基于地质图的断层构造单元三维模型构建方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于地质图的断层构造单元三维模型构建方法及装置，方法包括：首先，读取断层数据、地层数据和基岩面DEM数据；其次，基于地层邻接关系，将地层边界线分段，并分别计算产状；然后，基于基岩面数据、地层边界线分段，构建地层的上顶面、侧面和下底面三维模型；最后，组合地层三维模型，绑定材质，并导出模型文件。本发明专利技术精度更高，可以有效降低断层构造单元的建模复杂度，提高自动化程度。

【技术实现步骤摘要】
基于地质图的断层构造单元三维模型构建方法及装置
本专利技术涉及三维地质建模
，尤其涉及一种基于地质图的断层构造单元三维模型构建方法及装置。
技术介绍
三维地质建模在城市规划、工程建设、油气储藏、数字矿山等诸多领域具有十分重要的研究意义与应用价值。传统的地质建模方法主要基于钻孔、地质剖面等地质调查数据，实现精确地重构和表达三维地质信息。然而，这种方法过分依赖建模数据，当数据有限时，会导致模型精度不高，甚至无法构建。特别是在基岩区域，钻孔和地质剖面数据缺失或较为稀疏，传统地质建模技术难以运用。相较于钻孔、剖面数据，地质图的获取难度低、覆盖范围广，能够在基岩区域缺乏其他地质数据的情况下，提供建模所需的地质构造信息和地层信息。
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，提供一种精度更高的基于地质图的断层构造单元三维模型构建方法及装置。技术方案：本专利技术所述的基于地质图的断层构造单元三维模型构建方法包括：(1)分别读取地层数据、断层数据和基岩面DEM数据到地层集合G、断层集合F和像元集合E；(2)从地层集合G中读取任一地层gi，以gi的边界线与gi相邻地层的边界线的交点为分割点，将gi的边界线分段，得到边界线分段集合S，并计算每一边界线分段的倾向和倾角；(3)以地层gi为计算范围，基于基岩面DEM数据构建三角网，得到地层gi的上顶面三角面集合VT；(4)基于像元集合E、边界线分段集合S以及对应边界线分段的倾向和倾角，生成地层gi的上顶面三维边界线和下底面三维边界线，并根据下底面三维边界线构建地层gi的下底面三角面集合VB；(5)根据地层gi的上顶面三维边界线和下底面三维边界线，构建侧面三角面集合VS；(6)组合上顶面三角面集合VT、下底面三角面集合VB和侧面三角面集合VS，形成地层gi的三维模型；(7)循环执行步骤(2)-(6)，完成所有地层的三维模型构建；(8)组合所有地层的三维模型，得到断层构造单元的三维模型。进一步的，步骤(1)具体包括：(1-1)读取地层数据到地层集合G＝{gi|i＝1,2,…,gn}；其中，gi表示第i个地层，gn表示地层数量；(1-2)读取断层数据到断层集合F＝{fk|k＝1,2,…,fn}；其中，fk表示第k个断层，fn表示断层数量；(1-3)读取基岩面DEM数据到像元集合E＝{epq|p＝1,2,…,pn,q＝1,2,…,qn}；其中，epq表示基岩面DEM数据中第p行第q列的像元，pn为基岩面DEM数据的行数，qn为基岩面DEM数据的列数。进一步的，步骤(2)具体包括：(2-1)从地层集合G中读取任一地层gi，并获取其边界线gli；(2-2)读取地层gi的任一相邻地层gj，获取gj的边界线glj，并计算边界线gli与glj的交汇点，存入交点集合P；(2-3)循环执行步骤(2-2)，直至地层gi的所有相邻地层被遍历，得到交点集合P；(2-4)以P中的点为分割点，将边界线gli分段，得到边界线分段集合S＝{su|u＝1,2,…,sn}；其中，sn为边界线gli的分段数；(2-5)基于地层和断层的倾向数据，根据下式计算每一边界线分段su的倾向；u＝1,2,...,sn其中，diru为su的倾向，fdirk为断层集合F中第k个断层fk的倾向，gdiri、gdirj分别为地层gi、gj的倾向，gj为gi的任一相邻地层；(2-6)基于地层和断层的倾角数据，根据下式计算每一边界线分段su的倾角；u＝1,2,...,sn其中，dipu为su的倾角，fdipk为断层fk的倾角，gdipi、gdipj分别为地层gi、gj的倾角。进一步的，步骤(4)具体包括：(4-1)读取地层gi边界线gli的任一边界线分段su，并提取su所有折点形成折点集合su＝{su,v|v＝1,2,…,sun}，su,v表示su中第v个折点，sun为折点数；(4-2)基于集合su和像元集合E，计算得到边界线分段su对应的上顶面三维边界线分段stu；(4-3)根据上顶面三维边界线分段stu和边界线分段su的倾向和倾角，推演出下底面三维边界线分段btu；(4-4)循环执行步骤(4-1)-(4-3)，直至完成边界线分段集合S的遍历，并将所有下底面三维边界线分段btu合并得到下底面三维边界线gbi，将所有上顶面三维边界线分段stu合并得到上顶面三维边界线gti；(4-5)提取下底面三维边界线gbi的折点，形成集合gbi＝{gbi,a|a＝1,2,…,bn}；其中，gbi,a为gbi的第a个折点，bn为折点数；提取上顶面三维边界线gti的折点，形成集合gti＝{gti,a|a＝1,2,…,bn}；其中，gti,a为gti的第a个折点；(4-6)依次按照gbi,1、gbi,a、gbi,a+1的顶点顺序，构建地层gi的下底面三角面vba{gbi,1、gbi,a、gbi,a+1}，形成下底面三角面集合VB＝{vba|a＝2,…,bn-1}。进一步的，步骤(4-2)包括：(4-2-1)新建一个空的三维点集合stu；(4-2-2)基于像元集合E，根据下式计算得到三维点stu,v(xv,yv,zv)，并加入集合stu；其中，(xu,v,yu,v)为su,v的坐标，pv、qv分别为点su,v对应的DEM像元的行号、列号，eyvqv为su,v对应的DEM像元值，(X,Y)为DEM像元的原点坐标，C为DEM像元大小，为向下取整符号；(4-2-3)将集合stu的所有点形成的线作为边界线分段su对应的上顶面三维边界线分段stu。进一步的，步骤(4-3)具体包括：(4-3-1)基于边界线分段su的倾角和倾向，根据下式计算断层面推演方向的单位向量其中,diru为su的倾向，dipu为su的倾角；(4-3-2)基于上顶面三维边界线分段stu，根据下式计算得到断层面的下底面三维边界线分段btu；btu＝{btu,v|v＝1,2,...,sun}式中，stu,v为stu的第v个折点，D为预设地层下底面推演深度。进一步的，步骤(5)具体包括：(5-1)获取下底面三维边界线gbi＝{gbi,a|a＝1,2,…,bn}和上顶面三维边界线gti＝{gti,a|a＝1,2,…,bn}，其中，gbi,a为gbi的第a个折点,gti,a为gti的第a个折点，bn为折点数；(5-2)依次按照gti,a、gbi,a、gti,a+1的顶点顺序，构建侧面的正三角面vsla{gti,a、gbi,a、gti,a+1}，形成正三角面集合VSL＝{vsla|a＝2,…,bn-1}；(5-3)依次按照gbi,a+1、gbi,a、gti,a+1的顶点顺序，构建侧面的倒三角面vsra{gbi,a+1、gbi,a、gt本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于地质图的断层构造单元三维模型构建方法，其特征在于该方法包括：/n(1)分别读取地层数据、断层数据和基岩面DEM数据到地层集合G、断层集合F和像元集合E；/n(2)从地层集合G中读取任一地层g

【技术特征摘要】
1.一种基于地质图的断层构造单元三维模型构建方法，其特征在于该方法包括：
(1)分别读取地层数据、断层数据和基岩面DEM数据到地层集合G、断层集合F和像元集合E；
(2)从地层集合G中读取任一地层gi，以gi的边界线与gi相邻地层的边界线的交点为分割点，将gi的边界线分段，得到边界线分段集合S，并计算每一边界线分段的倾向和倾角；
(3)以地层gi为计算范围，基于基岩面DEM数据构建三角网，得到地层gi的上顶面三角面集合VT；
(4)基于像元集合E、边界线分段集合S以及对应边界线分段的倾向和倾角，生成地层gi的上顶面三维边界线和下底面三维边界线，并根据下底面三维边界线构建地层gi的下底面三角面集合VB；
(5)根据地层gi的上顶面三维边界线和下底面三维边界线，构建侧面三角面集合VS；
(6)组合上顶面三角面集合VT、下底面三角面集合VB和侧面三角面集合VS，形成地层gi的三维模型；
(7)循环执行步骤(2)-(6)，完成所有地层的三维模型构建；
(8)组合所有地层的三维模型，得到断层构造单元的三维模型。


2.根据权利要求1所述的基于地质图的断层构造单元三维模型构建方法，其特征在于：步骤(1)具体包括：
(1-1)读取地层数据到地层集合G＝{gi|i＝1,2,…,gn}；其中，gi表示第i个地层，gn表示地层数量；
(1-2)读取断层数据到断层集合F＝{fk|k＝1,2,…,fn}；其中，fk表示第k个断层，fn表示断层数量；
(1-3)读取基岩面DEM数据到像元集合E＝{epq|p＝1,2,…,pn,q＝1,2,…,qn}；其中，epq表示基岩面DEM数据中第p行第q列的像元，pn为基岩面DEM数据的行数，qn为基岩面DEM数据的列数。


3.根据权利要求1所述的基于地质图的断层构造单元三维模型构建方法，其特征在于：步骤(2)具体包括：
(2-1)从地层集合G中读取任一地层gi，并获取其边界线gli；
(2-2)读取地层gi的任一相邻地层gj，获取gj的边界线glj，并计算边界线gli与glj的交汇点，存入交点集合P；
(2-3)循环执行步骤(2-2)，直至地层gi的所有相邻地层被遍历，得到交点集合P；
(2-4)以P中的点为分割点，将边界线gli分段，得到边界线分段集合S＝{su|u＝1,2,…,sn}；其中，sn为边界线gli的分段数；
(2-5)基于地层和断层的倾向数据，根据下式计算每一边界线分段su的倾向；



u＝1,2,...,sn
其中，diru为su的倾向，fdirk为断层集合F中第k个断层fk的倾向，gdiri、gdirj分别为地层gi、gj的倾向，gj为gi的任一相邻地层；
(2-6)基于地层和断层的倾角数据，根据下式计算每一边界线分段su的倾角；



u＝1,2,...,sn
其中，dipu为su的倾角，fdipk为断层fk的倾角，gdipi、gdipj分别为地层gi、gj的倾角。


4.根据权利要求1所述的基于地质图的断层构造单元三维模型构建方法，其特征在于：步骤(4)具体包括：
(4-1)读取地层gi边界线gli的任一边界线分段su，并提取su所有折点形成折点集合su＝{su,v|v＝1,2,…,sun}，su,v表示su中第v个折点，sun为折点数；
(4-2)基于集合su和像元集合E，计算得到边界线分段su对应的上顶面三维边界线分段stu；
(4-3)根据上顶面三维边界线分段stu和边界线分段su的倾向和倾角，推演出下底面三维边界线分段btu；
(4-4)循环执行步骤(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐诗宇，李安波，闾国年，董甜甜，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32