一种参数化三维地质建模方法、系统及信息数据处理终端技术方案

本发明专利技术公开了一种参数化三维地质建模方法、系统及信息数据处理终端，属于地质建模技术领域，其特征在于：所述参数化三维地质建模方法包括：一、根据野外勘探的钻孔数据，按照一定的数据格式将其整理到数据库表格中；二、将整理的数据自动导入建模空间中；三、根据预先编制的程序自动以点成面，生成各个地质层面；四、参数化确定外边界，创建地质模型的外轮廓，并自动剪切、组合；五、根据变动的钻孔数据点，重新执行上述步骤，完成模型的参数化更新创建。通过采用上述技术方案，本发明专利技术将繁琐的地质建模过程参数化，用计算机编程算法方式简化了传统人工建模的劳动量，使得地质建模更加智能化。

A parameterized 3D geological modeling method, system and information data processing terminal

【技术实现步骤摘要】
一种参数化三维地质建模方法、系统及信息数据处理终端
本专利技术属于地质建模
，尤其涉及一种参数化三维地质建模方法、系统及信息数据处理终端。
技术介绍
地质现象本质是三维的，空间地质体的三维建模与可视化分析一直是工程地质学和地质信息科学的一个研究热点。工程建设的基本载体是工程地质，而地质构造、地质信息的复杂程度都会给工程勘测、设计与施工带来一定的影响。三维地质建模技术可以直观地再现真实的地质构造情况，形象地表达地质构造的几何形态以及空间位置关系，能够在工程建设的不同阶段提供三维地质模型支持，为工程地质的空间可视化分析创造有效的条件，辅助工程决策等。Houlding最早提出了三维地质建模的概念，并阐述了三角网生成等一些基本的三维地质模型实现方法，随后三维地质建模技术在相关领域均有一定的发展。在水利工程方面，钟登华等基于三维地质模型提出了地下洞室三维参数化设计的概念和方法；李明超等基于三维土质模型提出了疏浚吹填土料调配平衡优化的数学模型；Chi等有效地将专家知识运用到水利工程地质建模过程中，以提高建模数据和三维建模的精确性。在煤炭开采方面，李章林等研制了煤炭三维地质建模信息系统软件，并提出了基于“钻孔-剖面-等高线”的循环动态建模技术；Jia等基于紧支撑径向基函数(CSRBF)的多尺度插值原理，提出了一种新的煤层表面建模方法，提高了表面建模精度。在油气勘探方面，Zhi等提出了“多级约束、分级相控、多级建模”的建模方法，提高了井间砂体预测精度。郭秋麟等采用混合维数网格建模思路，形成一种由体(地层)、面(断裂面和不整合面)、线和点构成的混合维数网格建模技术，为复杂构造区三维地质建模以及油气运聚模拟提供重要的研究手段。自20世纪70年代，国内外学者针对不同领域提出了多达30余种三维地质建模方法，大致可归为基于建模内容(结构建模，属性建模)；基于模型表达方式(曲线，曲面，实体)；基于模型构建数据源(钻孔点，剖面数据，离散点)；基于认知模式(知识驱动与数据驱动建模)；基于面网表达(由面及体和由体及面)等五类建模方法。参数化建模是变量化设计思想产生以后出现的产物。通过约束模型间的共性尺寸数据，以达到快速生成和修改模型的目的。Yuan等将制造与装配设计(DFMA)与建筑信息建模(BIM)的参数化设计相结合，提出了面向DFMA的参数化设计的概念和过程。Barazzetti提出了一种从稠密点云生成参数化模型的方法，并采用半自动的方法提取了构成刚性曲线网络的NURBS曲线。刘琳将数字几何网格参数化方法引入地质建模，设计了基于参数化的复杂地质面重网格化算法。然而，目前国内外的三维地质建模技术大多属于“人机交互”的建模方式，普遍是以静态模型构建为主，缺少参数化驱动及数据的动态更新对模型的重构作用。参数化建模多用于规则的已知结构模型的创建上，鲜有人在地质建模中尝试，为解决传统三维地质模型构建过程繁琐、建模效率低等问题，提出了一种参数化三维地质建模方法。本文首先介绍了该方法的基本方法原理，然后通过通用的三维地质建模流程，验证所提参数化建模方法的可行性，并通过一个实际案例进行说明。结果表明，该参数化地质建模方法具有很好的适用性。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提出了一种参数化三维地质建模方法、系统及信息数据处理终端，弥补现有地质建模效率低下、重复性工作过多等的技术冗余问题。本专利技术的目的之一在于提供一种参数化三维地质建模方法，包括如下步骤：S1：通过钻孔取样进行地质勘探，采集建模区域的钻孔数据，并将数据按照一定的格式整理存放进数据库；所述钻孔数据包括：钻孔编号、钻孔位置坐标、空口标高、底层底面标高和底层名称；S2：将所述地质钻孔点数据导入到拟定的建模界面，形成建模控制点；S3：通过NURBS技术，依据步骤S2自动导入的各土层的钻孔点，生成对应的地层面模型。S4：将需要建模的地质区域用参数化轮廓面框包围起来，通过自动剪切、组合命令，形成一个多边形的地质轮廓体；S5：通过更改地质钻孔点，参数化地质模型将进行自动更新，生成新的曲面层和地质体。进一步：所述S2具体为：S201：筛选“0地形面”的“坐标X”、“坐标Y”、“层底高程”三种数据；S202：对筛选“0地形面”数据进行计数，查看有多少行数据；S203：对“坐标X”、“坐标Y”进行缩小处理。进一步：所述S3具体为：S301：将导入的钻孔数据点依次连线，生成点线模型；S302：依据生成的点线模型，调用建模中的点线成面命令依次生成各个地层的地层面。进一步：所述S4具体为：S401：根据导入并分离出的各土层钻孔数据X、Y、Z坐标值，分别存入栈中；S402：在各个栈中，分别搜索X、Y、Z坐标值的最值，即(Xmin，Ymin，Zmin)、(Xmax，Ymax，Zmax)，并在三维可视化环境下生成对应的两个点；S403：由所述两个点自动生成对应的地质轮廓体；S404：将各层地质层曲面延伸到地质轮廓体外面的部分和地质层NURBS曲面相互切割，土层曲面进行自动组合，最终形成完成的地质模型。进一步：所述S5具体为：对地质钻孔参数信息进行实时的增删改查，依据钻孔参数信息的更改，自动进行土层面、地质轮廓体的参数化调整，直至完成整个模型的调整更新。本专利技术的目的之二在于提供一种参数化三维地质建模方法的系统，至少包括：数据获取模块：通过钻孔取样进行地质勘探，采集建模区域的钻孔数据，并将数据按照一定的格式整理存放进数据库；所述钻孔数据包括：钻孔编号、钻孔位置坐标、空口标高、底层底面标高和底层名称；控制点生成模块：将所述地质钻孔点数据导入到拟定的建模界面，形成建模控制点；底层面模块生成模块：通过NURBS技术，依据步骤S2自动导入的各土层的钻孔点，生成对应的地层面模型。地质轮廓体生成模块：将需要建模的地质区域用参数化轮廓面框包围起来，通过自动剪切、组合命令，形成一个多边形的地质轮廓体；数据更新模块：通过更改地质钻孔点，参数化地质模型将进行自动更新，生成新的曲面层和地质体。本专利技术的目的之三在于提供一种实现上述参数化三维地质建模方法的计算机程序。本专利技术的目的之四在于提供一种实现上述参数化三维地质建模方法的信息数据处理终端。本专利技术的目的之五在于提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述参数化三维地质建模方法。本专利技术的优点及积极效果为：本专利技术将地质建模和可视化编程相结合，以一种全新的方法实现了地质建模的参数化，克服了以往地质建模操作复杂、重复性工作多等缺点，为以后快速三维地质建模及地质分析奠定了基础。附图说明图1为本专利技术优选实施例中参数化三维地质模型创建技术框架图；图2为本专利技术优选实施例中地质层面图；图3为本专利技术优选实施例中单层地质体图；图4为本专利技术优选实施例中地质轮廓体的切割图；图5为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种参数化三维地质建模方法，其特征在于：至少包括如下步骤：/nS1：通过钻孔取样进行地质勘探，采集建模区域的钻孔数据，并将数据按照一定的格式整理存放进数据库；所述钻孔数据包括：钻孔编号、钻孔位置坐标、空口标高、底层底面标高和底层名称；/nS2：将所述地质钻孔点数据导入到拟定的建模界面，形成建模控制点；/nS3：通过NURBS技术，依据步骤S2自动导入的各土层的钻孔点，生成对应的地层面模型。/nS4：将需要建模的地质区域用参数化轮廓面框包围起来，通过自动剪切、组合命令，形成一个多边形的地质轮廓体；/nS5：通过更改地质钻孔点，参数化地质模型将进行自动更新，生成新的曲面层和地质体。/n

【技术特征摘要】
1.一种参数化三维地质建模方法，其特征在于：至少包括如下步骤：
S1：通过钻孔取样进行地质勘探，采集建模区域的钻孔数据，并将数据按照一定的格式整理存放进数据库；所述钻孔数据包括：钻孔编号、钻孔位置坐标、空口标高、底层底面标高和底层名称；
S2：将所述地质钻孔点数据导入到拟定的建模界面，形成建模控制点；
S3：通过NURBS技术，依据步骤S2自动导入的各土层的钻孔点，生成对应的地层面模型。
S4：将需要建模的地质区域用参数化轮廓面框包围起来，通过自动剪切、组合命令，形成一个多边形的地质轮廓体；
S5：通过更改地质钻孔点，参数化地质模型将进行自动更新，生成新的曲面层和地质体。


2.基于权利要求1所述的参数化三维地质建模方法，其特征在于：所述S2具体为：
S201：筛选“0地形面”的“坐标X”、“坐标Y”、“层底高程”三种数据；
S202：对筛选“0地形面”数据进行计数，查看有多少行数据；
S203：对“坐标X”、“坐标Y”进行缩小处理。


3.基于权利要求1所述的参数化三维地质建模方法，其特征在于：所述S3具体为：
S301：将导入的钻孔数据点依次连线，生成点线模型；
S302：依据生成的点线模型，调用建模中的点线成面命令依次生成各个地层的地层面。


4.基于权利要求1所述的参数化三维地质建模方法，其特征在于：所述S4具体为：
S401：根据导入并分离出的各土层钻孔数据X、Y、Z坐标值，分别存入栈中；
S402：在各个栈中，分别搜索X、Y、Z坐标值的最值，即(Xmin，Ymin，Zmin)、(Xmax，Ymax，Zmax)，并在三...

【专利技术属性】
技术研发人员：田会静，李素江，田桂平，田守云，王天祥，韩彤，郭松，候婕，李光裕，赵建豪，吴殿春，
申请(专利权)人：中交天津生态环保设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12