一种基于基岩边界约束的三维地层建模方法技术

本发明专利技术公开了一种基于基岩边界约束的三维地层建模方法，主要处理步骤包括：(1)处理原始钻孔数据；(2)读取工作区域边界点数据，并根据点的坐标构建边界虚拟钻孔；(3)离散工作区域范围；(4)构建初始三角网；(5)地层尖灭处理；(6)符合沉积规律的地层边界尖灭处理；(7)构建工程地质体GTP模型，本发明专利技术方法构建的模型精度较高，更加符合真实地层情况。

【技术实现步骤摘要】
一种基于基岩边界约束的三维地层建模方法
本专利技术地理信息技术应用领域，尤其涉及一种基于基岩边界约束的三维地层建模方法。
技术介绍
三维地层建模技术在城市工程地质建设中有着极其重要的作用，近年来，城市工程地质体三维地层建模技术得到长足发展，研究出多种三维数据模型和适用于不同工程地质环境下的建模方法，并且取得了良好的效果。目前，三维地层建模的数据源主要是工程地质钻孔，通常是先根据工程建设需要人为设定建模工作区范围，然后基于钻孔进行三维建模。这类方法建模效率较高，但其边界通常是工作区边界，而不是工程地层的自然边界，当设定的工作区内有基岩出露时，构建出来的地层三维模型与真实地层相比就会存在一定差异，同时，也难于实现与基岩地质体的有效融合。因此，当工作区边界包含基岩埋深零值等值线时，各地层范围受基岩顶面的限制，从上到下各地层范围不断缩小，需要考虑地层范围问题，即如何确定每个地层的范围，并根据地层范围去构建符合真实地层形态的地层。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术针对现有技术存在的问题，提供一种基于基岩边界约束的三维地层建模方法。技术方案：本专利技术所述的基于基岩边界约束的三维地层建模方法包括：(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，对缺失地层的原始钻孔添加缺失地层；(2)读取建模区域边界点数据，并根据边界点的坐标构建边界虚拟钻孔，并将边界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；(3)对建模区域范围进行格网离散，并根据建模区域离散点的坐标构建离散点虚拟钻孔，并将离散点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；(4)以建模区域范围为约束条件，以原始钻孔、离散点虚拟钻孔和边界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；(5)根据第二钻孔数据集合，采用地层尖灭处理规则对初始三角网进行地层尖灭处理，生成地层尖灭处理三角网，地层尖灭处理后的钻孔数据形成第三钻孔数据集合；(6)根据第三钻孔数据集合，采用地层边界尖灭处理规则，对地层尖灭处理三角网进行处理，得到地层边界尖灭处理三角网集合，地层边界尖灭处理后的钻孔数据形成第四钻孔数据集合；(7)根据地层三角网集合，构建工程地质体GTP模型。进一步的，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OD＝{odi|i＝1,2,...,m}，其中，odi表示第i个原始钻孔，odi＝{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。进一步的，步骤(2)具体包括：(2-1)读取建模区域边界点数据，并将边界点数据存入边界点数据集合BP；(2-2)遍历边界点数据集合BP中所有的边界点，并判断点的类型，若为基岩边界点，则根据点的坐标，构建基岩边界虚拟钻孔；若为普通边界点，则根据点的坐标，构建普通边界虚拟钻孔；之后，将边界虚拟钻孔存入边界虚拟钻孔集合BD；(2-3)计算边界虚拟钻孔集合BD中所有钻孔的地层信息，具体处理步骤为：利用原始钻孔数据集合OD，采用IDW空间插值算法，拟合虚拟钻孔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，得到地层深度，之后，将地层信息添加到该钻孔的钻孔地层列表中；(2-4)将边界虚拟钻孔集合BD中所有的边界虚拟钻孔，添加到原始钻孔数据集合OD中，形成第一钻孔数据集合OD1。进一步的，步骤(3)具体包括：(3-1)读取建模区域范围数据roi；(3-2)根据设置的离散间距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；(3-3)遍历离散点集合DP中所有的离散点，并根据点的坐标，构建离散点虚拟钻孔，并存入离散点虚拟钻孔集合DD；(3-4)计算离散点虚拟钻孔集合DD中所有钻孔的地层信息，具体处理步骤为：利用原始钻孔数据集合OD，采用IDW空间插值算法，拟合虚拟钻孔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，得到地层深度，之后，将地层信息添加到该钻孔的钻孔地层列表中；(3-5)将离散点虚拟钻孔集合DD中所有离散点虚拟钻孔，添加到第一钻孔数据集合OD1中，形成第二钻孔数据集合OD2。进一步的，步骤(5)具体包括：(5-1)遍历初始三角网T0中所有的三角形的边，根据地层尖灭处理规则，在尖灭处添加尖灭点，得到地层尖灭处理三角网集合Ta，并根据尖灭点的坐标构建地层尖灭处理虚拟钻孔；(5-2)从第二钻孔数据集合OD2中获取初始三角网T0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二钻孔数据集合OD2中，形成第三钻孔数据集合OD3。进一步的，步骤(6)具体包括：(6-1)根据标准地层数stmcnt，构建地层三角网集合TL＝{tli|i＝1,…,stmcnt}，并将tli的初始值都设为地层尖灭处理三角网Ta，其中，tli表示第i个地层三角网；(6-2)将第三钻孔数据集合OD3中基岩边界虚拟钻孔中基岩地层的层顶深度和层底深度，设置为该基岩边界虚拟钻孔的高程值；(6-3)地层边界尖灭处理，具体处理步骤为：A、按地层顺序，遍历地层三角网集合TL中除基岩地层三角网外的其余地层三角网，并从地层三角网中获取每一个三角形的端点坐标；B、根据端点坐标，从第三钻孔数据集合OD3中获得每一个三角形的钻孔数据；C、统计每个三角形中各钻孔的地层层底深度小于基岩顶面深度的地层个数，记为Cnt；D、针对Cnt>0的三角形进行如下处理：求取该三角形与基岩顶面的交点，根据交点的坐标，构建地层边界尖灭处理虚拟钻孔，之后根据三角形边两端钻孔的地层信息，计算地层边界尖灭处理虚拟钻孔的地层信息，最后将地层边界尖灭处理虚拟钻孔存入第三钻孔数据集合OD3中，形成第四钻孔数据集合OD4；E、根据三角形与基岩顶面的交点以及三角形的顶点构建新的地层三角形，并将构建的地层三角形添加到当前所在地层三角网中，将原来的三角形舍弃，最终，形成地层边界尖灭处理三角网集合TL1；(6-4)处理钻孔数据，具体处理步骤如下：A、遍历第四钻孔数据集合OD4中所有的钻孔；B、除基岩地层外，遍历各钻孔中其余地层，判断其层顶深度hu和层底深度hd，分别与基岩地层层顶深度h的大小关系，若关系下述三种情形之一，则将地层层底深度hd的值更新为hu：I、hu>h且hd>h，II、hu＝h且hd<hIII、hu<h且hd<h。进一步的，步骤(7)具体包括：(7-1)读取地层边界尖灭处理三角网集合TL1中的一个地层三角网；(7-2)遍历该地层三角网中所有三角形，获取三角形的三个端点坐标，并根据坐标，从第四钻孔数据集合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于基岩边界约束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，对缺失地层的原始钻孔添加缺失地层；(2)读取建模区域边界点数据，并根据边界点的坐标构建边界虚拟钻孔，并将边界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；(3)对建模区域范围进行格网离散，并根据建模区域离散点的坐标构建离散点虚拟钻孔，并将离散点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；(4)以建模区域范围为约束条件，以原始钻孔、离散点虚拟钻孔和边界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；(5)根据第二钻孔数据集合，采用地层尖灭处理规则对初始三角网进行地层尖灭处理，生成地层尖灭处理三角网，地层尖灭处理后的钻孔数据形成第三钻孔数据集合；(6)根据第三钻孔数据集合，采用地层边界尖灭处理规则，对地层尖灭处理三角网进行处理，得到地层边界尖灭处理三角网集合，地层边界尖灭处理后的钻孔数据形成第四钻孔数据集合；(7)根据地层三角网集合，构建工程地质体GTP模型。

【技术特征摘要】
1.一种基于基岩边界约束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，对缺失地层的原始钻孔添加缺失地层；(2)读取建模区域边界点数据，并根据边界点的坐标构建边界虚拟钻孔，并将边界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；(3)对建模区域范围进行格网离散，并根据建模区域离散点的坐标构建离散点虚拟钻孔，并将离散点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；(4)以建模区域范围为约束条件，以原始钻孔、离散点虚拟钻孔和边界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；(5)根据第二钻孔数据集合，采用地层尖灭处理规则对初始三角网进行地层尖灭处理，生成地层尖灭处理三角网，地层尖灭处理后的钻孔数据形成第三钻孔数据集合；(6)根据第三钻孔数据集合，采用地层边界尖灭处理规则，对地层尖灭处理三角网进行处理，得到地层边界尖灭处理三角网集合，地层边界尖灭处理后的钻孔数据形成第四钻孔数据集合；(7)根据地层三角网集合，构建工程地质体GTP模型。2.根据权利要求1所述的基于基岩边界约束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OD＝{odi|i＝1,2,...,m}，其中，odi表示第i个原始钻孔，odi＝{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所述的基于基岩边界约束的三维地层建模方法，其特征在于：步骤(2)具体包括：(2-1)读取建模区域边界点数据，并将边界点数据存入边界点数据集合BP；(2-2)遍历边界点数据集合BP中所有的边界点，并判断点的类型，若为基岩边界点，则根据点的坐标，构建基岩边界虚拟钻孔；若为普通边界点，则根据点的坐标，构建普通边界虚拟钻孔；之后，将边界虚拟钻孔存入边界虚拟钻孔集合BD；(2-3)计算边界虚拟钻孔集合BD中所有钻孔的地层信息，具体处理步骤为：利用原始钻孔数据集合OD，采用IDW空间插值算法，拟合虚拟钻孔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，得到地层深度，之后，将地层信息添加到该钻孔的钻孔地层列表中；(2-4)将边界虚拟钻孔集合BD中所有的边界虚拟钻孔，添加到原始钻孔数据集合OD中，形成第一钻孔数据集合OD1。4.根据权利要求1所述的基于基岩边界约束的三维地层建模方法，其特征在于：步骤(3)具体包括：(3-1)读取建模区域范围数据roi；(3-2)根据设置的离散间距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；(3-3)遍历离散点集合DP中所有的离散点，并根据点的坐标，构建离散点虚拟钻孔，并存入离散点虚拟钻孔集合DD；(3-4)计算离散点虚拟钻孔集合DD中所有钻孔的地层信息，具体处理步骤为：利用原始钻孔数...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凯亮，李安波，万夏，闾国年，周良辰，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32