[发明专利]三维地质模型定制式无损任意分割方法

说明书

技术领域

本发明涉及需要对地质模型进行空间分析的领域，如基础地质、矿产地质、石油地质、工程地质、城市地质等领域。

背景技术

从20世纪80年代后期以来，信息技术的发展给地质领域带来了一系列的新的技术与方法，使地质分析从二维分析跨越到了三维空间分析，这些改变使地质分析可以更直观、更清晰、更方便，所采用的技术方法和手段也更多。目前比较成熟的空间分析在地质领域可以具体表现为钻孔、构造等属性数据的空间查询，空间坐标、长度、距离、角度等空间量测，体积和面积等空间计算，横、纵、平等空间剖面切割分析等。

矢量剪切是地质领域空间分析应用最广泛的技术之一。从几何学角度看，矢量剪切可分X方向、Y方向、Z方向和任意方向剪切。其基本方法原理为：取出所有图形数据点，判断此点是在剪切面的哪一侧，保留在其中一侧的数据点，舍弃在另一侧的数据点；然后求出剪切面与所保留图形的交点，并将这些交点按照图形的拓扑关系形成相应的填充区，根据继承的拓扑关系与保留图形一起形成新的实体。例如，矢量剪切平面方程为a·x+b·y+c·z+d＝0，则a·x+b·y+c·z+d＜0和a·x+b·y+c·z+d＞0，分别代表了矢量剪切平面两侧的图形。一旦确定保留其中一侧，便同时舍去了另一侧。具体可以细分为对线条、对多边形、对空间曲面和对注释文字等点符号的裁剪。

但是在实际应用中，由于地质条件的复杂性和现有技术的局限性，一些更具实用价值的空间分析至今处理得不理想，如地下建筑群与整个地质模型这两个复杂模型的相互切割等，其原因包括：高精度三维模型的建立本身就具有很高的难度，而三维空间分析是建立在三维模型之上的；三维空间数据模型的复杂性也给复杂的空间分析带来很大的难度；复杂空间分析对硬件有比较高的的要求；等等。使在目前经常采用的建造实体几何法(CSG)或边界表示法(B-Rep)或扫描表示法建立的三维模型上都不能理想地处理复杂剪切问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种三维地质模型定制式无损任意分割方法，该方法是在基于“二体式”数据结构建立的三维模型上，可以由用户自由定制复杂的空间组合切割方式，对三维模型进行无精度损失的空间分析。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：将基于“二体式”数据结构建立的三维地质模型中不同体的分割，转换为对对应面的切割，切割条件由用户自由定制，对复杂地质体进行任意复杂切割，同时保证切割前后体的完整性。

本发明采用的“二体式”数据结构是对B-Rep数据结构的改进，其核心改进是用一个共用面代替了相邻体之间的两个面，从而较大幅度降低了三维模型的数据量，简化了三维模型的数据结构，提高了数据处理速度，降低了对硬件的要求，可以比较理想地处理复杂模型间的矢量剪切问题。

本发明还具有以下主要的优点：

其一.可以由用户自由定制复杂的切割条件，如用庞大复杂的地下建筑群对整个模型进行切割；切割后，可以把两部分(切割部分和被切割部分)拉开，既可以观察两部分的表面情况，也可以进入里面进行观察；在切割过程中，可以把模型相互剪切的交线及其属性同时保留在两部分模型上，如把地下建筑群在切割地质模型时遇到的各种地质情况反映在地下建筑群模型上。这些功能的实现可以为多种复杂分析提供直观而充分的支持。

其二.可以由用户同时定制多个切割条件，一次性切制大量的平面或剖面。

其三.在剪切过程中，会依据空间拓扑结构，进行自动封闭成体操作，使剪切后两部分仍是完整的体。

其四.在复杂剪切过程中，不会降低原模型的精度。

附图说明

图1是本发明的任意形状剪切说明示意图。

图2是复杂模型剪切结果示意图。

具体实施方式

下面结合附图对具体实施方式进行说明。

本发明提供的三维地质模型定制式无损任意分割方法是：将基于“二体式”数据结构建立的三维地质模型中不同体的分割，转换为对对应面的切割，切割条件由用户自由定制，甚至可以把庞大复杂的地下建筑群作为空间剪切条件，来对三维地质模型进行空间剪切分析，完成对复杂地质体进行任意复杂切割，同时保证切割前后体的完整性。

本方法具体采用以下步骤的方法：