一种用于地质面的曲面拼接方法与流程

技术特征：
1.一种用于地质面的曲面拼接方法，应用了离散光滑插值算法，用以从地质面的几何形状、物理属性和相邻地质面在重合区域内的形状中提取约束信息，并根据约束信息在不同的坐标系下引导构建多个光滑的地质曲面，并实现曲面之间的无缝拼接。步骤a：输入多个地质面的数据。步骤b：提取控制点和法向量约束，构建最小二乘坐标系，并生成初始地质面。步骤c：建立属性函数，给出线性约束，收集每个地质面在重合区域内的形状信息，并转化为新的线性约束，拼接得线性方程组，不断更新属性函数，最终生成满足协同离散光滑插值算法精度的拼接后的光滑地质面。步骤d：根据步骤c得到的结果，对线性方程组进行更新优化，改善重合部分的光滑性，最终生成保证在重合区域内的形状趋于一致且非重合区域内的构造效果不变的地质面。步骤e：对生成的地质面进行边界裁剪。2.如权利要求1所述的一种用于地质面的曲面拼接方法，其特征在于，所述步骤a中，地质面是三维地质模型中的重要一类，包含地层面、断层面等曲面。地质面数据是地质研究人员在野外地质勘探现场记录并整理的地质数据中的一类，包含钻孔数据、地质剖面图数据、断层数据。地质面数据大多存储在由地质研究机构设定的各式各样的局部坐标系下，而非存储在统一的坐标系下。从输入的地质面数据中，可以提取到地质面上某些关键点(称之为控制点)的坐标和地质面在控制点处的法向量等信息，根据这些信息生成约束条件，引导计算机构建尽可能符合约束条件的光滑曲面来与原始地质面相拟合。一个地质面可能由多个部分组成，因此计算机往往会在不同的局部坐标系下构建各个局部地质面。为保证各局部地质面之间能够无缝拼接，需要将相邻局部地质面在重合区域中的形状信息转化为约束条件，从而引导计算机在生成每个局部地质面时，均需遵照约束条件，实现相邻地质面间的无缝拼接。3.如权利要求1所述的一种用于地质面的曲面拼接方法，其特征在于，所述步骤a进一步包括：将存在外部文件的描述地质面的几何形状、物理属性等信息的数据读入内存，包括钻孔数据、地质剖面图数据和断层数据，其在计算机内存中的数据组织方式是通过计算机语言实现的数据结构。4.如权利要求1所述的一种用于地质面的曲面拼接方法，其特征在于，所述步骤b进一步包括：在局部坐标系下，按照多源地质数据的融合方式处理活动断层三维地质数据，获得一系列控制点数据和法向量数据。将这些数据转移到球系坐标系下，基于控制点的坐标数据建构最小二乘坐标系，并将控制点数据和法向量数据再转移到该最小二乘坐标系下。根据控制点坐标数据，生成一个能够包围所有控制点的最小的矩形，称之为初始网格面的矩形外轮廓，在外轮廓所包围的矩形区域中，根据网格加密宽度划分网格面，生成一个个小矩形网格和网格点。网格点的x、y坐标分量均已确定，现为所有网格点的z坐标分量赋予一个初始值，从而确定所有网格点的坐标，构建得到初始网格面。5.如权利要求1所述的一种用于地质面的曲面拼接方法，其特征在于，所述步骤c进一步包括：先对输入的每个地质面数据建立各自的属性函数并给出线性约束，得到各自线性方程组，再以分块对角阵的形式进行合成得到整体线性方程组，对于重合区域的数据，收集每个地质面在重合区域内的形状信息，转化为新的线性约束，内部迭代不断更新属性函数直到网格提前收敛或到达每轮离散光滑插值算法的最大迭代次数，最终生成拼接后的光滑
地质面。6.如权利要求1所述的一种用于地质面的曲面拼接方法，其特征在于，所述步骤d进一步包括：根据对步骤c的结果，重新统计每个地质面在重合部分的形状信息，并将这些信息转化为新的约束，对线性方程组进行更新优化，直到达到外层最大迭代次数。其目的是改善重合部分的光滑性，最终生成保证多个地质面在重合区域内的形状趋于一致且每个地质面在非重合区域内的构造效果不变的地质面。7.如权利要求1所述的一种用于地质面的曲面拼接方法，其特征在于，所述步骤e进一步包括：获取多个地质面的网格点数据，利用scan convex hull算法求得控制点的凸包，将该凸包与初始断层面在xoy平面上求交，裁剪掉初始地质面突出边界的区域，以得到符合实际地质构造的断层面。

技术总结
本发明公开了一种用于地质面的曲面拼接方法，该方法通过分区处理输入的多个地质面数据，形成多个初始网格面，利用各个面上点的坐标和渗透率在内的所有属性值以及每个地质面在重合区域内的形状信息作为约束，让每个地质面在重合区域内同时受到自己的控制点数据和其他地质面的形状信息牵引，最终在这些牵引力的作用下，使得它们在重合区域内的形状一致，从而达到光滑拼接的效果。方法简单易于实现，计算量小，可靠性好，排除了坐标系的干扰，能保证多个地质面在重合区域内的形状趋于一致，且每个地质面在非重合区域内的构造效果不变，便于在此基础上实现各种地质面的光滑拼接。于在此基础上实现各种地质面的光滑拼接。于在此基础上实现各种地质面的光滑拼接。


技术研发人员：杨钦 杨晨曦 沙钰浩
受保护的技术使用者：北京网格天地软件技术股份有限公司
技术研发日：2022.01.07
技术公布日：2023/7/21