[发明专利]山地三维地质体建模方法及综合地学信息演示系统

摘要

本发明涉及一种山地三维地质体建模方法及综合地学信息演示系统，首先，搜集山地区域的多元数据；其次，依据精度获得三维地质模型的点模型；再次，建立面模型和体模型，三棱柱模型会蜕变为金字塔模型、不规则四面体模型以及平面模型，具有很高的自适应性；最后，结合研究区域的综合地学信息与所建立的三维地质模型进行综合立体演示。本发明具有建模速度快，渲染速度快，适用于地质的三维建模；能够实现三维地质模型与综合地学信息的单独显示。本发明可应用于矿区建模、区域地质建模；支持包括地震勘探等多种地球物理数据建模，可用于地质及地球物理实验教学和实习，也可用于多种地球物理方法比对实验研究。

主权项

一种山地三维地质体建模方法及综合地学信息演示系统，包括以下步骤：a、搜集研究山地区域的多元数据，即综合地学信息，具体包括地质、钻探、地震、电法、遥感数据，通过对上述数据联合解释，获得三维地质体解释结果；b、建立点模型，针对三维地质体的模型精度要求，建立水平网格，其中单位网格为正方形，定义正方形边长为其中为模型精度，代表单位面积内模型所包含的点数，意味着模型在水平面方向上每平方米包含一个点；c、不妨设三维地质体由浅及深包含的地层分界面数为n，则该模型包含n‑1个地层，设水平网格数为l0，将水平网格分别投影到各分界面，则各水平网格中心点位置在各分界面上的投影点集合记为P＝P1UP2UL UPiUL UPn，其中为Pi为第i个分界面点集，i∈[1,n]，Pi＝{Vi,j|j＝1,2,L l0}，Vi,j代表第i个分界面中的第j个点，j∈[1,l0]，根据步骤a获得的解释结果定义Vi,j,用三维空间坐标表示为Vi,j＝{(xi,j,yi,j,zi,j)}，P即是三维地质体的点模型；d、建立基于Delaunay三角剖分的三维地质体面模型，所谓面模型即对每个地层分界面建立空间三角网，该三角网由若干三角形连接而成，分界面上的全部点均在三角网的各顶点上，构建Delaunay三角网有多种算法，采用逐点插入法，具体方法如下：d1、定义集合Rj＝{Mj|j＝1,2,L l0}，Mj代表二维点集，可表示为Mj＝{(x1,j,y1,j)}，构建超级ΔABC，使Rj的全部顶点均在ΔABC内部，先插入点M1，连接AM1、BM1和CM1得到三个三角形：ΔABM1、ΔBCM1和ΔACM1，则当前三角网由上述三个三角形组成；d2、插入点M2，若M2落在某一个三角形内部，不妨设该三角形为ΔA′B′C′，则连接A′M2、B′M2和C′M2，在三角网中删除ΔA′B′C′，加入ΔA′M2B′、ΔB′M2C′和ΔA′M2C′；若M2落在某一个三角形边上，不妨设该边为A″B″则三角网内一定存在ΔA″B″C″和ΔA″B″D″，连接C″M2和D″M2，在三角网中删除ΔA″B″C″和ΔA″B″D″，增加ΔA″D″M2、ΔD″B″M2、ΔA″C″M2和ΔC″B″M2；d3、类似地插入M3L所有点，则得到一个平面超级三角网，设其三角形的个数为m，则该平面三角网记为T＝{Tk|k＝1,2,L m}；d4、将T投影至各分界面上得到对应不同分界面的空间三角网，记为S＝S1US2UL USiUL USn，其中S1L Sn为对应n个分界面的n个空间三角网，其中第i层三角网Si由m个空间三角形组成，每个空间三角形顶点的x、y坐标与其对应的平面三角形顶点的x、y坐标一致，其z坐标为对应的平面三角形在各分界面投影的z坐标，S即为三维地质体面模型；e、建立基于三棱柱的体模型，在上述面模型中选取由浅部起第一分界面的空间三角网S1内任一三角形，不妨设其三个顶点为和其中d1、d2和d3为分界面相应顶点序号，其中d1∈[1,l0]、d2∈[1,l0]、d3∈[1,l0]；再选取其下一分界面对应的三角形，不妨记顶点坐标为和分别连接和得到三棱柱根据地质解释结果对三棱柱进行地层属性填充，类似地可完成第一分界面和第二分界面之间所有的三棱柱填充，从而得到第一个地层的体模型；f、用步骤e中得到第一层体模型的方法填充其余n‑2个地层，从而完成整个三维地质体模型的构建；g、地质体三维模型演示，主要包括以下g1‑g6内容；g1、地质体三维模型的演示可通过三种途径，具体分为PC客户端，Web浏览器和移动客户端；g2、模型演示可选择不同的显示方式，具体包括点模式，线模式和体模式；g3、支持对地质体三维模型进行平面切割；g4、支持对地质体三维模型进行柱体切割；g5、支持对地质体三维模型进行虚拟钻孔提取；g6、上述演示均可通过鼠标滚轮，实现对当前模型的放大和缩小；h、地质体三维模型与综合地学信息同时演示，主要包含h1‑h3内容；h1、地质体三维模型与单一地学信息同时显示，从数据库中调用钻孔信息，地震勘探信息、电法勘探信息、磁法勘探信息其中一种，根据地学数据对应的大地坐标与三维地质体模型同时显示；h2、地质体三维模型与多元地学信息同时显示，从数据库中调用钻孔信息，地震勘探信息、电法勘探信息、磁法勘探信息多元地学信息，根据地学数据对应的大地坐标与三维地质体模型同时显示；h3、支持用一模型区域内不同仪器信息对比显示。