一种针对不同专业三维地质模型的融合方法与流程

1.本发明涉及的是地质模型领域，特别涉及一种针对不同专业三维地质模型的融合方法。


背景技术：

2.三维地质建模(3d geology modeling)是一个基于数据/信息分析合成的学科，是将地质、测井、地球物理资料和各种解释结果或者概念模型综合在一起生成三维定量随机模型，是运用计算机技术，在虚拟三维环境下，将空间信息管理、地质解译、空间分析与预测、地学统计、实体内容分析以及可视化等工具结合起来，并用于地质分析的技术。
3.三维城市地质建模是指利用三维技术将城市地表、地下的空间结构清晰地展示出来的一种建模方法，通过这种建模可以更加直观地反映出城市地上、地表及地下不同结构的特征。城市地质建模一般包括建模源数据、三维城市地质结构模型数据、三维城市地质属性模型、数字地面模型、三维城市景观模型。与二维平面模型相比，三维城市地质模型能够更加真实地展示城市的结构。三维城市地质建模为城镇化建设提供了支持，具有多元化、多维化、数据量大等特点，且目前已经运用到了多个领域，如城镇化建设规划、城镇化交通线路规划等，产生了较大的社会经济效益。然而，由于城市三维地质模型涉及专业广泛，产生多个不同专业三维地质模型，对于不同专业三维地质模型之间的融合，现有技术还亟待解决。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种针对不同专业三维地质模型的融合方法。
5.为了解决上述技术问题，本技术实施例公开了如下技术方案：
6.本发明公开了一种针对不同专业三维地质模型的融合方法，包括：
7.s100.分别获取不同专业三维地质模型的三维地质结构模型和钻孔分层属性值；
8.s200.对三维地质结构模型进行网格剖分，得到三维地质结构栅格模型；
9.s300.在三维地质结构模型约束下，利用钻孔分层属性值进行属性插值操作，得到三维属性模型；
10.s400.利用得到的三维地质结构栅格模型和三维属性模型，对栅格进行赋值，构建矢栅一体的三维地质属性模型；
11.s500.通过矢栅一体的三维地质属性模型，对不同专业三维地质模型进行融合。
12.进一步地，s100中，不同专业三维地质模型的三维地质结构模型，包括基础地质结构模型、水文地质结构模型和工程地质结构模型。
13.进一步地，基础地质结构模型是作为基本的地质体单元，包含了地质年代和岩性信息。
14.进一步地，水文地质和工程地质模型是在基础地质模型的基础上，根据基础-水
文-工程三个专业的地层对应关系，衍生出水文和工程地质结构模型。
15.进一步地，矢栅一体的三维地质属性模型是由结构相互集成的一种数据结构，其基本思想是采用面向对象技术，将空间对象抽象为不同的对象类，形成属性数据、矢量数据与栅格数据的混合模型，利用对象标识描述对象之间的拓扑关系。
16.进一步地，对于矢量数据进行管理的方法为：采用专题分层和空间分幅的方式来组织管理,将各种比例尺划分为不同的等级，按等级依次完成各比例尺底图建库工作。
17.进一步地，对于栅格数据进行管理的方法为：采用金字塔结构存放多种空间分辨率的栅格数据，同一分辨率的栅格数据被组织在一个层面内，而不同分辨率的栅格数据具有上下的垂直组织关系，具体为：越靠近顶层，数据的分辨率越小，数据量也越小，只能反映原始数据的概貌；越靠近底层，数据的分辨率越大，数据量也越大，更能反映原始详情。
18.进一步地，对于专业属性数据进行管理的方法为：各种专业属性数据，包括各类钻孔类型、井类型、标组类型、水准点、gps点、重力、地震和航磁数据等以及与之相关的各专业属性数据；其中点数据采用点文件进行存储管理，专业属性数据采用数据表格进行组织，并与相应的点数据进行挂接，最终完成属性表数，实现对专业属性数据的管理。
19.进一步地，通过矢栅一体的三维地质属性模型，对不同专业三维地质模型进行融合的方法为：将多种类型的专业数据写入矢栅一体的三维地质属性模型，并可以通过切换属性的方式来更改模型显示的专题。
20.本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
21.本发明公开了一种针对不同专业三维地质模型的融合方法，包括：
22.分别获取不同专业三维地质模型的三维地质结构模型和钻孔分层属性值；对三维地质结构模型进行网格剖分，得到三维地质结构栅格模型；在三维地质结构模型约束下，利用钻孔分层属性值进行属性插值操作，得到三维属性模型；利用得到的三维地质结构栅格模型和三维属性模型，对栅格进行赋值，构建矢栅一体的三维地质属性模型；通过矢栅一体的三维地质属性模型，对不同专业三维地质模型进行融合。本发明解决了现有技术中，多专业模型数据无法进行融合问题。
23.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
24.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
25.图1为本发明实施例1中，一种针对不同专业三维地质模型的融合方法的流程图；
26.图2为本发明实施例1中，矢栅一体高精度模型建模流程图。
具体实施方式
27.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
28.为了解决现有技术中存在的问题，本发明实施例提供一种针对不同专业三维地质
模型的融合方法。
29.实施例1
30.本实施公开了一种针对不同专业三维地质模型的融合方法，其特征在于，包括：
31.s100.分别获取不同专业三维地质模型的三维地质结构模型和钻孔分层属性值；具体的，本实施例s100中，不同专业三维地质模型的三维地质结构模型，包括基础地质结构模型、水文地质结构模型和工程地质结构模型。具体的，基础地质结构模型是作为基本的地质体单元，包含了地质年代和岩性信息。水文地质和工程地质模型是在基础地质模型的基础上，根据基础-水文-工程三个专业的地层对应关系，衍生出水文和工程地质结构模型。
32.s200.对三维地质结构模型进行网格剖分，得到三维地质结构栅格模型；其中，对于三维地质结构模型进行网格剖分的具体方法为：生成一个包含增益型采样点集合中所有采样点的初始边界三角形；逐一选定增益型采样点集合中每一个采样点，查找外接圆包含所述采样点的三角形集合；删除三角形集合，在初始边界三角形中形成空洞；连接所述采样点和空洞的每一条边，形成网格化三角形集合；删除网格化三角形集合中与初始边界三角形有相同顶点的网格化三角形。
33.s300.在三维地质结构模型约束下，利用钻孔分层属性值进行属性插值操作，得到三维属性模型；具体的，三维空间插值是三维地质建模再现地质空间的重要方法与途径，而由于地质环境以及资金成本等条件的限制，只能得到离散的，有限的数据，因而插值方法对于准确的再现地质环境具有重要意义.。本实施例采用克里金插值，它作为地质三维可视化的一项重要的研究内容，是研究自然界具有随机性和相关性变量的广泛应用的地质统计学方法。地质环境是错综复杂的，地理现象本身具有随机性和结构的特点，克里金插值不仅考虑变量之间的空间关系，变异函数同时综合考虑了变量的结构性和随机性，能够充分的表征区域化变量的结构信息。三维空间插值要考虑不同方向上的空间结构特征变化，并进行三维空间的邻域搜索得到空间插值的地质属性模型。
34.本实施例利用地质统计学知识,插值过程中考虑了地质环境的空间结构和各向异性特征等变化，三维空间中利用钻孔数据进行三维空间插值设计与实现，通过kriging插值建立地质三维属性模型。本实施例对于三维空间的钻孔数据建立三维地质模型，首先对钻孔数据进行分析处理，分析了研究区品位属性的特征变化方向，计算三维空间空间中不同方向的变异函数值选择合适的理论模型对变异函数拟合。针对三维空间中的各向异性特征将不同方向的变异函数，构建三维变异函数的统一套合模型反映三维空间的特征变化。.在三维空间中，创建待插值空间数据集,根据钻孔数据属性的特征变化方向，确定三维空间椭球体的轴向以及搜索半径。利用普通克里金对钻孔数据属性进行三维空间插值，利用python实现了变异函数的计算,拟合以及三维空间中普通克里金插值过程算法的实现。
35.s400.利用得到的三维地质结构栅格模型和三维属性模型，对栅格进行赋值，构建矢栅一体的三维地质属性模型；具体的，矢栅一体的三维地质属性模型是由结构相互集成的一种数据结构，其基本思想是采用面向对象技术，将空间对象抽象为不同的对象类，形成属性数据、矢量数据与栅格数据的混合模型，利用对象标识描述对象之间的拓扑关系。其中，对于矢量数据进行管理的方法为：采用专题分层和空间分幅的方式来组织管理,将各种比例尺划分为不同的等级，按等级依次完成各比例尺底图建库工作。对于栅格数据进行管理的方法为：采用金字塔结构存放多种空间分辨率的栅格数据，同一分辨率的栅格数据被
组织在一个层面内，而不同分辨率的栅格数据具有上下的垂直组织关系，具体为：越靠近顶层，数据的分辨率越小，数据量也越小，只能反映原始数据的概貌；越靠近底层，数据的分辨率越大，数据量也越大，更能反映原始详情。对于专业属性数据进行管理的方法为：系统所涉及的各种专业数据，包括各类钻孔(基岩钻孔、第四纪钻孔、水文地质钻孔、工程地质钻孔等)、井(水位观测井、开采井、回灌井等)、标组(基岩标、分层标、孔隙水压力测头等)、水准点、gps点、重力、地震和航磁数据等以及与之相关的各专业属性数据。其中点数据采用点文件进行存储管理，专业属性数据采用数据表格进行组织，并与相应的点数据进行挂接，最终完成属性表数，实现对专业属性数据的管理。
36.s500.通过矢栅一体的三维地质属性模型，对不同专业三维地质模型进行融合。具体的，通过矢栅一体的三维地质属性模型，对不同专业三维地质模型进行融合的方法为：将多种类型的专业数据写入矢栅一体的三维地质属性模型，并可以通过切换属性的方式来更改模型显示的专题。
37.本实施例公开了一种针对不同专业三维地质模型的融合方法，包括：
38.分别获取不同专业三维地质模型的三维地质结构模型和钻孔分层属性值；对三维地质结构模型进行网格剖分，得到三维地质结构栅格模型；在三维地质结构模型约束下，利用钻孔分层属性值进行属性插值操作，得到三维属性模型；
39.利用得到的三维地质结构栅格模型和三维属性模型，对栅格进行赋值，构建矢栅一体的三维地质属性模型；通过矢栅一体的三维地质属性模型，对不同专业三维地质模型进行融合。本发明解决了现有技术中，多专业模型数据无法进行融合问题。
40.应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
41.在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
42.本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。
43.结合本文的实施例所描述的方法或者算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或其组合。软件模块可以位于ram存储器、闪存、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、cd-rom或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质连接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质
可以位于asic中。该asic可以位于用户终端中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于用户终端中。
44.对于软件实现，本技术中描述的技术可用执行本技术所述功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。这些软件代码可以存储在存储器单元并由处理器执行。存储器单元可以实现在处理器内，也可以实现在处理器外，在后一种情况下，它经由各种手段以通信方式耦合到处理器，这些都是本领域中所公知的。
45.上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。