fā)明者吳立新, 車德福 申請人:車德福