非结构基质网格与裂缝连接性的检测方法、装置及介质与流程

1.本发明涉及岩石检测技术领域，特别是涉及一种非结构基质网格与裂缝连接性的检测方法、装置及介质。


背景技术：

2.裂缝性岩石广泛存在于石油、地质和岩土工程中，裂缝与基岩网格的连接性质检测是分析各类工程问题和进行岩石流动模拟的必要步骤。
3.目前，传统的快速连接性检测技术都是在结构化网格的基础上开发的，在非结构网格由于每个网格的顶点的三维数据都是独立无关联的，因此无法使用传统方法加速检测过程。非结构网格最近几年被广泛的用于地质与岩土工程建模过程中，非结构网格的几何复杂性大大增加了与其内部裂缝进行连接性检测的计算开销，由于在非结构网格中对于每一条裂缝常常需要遍历整个网格系统，在百万以上数量的非结构网格系统中，一次非结构基质网格与裂缝网格的连接性检测通常需要花费几十分钟至数个小时，这严重降低了工程分析和模拟的效率。
4.因此，如何加速非结构基质网格与裂缝网格连接性检测过程，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种非结构基质网格与裂缝连接性的检测方法、装置及介质，可以避免遍历网格，加速计算过程，有效加速基质网格与裂缝连接性检测的效率。其具体方案如下：
6.一种非结构基质网格与裂缝连接性的检测方法，包括：
7.生成非结构基质网格的空间索引结构；所述空间索引结构包括基于网格面索引的网格树、网格面邻接表、网格边邻接表；
8.在所述网格树上搜索裂缝顶点空间位置；
9.利用所述裂缝顶点空间位置和所述网格面邻接表搜索裂缝边与网格面的交点并存储；
10.利用所述裂缝顶点空间位置和所述网格边邻接表搜索裂缝面与网格边的交点并存储；
11.对每个网格内存储的交点进行空间排序生成裂缝与网格的连接关系。
12.优选地，在本发明实施例提供的上述非结构基质网格与裂缝连接性的检测方法中，所述网格树由多层粗网格与细网格组成，每一层粗网格节点索引了其所组成的细网格的外侧面编号；所述网格树的树根节点由所有边界网格面的索引构成；所述网格树的最顶部子叶节点为单个网格。
13.优选地，在本发明实施例提供的上述非结构基质网格与裂缝连接性的检测方法中，所述网格面邻接表保存有每个网格面两侧的网格编号；
14.所述网格边邻接表保存有与每一条网格边相邻接的网格编号。
15.优选地，在本发明实施例提供的上述非结构基质网格与裂缝连接性的检测方法中，在所述网格树上搜索裂缝顶点空间位置，包括：
16.在所述网格树上搜索裂缝所有顶点所在的网格编号。
17.优选地，在本发明实施例提供的上述非结构基质网格与裂缝连接性的检测方法中，利用所述裂缝顶点空间位置和所述网格面邻接表搜索裂缝边与网格面的交点，包括：
18.根据所述裂缝顶点空间位置，将裂缝所有顶点所在的网格作为起始的网格列表；
19.计算裂缝边与网格列表中所有网格的网格面的交点；
20.若存在交点，则保存交点信息并清空网格列表；
21.查询所述网格面邻接表，将交点所在网格面另一侧的网格加入网格列表中，得到新的网格列表；
22.继续计算裂缝边与新的网格列表中所有网格的网格面的交点，直至网格列表中裂缝边与网格面不存在交点。
23.优选地，在本发明实施例提供的上述非结构基质网格与裂缝连接性的检测方法中，利用所述裂缝顶点空间位置和所述网格边邻接表搜索裂缝面与网格边的交点，包括：
24.根据所述裂缝顶点空间位置，将裂缝所有顶点所在的网格作为起始的网格列表；
25.计算裂缝面与网格列表中所有网格的网格边的交点；
26.若存在交点，则保存交点信息并清空网格列表；
27.查询所述网格边邻接表，将与交点所在外邻接的网格加入网格列表中，得到新的网格列表；
28.继续计算裂缝面与新的网格列表中所有网格的网格边的交点，直至网格列表中裂缝面与网格边不存在交点。
29.优选地，在本发明实施例提供的上述非结构基质网格与裂缝连接性的检测方法中，对每个网格内存储的交点进行空间排序生成裂缝与网格的连接关系，包括：
30.挑选出每个网格中存储的在网格边、网格面与裂缝的交点，对同一网格内的交点在空间进行排序生成多边形作为裂缝与网格的连接关系。
31.本发明实施例还提供了一种非结构基质网格与裂缝连接性的检测装置，包括：
32.索引结构生成模块，用于生成非结构基质网格的空间索引结构；所述空间索引结构包括基于网格面索引的网格树、网格面邻接表、网格边邻接表；
33.裂缝顶点搜索模块，用于在所述网格树上搜索裂缝顶点空间位置；
34.交点搜索模块，用于利用所述裂缝顶点空间位置和所述网格面邻接表搜索裂缝边与网格面的交点并存储；还用于利用所述裂缝顶点空间位置和所述网格边邻接表搜索裂缝面与网格边的交点并存储；
35.连接关系生成模块，用于对每个网格内存储的交点进行空间排序生成裂缝与网格的连接关系。
36.本发明实施例还提供了一种非结构基质网格与裂缝连接性的检测装置，包括处理器和存储器，其中，所述处理器执行所述存储器中存储的计算机程序时实现如本发明实施例提供的上述非结构基质网格与裂缝连接性的检测方法。
37.本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，其中，所
述计算机程序被处理器执行时实现如本发明实施例提供的上述非结构基质网格与裂缝连接性的检测方法。
38.从上述技术方案可以看出，本发明所提供的一种非结构基质网格与裂缝连接性的检测方法，包括：生成非结构基质网格的空间索引结构；空间索引结构包括基于网格面索引的网格树、网格面邻接表、网格边邻接表；在网格树上搜索裂缝顶点空间位置；利用裂缝顶点空间位置和网格面邻接表搜索裂缝边与网格面的交点并存储；利用裂缝顶点空间位置和网格边邻接表搜索裂缝面与网格边的交点并存储；对每个网格内存储的交点进行空间排序生成裂缝与网格的连接关系。
39.本发明生成的网格树、网格面邻接表、网格边邻接表是针对非结构网格的几何特征设计的搜索辅助空间数据索引格式，配合使用网格面索引树对裂缝顶点进行定位能够有效的降低计算复杂度，加速计算过程，保证在非结构网格上的准确性，之后使用网格连接关系能够快速的选取裂缝周围可能相交的网格，减小相交检测操作，避免遍历网格，进而有效加速基质网格与裂缝连接性检测的效率。
40.此外，本发明还针对非结构基质网格与裂缝连接性的检测方法提供了相应的装置及计算机可读存储介质，进一步使得上述方法更具有实用性，该装置及计算机可读存储介质具有相应的优点。
附图说明
41.为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
42.图1为本发明实施例提供的非结构基质网格与裂缝连接性的检测方法的流程图；
43.图2为本发明实施例提供的图1中步骤s103的具体流程图；
44.图3为本发明实施例提供的图1中步骤s104的具体流程图；
45.图4为本发明实施例提供的非结构基质网格与裂缝连接性的检测装置的结构示意图。
具体实施方式
46.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
47.本发明提供一种非结构基质网格与裂缝连接性的检测方法，如图1所示，包括以下步骤：
48.s101、生成非结构基质网格的空间索引结构；空间索引结构包括基于网格面索引的网格树、网格面邻接表、网格边邻接表；
49.需要说明的是，在进行连接性检测前，首先导入非结构基质网格和裂缝网络数据，基质网格通常由地质或油藏建模软件生成，包含工区范围内的地质结构和岩石物性等数
据，工业模型中基质网格数目为几百万至几千万个；裂缝网络是所有裂缝组成的几何体，包括了工区岩层内的裂缝几何形态和物性数据，每条裂缝通常为三维空间内的二维多边形平面，工程中使用的裂缝网络模型通常包含几千至上万条裂缝。
50.在导入网格和裂缝数据后，生成两种非结构网格的空间索引结构，其中包括基于网格面单元索引的网格树，以及每个网格面和网格边与周围网格的邻接信息。这两类数据结构是针对非结构网格的几何特征设计的搜索辅助索引格式，需要与之后的步骤配合能够有效的加速裂缝连接性检测的效率。
51.s102、在网格树上搜索裂缝顶点空间位置；
52.具体地，该步骤使用了步骤s101生成的非结构网格的索引树，搜索裂缝顶点空间位置，此处可以对该裂缝顶点空间位置进行存储，以便进行之后的步骤。
53.s103、利用裂缝顶点空间位置和网格面邻接表搜索裂缝边与网格面的交点并存储；
54.s104、利用裂缝顶点空间位置和网格边邻接表搜索裂缝面与网格边的交点并存储；
55.需要注意的是，本发明的主要思想为空间二分法和波前推进法，其中基于网格面的索引树将空间二分搜索在非结构网格上进行精确实现，所创建的网格邻接信息结合步骤s103和步骤s104，用来实现连接点在非结构网格上的向前推进搜索。
56.s105、对每个网格内存储的交点进行空间排序生成裂缝与网格的连接关系。
57.在本发明实施例提供的上述非结构基质网格与裂缝连接性的检测方法中，生成的网格树、网格面邻接表、网格边邻接表是针对非结构网格的几何特征设计的搜索辅助空间数据索引格式，配合使用网格面索引树对裂缝顶点进行定位能够有效的降低计算复杂度，加速计算过程，保证在非结构网格上的准确性，之后使用网格连接关系能够快速的选取裂缝周围可能相交的网格，减小相交检测操作，避免遍历网格，进而有效加速基质网格与裂缝连接性检测的效率。
58.在具体实施时，在本发明实施例提供的上述非结构基质网格与裂缝连接性的检测方法中，在步骤s101中网格树可以由多层粗网格与细网格组成；网格树的树根节点由模型所有边界网格面的索引构成，从树根节点向上的每一层粗网格节点索引了其所组成的细网格的外侧面编号；网格树的最顶部子叶节点为模型的单个网格。需要说明的是，粗网格是经粗化得到的网格，细网格是未粗化的网格或经细化得到的网格。这种网格树的网格结构不需要在构建粗网格时对细网格面进行合并，非常适合在非结构网格上进行裂缝顶点的精确空间位置搜索。
59.另外，在步骤s101中网格面邻接表(即网格面邻接信息)保存有每个网格面两侧的网格编号；网格边邻接表(即网格边邻接信息)保存有与每一条网格边相邻接的网格编号。
60.在具体实施时，在本发明实施例提供的上述非结构基质网格与裂缝连接性的检测方法中，步骤s102在网格树上搜索裂缝顶点空间位置，具体可以包括：在网格树上搜索裂缝所有顶点所在的网格编号。本发明通过搜索裂缝所有顶点所在的网格编号，按照裂缝顶点与网格面的位置关系作为判别依据，即判断裂缝顶点是否同时位于一个网格所有面的同侧，这样可以适应非结构网格的顶点分布特征。
61.需要说明的是，现有技术通常使用遍历网格的方法定位裂缝顶点，对于网格数目
较大的模型该过程的计算开销很大，而本发明使用网格面索引树对裂缝顶点进行定位能够有效的降低计算复杂度，加速计算过程，同时还能保证在非结构网格上的准确性。
62.在具体实施时，在本发明实施例提供的上述非结构基质网格与裂缝连接性的检测方法中，以一条裂缝为例，如图2所示，步骤s103利用裂缝顶点空间位置和网格面邻接表搜索裂缝边与网格面的交点，具体可以包括：首先，根据裂缝顶点空间位置，将裂缝所有顶点所在的网格作为起始的网格列表；然后，计算裂缝边与网格列表中所有网格的网格面的交点；若存在交点，则保存交点信息并清空网格列表；之后，查询网格面邻接表，将交点所在网格面另一侧的网格加入网格列表中，得到新的网格列表；在得到新的网格列表后，继续计算裂缝边与新的网格列表中所有网格的网格面的交点，直至网格列表中裂缝边与网格面不存在交点。这说明裂缝边与网格面的所有交点已检测出。
63.需要说明的是，现有在结构网格上的相交检测技术无法充分利用网格连接性信息来加速检测过程，而本发明使用网格连接关系能够快速的选取裂缝周围可能相交的网格，减小相交检测操作，加速计算过程。
64.在具体实施时，在本发明实施例提供的上述非结构基质网格与裂缝连接性的检测方法中，以一条裂缝为例，如图3所示，步骤s104利用裂缝顶点空间位置和网格边邻接表搜索裂缝面与网格边的交点，具体可以包括：首先，根据裂缝顶点空间位置，将裂缝所有顶点所在的网格作为起始的网格列表；然后，计算裂缝面与网格列表中所有网格的网格边的交点；若存在交点，则保存交点信息并清空网格列表；之后，查询网格边邻接表，将与交点所在外邻接的网格加入网格列表中，得到新的网格列表；在得到新的网格列表后，继续计算裂缝面与新的网格列表中所有网格的网格边的交点，直至网格列表中裂缝面与网格边不存在交点。这说明裂缝面与网格边的所有交点已检测出。
65.需要说明的是，上述过程充分利用了非结构网格边之间的连接关系，用向前推进的方法进行相交检测，避免遍历网格，加速计算过程。
66.在具体实施时，在本发明实施例提供的上述非结构基质网格与裂缝连接性的检测方法中，步骤s105对每个网格内存储的交点进行空间排序生成裂缝与网格的连接关系，具体可以包括：挑选出每个网格中存储的在网格边、网格面与裂缝的交点，对同一网格内的交点在空间进行排序生成多边形作为裂缝与网格的连接关系。这样能够对裂缝在非结构网格上的连接关系进行快速的检测。
67.基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种非结构基质网格与裂缝连接性的检测装置，由于该装置解决问题的原理与前述一种非结构基质网格与裂缝连接性的检测方法相似，因此该装置的实施可以参见非结构基质网格与裂缝连接性的检测方法的实施，重复之处不再赘述。
68.在具体实施时，本发明实施例提供的非结构基质网格与裂缝连接性的检测装置，如图4所示，具体包括：
69.索引结构生成模块11，用于生成非结构基质网格的空间索引结构；空间索引结构包括基于网格面索引的网格树、网格面邻接表、网格边邻接表；
70.裂缝顶点搜索模块12，用于在网格树上搜索裂缝顶点空间位置；
71.交点搜索模块13，用于利用裂缝顶点空间位置和网格面邻接表搜索裂缝边与网格面的交点并存储；还用于利用裂缝顶点空间位置和网格边邻接表搜索裂缝面与网格边的交
点并存储；
72.连接关系生成模块14，用于对每个网格内存储的交点进行空间排序生成裂缝与网格的连接关系。
73.在本发明实施例提供的上述非结构基质网格与裂缝连接性的检测装置中，可以通过上述四个模块的相互作用，最终生成裂缝与网格的连接关系，使用该连接关系对基质网格与裂缝的连接性进行检测，能够快速的选取裂缝周围可能相交的网格，减小相交检测操作，避免遍历网格，有效降低计算复杂度，加速计算过程，进而有效加速基质网格与裂缝连接性检测的效率。
74.关于上述各个模块更加具体的工作过程可以参考前述实施例公开的相应内容，在此不再进行赘述。
75.相应地，本发明实施例还公开了一种非结构基质网格与裂缝连接性的检测装置，包括处理器和存储器；其中，处理器执行存储器中存储的计算机程序时实现前述实施例公开的非结构基质网格与裂缝连接性的检测方法。
76.关于上述方法更加具体的过程可以参考前述实施例中公开的相应内容，在此不再进行赘述。
77.进一步地，本发明还公开了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序；计算机程序被处理器执行时实现前述公开的非结构基质网格与裂缝连接性的检测方法。
78.关于上述方法更加具体的过程可以参考前述实施例中公开的相应内容，在此不再进行赘述。
79.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置、存储介质而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
80.专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
81.结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
82.综上，本发明实施例提供的一种非结构基质网格与裂缝连接性的检测方法，包括：生成非结构基质网格的空间索引结构；空间索引结构包括基于网格面索引的网格树、网格面邻接表、网格边邻接表；在网格树上搜索裂缝顶点空间位置；利用裂缝顶点空间位置和网格面邻接表搜索裂缝边与网格面的交点并存储；利用裂缝顶点空间位置和网格边邻接表搜索裂缝面与网格边的交点并存储；对每个网格内存储的交点进行空间排序生成裂缝与网格的连接关系。本发明生成的网格树、网格面邻接表、网格边邻接表是针对非结构网格的几何
特征设计的搜索辅助空间数据索引格式，配合使用网格面索引树对裂缝顶点进行定位能够有效的降低计算复杂度，加速计算过程，同时还能保证在非结构网格上的准确性，之后使用网格连接关系能够快速的选取裂缝周围可能相交的网格，减小相交检测操作，避免遍历网格，进而有效加速基质网格与裂缝连接性检测的效率。此外，本发明还针对非结构基质网格与裂缝连接性的检测方法提供了相应的装置及计算机可读存储介质，进一步使得上述方法更具有实用性，该装置及计算机可读存储介质具有相应的优点。
83.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
84.以上对本发明所提供的非结构基质网格与裂缝连接性的检测方法、装置及介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。