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专利号: 2018107063936
申请人: 南京师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-08-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于叠置技术的三维地层建模方法,其特征在于该方法包括:(1)将建模区域内的原始钻孔数据读入原始钻孔数据集合中,并按照标准地层顺序表,对原始钻孔数据集合中的原始钻孔添加缺失地层;

(2)从建模区域高精度DEM中提取出地形特征点,得到特征点集合;

(3)根据特征点集合,构建地形特征虚拟钻孔,并将虚拟钻孔添加到原始钻孔数据集合中,形成第一钻孔数据集合;

(4)对建模区域范围进行格网离散,并在边界点构建插值虚拟钻孔后,将插值虚拟钻孔添加到第一钻孔数据集合中,形成第二钻孔数据集合;

(5)以建模区域范围为约束条件,以原始钻孔、地形特征虚拟钻孔和插值虚拟钻孔的坐标为基准点,采用标准的D-TIN构建算法,建立初始三角网;

(6)根据第二钻孔数据集合,对初始三角网中包含地形特征点的三角形进行加密处理,生成自适应加密处理三角网,其中,自适应加密处理后的钻孔数据形成第三钻孔数据集合;

(7)根据第三钻孔数据集合,采用地层尖灭处理策略对自适应加密处理三角网进行地层尖灭处理,生成地层尖灭处理三角网,其中,地层尖灭处理后的钻孔数据形成第四钻孔数据集合;

(8)根据地层尖灭处理三角网构建工程地质体GTP模型。

2.根据权利要求1所述的基于叠置技术的三维地层建模方法,其特征在于:步骤(1)具体包括:(1-1)读取建模区域内的原始钻孔数据和对应的钻孔地层数据,并将数据存入原始钻孔数据集合AD={adi|i=1,2,...,m},其中,adi表示第i个原始钻孔,adi={lci,stglisti},lci为adi信息,stglisti为adi对应的钻孔地层列表,存储有每个钻孔地层的序号、层顶深度、层底深度和地层深度,m为原始钻孔数量;

(1-2)根据标准地层顺序表,得到标准地层数stmcnt,对AD中钻孔地层总数小于标准地层数stmcnt钻孔进行如下处理:对于该钻孔的钻孔地层中的缺失地层,构建虚拟地层,并设置其序号为缺失地层的序号,再将缺失地层的层顶深度和层底深度均设置为其上邻接地层的层底深度,之后,将虚拟地层信息添加到该钻孔的钻孔地层列表中。

3.根据权利要求1所述的基于叠置技术的三维地层建模方法,其特征在于:步骤(2)具体包括:(2-1)读取建模区域的高精度DEM,记为dem;

(2-2)设置地形特征点提取窗口的宽为Ww、高为Wh;

(2-3)基于设置的特征点提取窗口,利用基于地表水流模拟方法的地形特征点提取算法,从dem中提取出地形特征点,并存入地形特征点集合TP。

4.根据权利要求1所述的基于叠置技术的三维地层建模方法,其特征在于:步骤(3)具体包括:(3-1)对于特征点集合TP中每一特征点,根据其坐标构建地形特征虚拟钻孔,并将虚拟钻孔存入地形特征虚拟钻孔集合TD中;

(3-2)根据原始钻孔数据集合AD中原始钻孔位置的横坐标和纵坐标构建二维钻孔kd树;

(3-3)设置搜索半径和搜索最大个数分别为c、k,并根据建立的kd树,以原始钻孔数据集合AD为数据源,利用叠置技术,为地形特征虚拟钻孔集合TD中所有的虚拟钻孔添加虚拟地层;

(3-4)将步骤(3-3)处理后的TD中的所有虚拟钻孔,添加到集合AD中,得到第一钻孔数据集合AD1。

5.根据权利要求4所述的基于叠置技术的三维地层建模方法,其特征在于:步骤(3-3)具体包括:(3-3-1)设置搜索半径和搜索最大个数分别为c、k;

(3-3-2)获取地形特征虚拟钻孔集合TD中任一虚拟钻孔;

(3-3-3)根据该虚拟钻孔的坐标,利用KNN算法从kd树中搜索出k个邻近原始钻孔,并存入邻近钻孔集合ND;

(3-3-4)以邻近钻孔集合ND为数据集,按照标准地层顺序表,为该虚拟钻孔逐一添加虚拟地层,具体处理步骤为:构建虚拟地层,并利用叠置技术计算每一虚拟地层的层顶深度、层底深度和地层深度,之后将虚拟地层信息添加到该虚拟钻孔的钻孔地层列表中;

(3-3-5)返回步骤(3-3-2),直至遍历地形特征虚拟钻孔集合TD中所有虚拟钻孔。

6.根据权利要求1所述的基于叠置技术的三维地层建模方法,其特征在于:步骤(4)具体包括:(4-1)读取建模区域范围数据roi;

(4-2)根据设置的建模区域离散间距d对roi进行格网离散处理,并将得到的离散点存入离散点集合DP;

(4-3)从离散点集合DP中读取建模区域边界点数据,并存入集合DP1;

(4-4)遍历集合DP1所有的点,并根据点的坐标构建插值虚拟钻孔,并将其存入插值虚拟钻孔集合DD;

(4-5)为虚拟钻孔集合DD中所有插值虚拟钻孔逐一添加虚拟地层,具体处理步骤为:利用第一钻孔数据集合AD1,采用IDW空间插值算法,拟合出插值虚拟钻孔的虚拟地层的层顶深度和层底深度,再计算虚拟钻孔高程和层底深度的差值,作为地层深度,之后将虚拟地层信息添加到该钻孔的钻孔地层列表中;

(4-6)将集合DD中所有插值虚拟钻孔添加到第一钻孔数据集合AD1中,得到第二钻孔数据集合AD2。

7.根据权利要求1所述的基于叠置技术的三维地层建模方法,其特征在于:步骤(6)具体包括:(6-1)初始化自适应加密处理三角网Te为空集,第三钻孔数据集合AD3=AD2;

(6-2)读取初始三角网T0中的一个三角形;

(6-3)判断三角形的端点是否含有地形特征点,若含有,执行步骤(6-4);反之,直接将该三角形天添加到自适应加密处理三角网Te中,执行步骤(6-6);

(6-4)获取三角形各边的中点,并将三个中点采用直线连接,从而将三角形划分为四个小加密三角形,将四个小加密三角形添加到自适应加密处理三角网Te中;

(6-5)在三角形各边中点上构建自适应加密虚拟钻孔,并根据三角形中各边的端点上钻孔的地层信息,计算自适应加密虚拟钻孔的地层信息,再将自适应加密虚拟钻孔存入第三钻孔数据集合AD3中;

(6-6)循环执行步骤(6-2)至(6-5),直至处理完初始三角网T0中所有三角网,得到最终的自适应加密处理三角网Te和第三钻孔数据集合AD3。

8.根据权利要求1所述的基于叠置技术的三维地层建模方法,其特征在于:步骤(7)具体包括:(7-1)遍历自适应加密处理三角网Te中所有的三角形边,根据尖灭规则,在尖灭点处构建地层尖灭处理虚拟钻孔;

(7-2)从第三钻孔数据集合AD3中获取自适应加密处理三角网Te中三角形边两端钻孔的地层信息,用于计算地层尖灭处理虚拟钻孔的地层信息,并将尖灭处理虚拟钻孔添加到第三钻孔数据集合AD3中,得到第四钻孔数据集合AD4,将地层尖灭处理后的三角网,记为Ta。

9.根据权利要求1所述的基于叠置技术的三维地层建模方法,其特征在于:步骤(8)具体包括:(8-1)获取地层尖灭处理三角网Ta中任一三角形,获取该三角形的三个端点坐标,并根据坐标,从第四钻孔数据集合AD4中获得位于三角形端点的三个钻孔;

(8-2)按照标准地层顺序,遍历三个钻孔中的所有地层,以每层的顶板深度为GTP上三角形的顶点坐标、每层底板深度为GTP下三角形顶点坐标、以地层岩性编号为GTP属性构建GTP;

(8-3)重复步骤(8-1)和(8-2),直至遍历完地层尖灭处理三角网Ta所有的三角形,完成建模区域内三维地层模型的构建。