[发明专利]基于边界约束的空间曲面重建方法

说明书

技术领域

本发明属于三维地质建模技术领域，具体涉及一种基于复杂边界约束的空间曲面重建方法的设计。

背景技术

空间点的曲面重构是三维地质建模中的一个组成部分，是运用计算机技术，进行曲面重建，其本质是利用三维空间中的离散点按一定顺序连接成曲面的问题。基于点的云处理技术是随着数据测量技术的发展而迅速发展起来的一门学科，该项技术以点作为重建物体的基础，在提高物体绘制与重建的速度，加强大规模数据处理能力和计算机处理量等方面具有巨大的优势，是逆向工程研究的一个热点，目前随着社会对石油，天然气等资源的需求的不断增大，石油行业得到了高度的重视和迅速的发展，并且对石油和天然气的地质勘探的要求也越来越高。现在，国内外的针对复杂地形条件下的三维地质建模问题依然处于研究与探索阶段，重建构模方法主要分为两类：一类是基于地层恢复与地质反演的层位构模方法，可以称之为整体法；另一类是基于分区插值或连接的方法，可称为局部法。

整体法的主要思想是将地层恢复到未发生断层时的状态，将原断层两侧的地层层面看作一个连续的整体进行统一处理，然后对恢复后的层面整体进行拟合，再求出层位面与断层面的交线，根据断层的信息将断层两侧的层位进行不同的位移，使之达到未恢复前的状态。整体法建模适用于断距不大、断层两侧地层的形态及其厚度存在一定相似性的断层，但是由于整体法利用了大量地质反演的基础，因此整体法是一种对地质背景专业知识要求较高的方法，建模过程比较复杂、专业，主要应用于地质学家的专业分析，不适宜推广到复杂地质断层系统的构建过沉重。

局部法构模的基本原理是：基于断层面将层位分隔为一些相对独立的层位单元，然后分别对这些独立的曾为单元进行拟合，而不考虑其他层位数据的影响。以下介绍两种具体的局部法构模方式：重叠区域限定三角剖分法，该方法先建立将断层边线延长至与边界相交，由此将层位的不同分为了一些不同的单重曲面，然后分别对每个单重曲面进行适用于凹多边形的三角网连接达到曲面恢复的目的。重叠区域限定三角剖分的方法对于形式复杂的多个断层重叠情况没有给出完整的实现方案，同时适用于凹多边形的三角网连接连接方式效率较低，极大的降低了层位曲面重建连接效率。基于环绕距离的层位插值重建方法，该方案会利用原始层位数据，将层位恢复在另一个新建的网格上。在对网格的插值过程中，对于穿越断层的影响插值点，会利用环绕距离的方法来加长两点间的距离，减少此点对于待插值点的影响。以此来增加插值的准确程度。基于环绕距离的层位插值重建方法，虽然引入了环绕距离的概念，但是并没有完全消除不合适影响插值数据的影响，插值的效果依然不能完好的复原曲面。

但是就目前来说，这些方案有其局限性，主要表现在：国外的重构方案大多针对没有断层的层位，而国内的一些软件考虑到了正断层，但是逆断层和多重断层的情况基本没有考虑；对于某些考虑逆断层的应用，一般利用四边形网格还原曲面，并不能完整的表示最原始的曲面；许多地质曲面重构算法运用了大量的复杂曲面插值算法与种子点求点算法区分上下盘，算法效率不高；大多数重构方案没有考虑复杂地质约束中的等值线构建。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中空间曲面重建方法中存在的缺点，提出了一种基于边界约束的空间曲面重建方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：基于边界约束的空间曲面重建方法，具体包括：

S1、采集原始层位数据点和断层数据点，绘制上盘多边形和下盘多边形，所述上盘多边形和下盘多边形组成的空间曲面为断层多边形；

S2、求出上盘多边形与上盘层位相交的上盘原始点，以及上盘多边形与下盘层位相交的上盘多边形在下盘的投影点；求出下盘多边形与下盘层位相交的下盘原始点，以及下盘多边形与上盘层位相交的下盘多边形在上盘的投影点；

对原始层位数据点、断层多边形上的点的高度属性赋值以及判断原始层位数据点、断层多边形上的点位于断层上方或者下方的关系属性，并判断断层多边形上的点为原始点还是投影点，即判断断层多边形上的点的投影属性；

S3、用带约束的三角形网格化对原始层位数据点和断层多边形上的点进行连接，断层多边形作为约束，任何三角形不能穿越约束；

S4、根据所述步骤S2得到的层位原始数据点、断层多边形上的点的高度属性和关系属性、断层多边形上的点的投影属性以及所述步骤S3中完成的三角形网格化对断层多边形上的点与原始层位数据点进行连接，完成上盘多边形、下盘多边形的内外区域拼接，即完成三维空间曲面的重建。