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专利号: 2019102235678
申请人: 李潇
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-12-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于多源异构数据的平原地区三维地质模型建设方法,其特征在于,包括如下步骤:

S11、对于将要建模的平原地区原始钻孔数据进行初始化处理,将不同格式的原始钻孔数据转换为标准文本格式的钻孔数据表;按照岩性的赋值要求,对标准文本格式的钻孔数据增加岩性分值字段,使得每个钻孔的每个地层层位都具有一个岩性分值;通过对每个钻孔中地层厚度字段进行统计,将地层厚度小于2m的地层归并到其上部地层,将其岩性变换为上部地层的岩性,岩性分值变为上部地层的分值,实现钻孔数据的初始化处理进而形成钻孔地层数据;

S12、将步骤S11中获得的所述钻孔地层数据进行空间矢量赋值处理,包括:将每个钻孔的每个地层层位赋予X、Y、Z空间坐标,并从上至下赋予钻孔每个层段地层岩性的初始编号,使得每个钻孔在三维空间上形成具有岩性属性信息的空间矢量数据;

S13、按筛选标准在已经建立好的空间钻孔矢量数据中挑选出用于控制区域地层的典型钻孔,依照层位平移法绘制典型剖面,以所述典型剖面为标尺对其余的钻孔进行对比和遴选,选出匹配度大于70%的钻孔予以保留;

S14、利用地质界限对遴选出的钻孔进行切割,然后在每个切割后的空间区域中根据每个钻孔及其周边五个钻孔之间形成的不规则三角网的关联性质,分别进行钻孔建模,形成完整的区域三维地质模型。

2.如权利要求1所述的平原地区三维地质模型建设方法,其特征在于,所述步骤S11中,所述原始钻孔数据格式包括TXT、Excel、纸质文件、Word、ArcGIS、和MapGIS数据格式中的一种或几种,同一种岩性的原始钻孔数据采用多种方式命名;所述筛选标准包括孔位密度、孔深深度、层位数;所述地质界限包括:地层时代和/或地层岩性。

3.如权利要求1所述的平原地区三维地质模型建设方法,其特征在于,所述步骤S11中的原始钻孔数据包括钻孔编号、钻孔坐标、地层厚度、地层岩性、层底标高、层底埋深、岩性分值字段。

4.如权利要求1所述的平原地区三维地质模型建设方法,其特征在于,所述步骤S11中,岩性分值是按照岩土的透水性进行评定的分值,包括:黏土、粘土、胶结土和胶泥评分为0分,砂粘评分为1分,粉土评分为2分,粉细砂评分为3分,细砂评分为4分,中砂评分为6分,中粗砂评分为7分,粗砂评分为8分,粗砂砾石评分为9分,卵砾石评分为10分,漂砾卵石评分为

11分,漂砾评分为12分;对岩土的岩性分值进行分级归类:评分0-3分的归为隔水层,评分4-

8分的归为含水层,评分大于8分的归为强含水层。

5.如权利要求1所述的平原地区三维地质模型建设方法,其特征在于,所述步骤S12中,所述初始编号为地层从上至下依照顺序从0-N进行赋值,地表为第零层编号为0,地下第N层的编号为N。

6.如权利要求5所述的平原地区三维地质模型建设方法,其特征在于,所述步骤S13中,所述层位平移法包括:在地质图上画定地质剖面线,将典型的钻孔在剖面线上进行投影,从而将剖面线附近的典型钻孔全部投影到本条剖面线上;从所述地质剖面线对应的地质剖面的左侧第一个典型钻孔开始,将全部钻孔的第零层之间建立矢量线段用于代表地表;然后从左侧第一个典型钻孔的第二层开始,建立该钻孔所在第二层空间点数据(X,Y,Z)与同一投影平面内左侧第二个典型钻孔的第二层空间点数据(X,Y,Z)之间的矢量线段,并计算当前钻孔第二层与左侧第二个典型钻孔同一层位的地层岩性分差值;如果地层岩性分差值的绝对值小于3,则保留已建立的矢量线段,将左右两侧空间点岩性分值取平均值赋予当前矢量线段,并继续向右滑动,按照同样的方法建立矢量线段直到最右侧的典型钻孔,便形成了本层位的地质剖面,以此类推,建立第三层至第N层的地质剖面,形成典型地质剖面。

7.如权利要求6所述的平原地区三维地质模型建设方法,其特征在于,所述层位平移法中,如果遇到当前钻孔与右侧同层钻孔的地层岩性分差值绝对值大于等于3的情况,则采用垂向滑动法,将当前钻孔的计算层位垂向滑动,使用垂向相邻层位的岩性分值进行计算,所述的相邻层位为初始地层编号+1或初始地层编号+2的层位;如果滑动后地层岩性分差值绝对值小于3,则建立当前钻孔滑动后的层位与右侧邻接钻孔当前层位之间的矢量线段;如果滑动后岩性分差值绝对值依然大于等于3,则舍弃本钻孔。

8.如权利要求6所述的平原地区三维地质模型建设方法,其特征在于,所述步骤S13中,对比和遴选包括:选取一条穿越任一钻孔的典型剖面或在任一钻孔附近的典型剖面,将当前钻孔的岩性分值按照初始地层编号的顺序,从上至下与典型剖面的地层岩性分值进行对比,如果对应层位岩性分差值绝对值小于3,则代表当前钻孔在本层位的岩性符合区域的变化趋势,将本层位岩性记录为匹配,并继续对下一层进行对比处理;如果本层位的岩性分差值绝对值大于等于3,则代表当前钻孔在本层位的岩性不具有代表性,则采用垂向滑动法,将当前钻孔的计算层位垂向滑动,使用垂向相邻层位进行计算,所述的相邻层位为初始地层编号+1或初始地层编号+2的层位;如果滑动后岩性分差值绝对值小于3,则将滑动后的层位岩性记录为匹配并继续对下一层进行对比处理;如果滑动后岩性分差值绝对值依然大于等于3,则在滑动后的层位标记为不匹配,并继续对下一层进行对比处理;如果在处理结束时,一个钻孔不匹配的层段数量占全部层段数量百分比超过30%,则将本钻孔标为不匹配,将本钻孔舍弃处理;如果处理结束时,一个钻孔匹配的层段数量占全部层段数量的百分比超过70%,则本钻孔保留。

9.如权利要求1所述的平原地区三维地质模型建设方法,其特征在于,所述步骤S14中,利用相关性系数表达所述关联性质,以及地层岩性关联关系的程度,粘土与粘砂的相关性系数为0.9,代表关联关系为紧密相关;黏土与粉砂的相关性系数为0.6,代表相关;黏土与中砂的相关性系数为0,代表毫不相关;相关性系数位于0-0.4分之间的为相关性差,相关性系数位于0.5-0.7分之间的为相关性一般,其分数位于0.8-1之间为相关性高;相关性高代表岩性相类似的岩土,相关性低代表岩性截然不同的岩土。

10.如权利要求9所述的平原地区三维地质模型建设方法,其特征在于,所述步骤S14包括子步骤:

S141、针对每一个遴选出的钻孔,对于除第零层外的当前钻孔的特定层位,建立以该钻孔特定层位的空间点数据(X,Y,Z)为中心的,与周围五个相邻钻孔同一初始地层编号空间点数据(X,Y,Z)之间的不规则三角网,计算当前钻孔该层位与相邻五个钻孔空间点之间的五个相关性系数,并将相关性系数赋予不规则三角网的每一条矢量线段中,计算以当前钻孔空间点为中心的五个相关性系数的平均值;如果相关性平均值大于0.5,则保留本钻孔本层位的岩性分值为区域不规则三角网的中心点值,并将相关性系数赋予不规则三角网的每一条矢量线段中,形成以当前钻孔为基础的区域强相关不规则三角网,同时计算所述区域点位的岩性分值的平均值;然后开始遍历与当前钻孔邻接的钻孔,使用同样的方法建立区域强相关不规则三角网,从而与上一组强相关不规则三角网面积叠合形成范围更大的强相关不规则三角网,以此类推,直到形成整个区域在本层内的强相关不规则三角网,至此本层位的地层层面创建完毕;如果以当前钻孔空间点为中心的五个相关性系数的平均值小于等于0.5,则采用垂向滑动法,将当前钻孔的计算层位垂向滑动,使用垂向相邻层位进行计算,所述相邻层位为初始地层编号+1或初始地层编号+2的层位;如果滑动后相关性系数的平均值大于0.5,则采用当前钻孔滑动后的邻接层位空间点建立与周边五个钻孔当前层位空间点之间的不规则三角网,所述不规则三角网是强相关不规则三角网;如果滑动后相关性系数的平均值依然大于等于0.5,则舍弃本钻孔;

S142、在所述步骤S141中建立不规则三角网的过程中,如果区域不规则三角网的相关性平均值大于0.5,但其区域五个点位的岩性分值的平均值与周边区域的岩性分值的平均值之间的差距大于3,也就是岩性分差值绝对值大于3,则代表本区域的岩性不具有代表性;

如果本区域的大小不超过六个点位,则将所述不规则三角网中心点位的岩性信息使用相邻的不规则三角网中心点位的岩性信息进行修改,并将不规则三角网的矢量线段中的相关性系数进行更新;

S143、在建立所述步骤S141中的层位的不规则三角网过程中,如果区域不规则三角网的相关性平均值大于0.5,区域岩性分值平均值与周边区域的岩性分值平均值之间的差距大于3且小于5,也就是岩性分差值绝对值大于3且小于5,且区域不规则三角网范围超过六个点位时,此区域为尖灭区域,则将所述区域不规则三角网按照尖灭现象进行剔除,删除本层的不规则三角网;

S144、在建立所述步骤S141中的层位后,需要计算该层位不规则三角网顶点的岩性分值平均值并与典型剖面对应层位的岩性分值平均值进行比较,如果岩性分值平均值之差小于3,则代表钻孔建立的本层位是符合典型剖面规则的,如果岩性分值平均值之差大于等于

3,则需要验证钻孔和典型剖面的相关性;

S145、在建立一个层面的不规则三角网之后,建模钻孔将逐步下移,初始地层编号+1,重复步骤S141、S142、S143和S144建立层面,从而形成每一层面的不规则三角网;

S146、将形成的每一层位的不规则三角网使用钻孔的垂向线段进行连接形成初始阶段的三维地质模型,所述初始阶段的三维地质模型包括若干个不规则三角网形成的层面和层面之间的钻孔线,然后从每一层的一个任意顶点开始,沿着相关性最高的矢量线段开始开始遍历,形成一个相关性最高组成的不规则三角网区域,并相互连接成为曲面;随后从还未遍历的点位开始,沿着相关性最高的矢量线段继续遍历之后形成相关曲面,直到点位全部都被遍历,本层模型被切割分为几个相互连接的曲面,重复此步骤将各个层位都进行遍历;

S147、将每个层面中不同片区的曲面片进行Delaunay三角剖分,在一个层面上形成N个相互连接但具有不同分区的Delaunay曲面片,然后遍历本层的全部曲面片,若两个曲面片之间相关性系数小于0.5的矢量线段在3条之内,且这两个曲面片的岩性分差值绝对值小于

1.0,同时曲面片大小小于六个点位时,则可以将这两个相邻的曲面片进行归并处理,取消中间的弱相关曲面;然后与相邻部分已进行Delaunay三角剖分的曲面片进行垂向对比,使用垂向映射的方法建立相邻层位间曲面片之间的垂向连接,从而实现特定岩性的区域局部地质体,然后按照递归算法,形成本象限内具有此类岩性的区域地质体,最后将被断层切割的不同象限的地质体进行空间拓扑叠合,形成统一的地质体。