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三维地质断层网络不确定性分析方法、系统及存储介质技术方案

技术编号:26421566 阅读:8 留言:0更新日期:2020-11-20 14:17
本发明专利技术提供一种三维地质断层网络不确定性分析方法、系统及存储介质,涉及三维地质领域。包括以下步骤:获取地质断层轮廓线数据和地质断层产状信息,形成历史数据;基于历史数据获取三维地质断层隐式曲面;分析三维地质断层隐式曲面的空间拓扑关系,并转化为二叉树结构,得到三维地质断层二叉树;遍历三维地质断层二叉树,得到三维地质断层网络模型;基于三维地质断层网络模型获取信息熵指标,信息熵指标用于评价三维地质断层网络模型的不确定性。本发明专利技术在对地质断层网络进行三维建模时的效率高。

【技术实现步骤摘要】
三维地质断层网络不确定性分析方法、系统及存储介质
本专利技术涉及三维地质
,具体涉及一种三维地质断层网络不确定性分析方法、系统及存储介质。
技术介绍
当地壳存在裂缝时,地壳两侧的断层块平行于断层面相对于彼此移动,会产生地质断层。断层会造成地震,也能够直接影响地底资源的勘探与开采。断层本身形态多样,结构离散复杂,具有不确定性和分散性,对断层的不确定性进行分析是当前研究的一大热点。现有技术在分析断层时,一般结合认知学和地质统计学,对断层进行三维建模,以模拟真实的地质断层。现有技术在对断层进行三维建模时,一般通过人工交互连接相邻断层轮廓线上的特征匹配点形成最终的断层面模型。然而本申请的专利技术人发现,由于现有技术需要人工对断层轮廓线进行连接,建模过程复杂,建模效率较低,往往需要花费大量的时间进行人工交互工作。即现有技术对地质断层进行三维建模时存在效率低的缺点。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术的不足,本专利技术提供了一种三维地质断层网络不确定性分析方法、系统及存储介质,解决了现有技术对地质断层进行三维建模时效率低的技术问题。(二)技术方案为实现以上目的,本专利技术通过以下技术方案予以实现:本专利技术解决其技术问题所提供的一种三维地质断层网络不确定性分析方法,所述分析方法由计算机执行,包括以下步骤:获取地质断层轮廓线数据和地质断层产状信息,形成历史数据;基于所述历史数据获取三维地质断层隐式曲面;分析所述三维地质断层隐式曲面的空间拓扑关系,并转化为二叉树结构,得到三维地质断层二叉树;遍历所述三维地质断层二叉树,得到三维地质断层网络模型;基于所述三维地质断层网络模型获取信息熵指标,所述信息熵指标用于评价所述三维地质断层网络模型的不确定性。优选的,所述三维地质断层隐式曲面的获取方法包括:将所述地质断层轮廓线数据采样为三维稀疏点云;从所述三维稀疏点云中提取约束点;从所述地质断层产状信息中提取断层面法向量;将所述约束点和所述断层面法向量输入到预设的Hermite径向基函数中,得到断层面隐函数模型;基于所述断层面隐函数模型对地质断层进行可视化操作,得到三维地质断层隐式曲面。优选的,所述基于所述断层面隐函数模型对地质断层进行可视化操作,包括:根据可视化精度将地质断层空间划分为预设网格分辨率的网格单元集合,基于所述断层面隐函数模型计算每一个网格单元的函数值,形成三维数据场;基于MarchingCubes算法提取所述三维数据场中的零等值面作为断层面模型,使用OpenGL可视化图形库对所述断层面模型在三维空间中进行渲染表达,得到三维断层面可视化模型。优选的,所述三维地质断层二叉树的获取方法包括:将所述三维地质断层隐式曲面的主断层作为根节点,将所述三维地质断层隐式曲面两侧区域作为子节点;当所述两侧区域存在断层面时,对所述两侧区域进行划分,生成子树,对所有子树继续划分直至所有的断层面均处理完毕,最终形成三维地质断层二叉树。优选的,所述信息熵指标的获取方法包括:将所述断层面法向量转换为三维极坐标系下的极坐标法向量,基于预设的vMF概率分布模型描述所述极坐标法向量的不确定性;基于预设的分布函数模型对所述极坐标法向量进行模拟采样,得到若干组采样法向量数据,基于若干组采样法向量数据获取若干组三维地质断层网络模型;将地质断层空间分为若干个网格单元,对每个网格单元赋予一个单元属性;统计若干组三维地质断层网络模型建模时每个网格单元属于每个地质单元的地质属性概率;基于所述地质属性概率获取每个网格单元的网格信息熵;计算所有网格信息熵的平均值,得到信息熵指标。优选的,所述预设的vMF概率分布模型为:其中:μ表示概率分布的主方向向量;μT表示主方向向量的转置向量;κ为紧密系数,表示围绕主方向的其它方向的紧密程度;Cp(κ)表示归一化常数。优选的,所述预设的分布函数模型为:V~U(0,2π)其中:W和V为伪随机向量Xshape=[arccosW,V,1]的待求参数;U(a,b)表示均匀分布;λ表示扰动参数。优选的,所述地质属性概率的获取方法包括:其中:Px(Ui)表示第x个网格单元被判定为Ui类的概率;n表示若干组三维地质断层网络模型的数量;Ui表示第i类地质单元;表示第x个网格单元被判定为Ui类的模型数量;所述网格信息熵的获取方法包括:其中:Hx表示第x个网格单元的网格信息熵;k表示地质单元的数量。本专利技术解决其技术问题所提供的一种三维地质断层网络不确定性分析系统,所述系统包括计算机,所述计算机包括:至少一个存储单元;至少一个处理单元;其中,所述至少一个存储单元中存储有至少一条指令,所述至少一条指令由所述至少一个处理单元加载并执行以实现以下步骤:获取地质断层轮廓线数据和地质断层产状信息,形成历史数据;基于所述历史数据获取三维地质断层隐式曲面;分析所述三维地质断层隐式曲面的空间拓扑关系,并转化为二叉树结构,得到三维地质断层二叉树;遍历所述三维地质断层二叉树,得到三维地质断层网络模型;基于所述三维地质断层网络模型获取信息熵指标,所述信息熵指标用于评价所述三维地质断层网络模型的不确定性。本专利技术解决其技术问题所提供的一种非暂态计算机可读存储介质,所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令,所述计算机指令使所述计算机执行如上述的三维地质断层网络不确定性分析方法。(三)有益效果本专利技术提供了一种三维地质断层网络不确定性分析方法、系统及存储介质。与现有技术相比,具备以下有益效果:本专利技术通过获取地质断层轮廓线数据和地质断层产状信息,形成历史数据;基于历史数据获取三维地质断层隐式曲面;分析三维地质断层隐式曲面的空间拓扑关系,并转化为二叉树结构,得到三维地质断层二叉树;遍历三维地质断层二叉树,得到三维地质断层网络模型;基于三维地质断层网络模型获取信息熵指标,信息熵指标用于评价三维地质断层网络模型的不确定性。本专利技术结合隐函数曲面对地质断层进行模拟分析,并转化为二叉树,通过二叉树进行三维建模,在建模时的自动化程度高,缩短了建模时间,尤其是针对多条断层出现交叉、削截等情形的复杂断层,提高了三维建模的效率。本专利技术可以广泛应用于地质勘探等领域。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例所提供的三维地质断层网络不确定性分析方法的整体流程图;本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维地质断层网络不确定性分析方法,其特征在于,所述分析方法由计算机执行,包括以下步骤:/n获取地质断层轮廓线数据和地质断层产状信息,形成历史数据;/n基于所述历史数据获取三维地质断层隐式曲面;/n分析所述三维地质断层隐式曲面的空间拓扑关系,并转化为二叉树结构,得到三维地质断层二叉树;/n遍历所述三维地质断层二叉树,得到三维地质断层网络模型;/n基于所述三维地质断层网络模型获取信息熵指标,所述信息熵指标用于评价所述三维地质断层网络模型的不确定性。/n

【技术特征摘要】
1.一种三维地质断层网络不确定性分析方法,其特征在于,所述分析方法由计算机执行,包括以下步骤:
获取地质断层轮廓线数据和地质断层产状信息,形成历史数据;
基于所述历史数据获取三维地质断层隐式曲面;
分析所述三维地质断层隐式曲面的空间拓扑关系,并转化为二叉树结构,得到三维地质断层二叉树;
遍历所述三维地质断层二叉树,得到三维地质断层网络模型;
基于所述三维地质断层网络模型获取信息熵指标,所述信息熵指标用于评价所述三维地质断层网络模型的不确定性。


2.如权利要求1所述的分析方法,其特征在于,所述三维地质断层隐式曲面的获取方法包括:
将所述地质断层轮廓线数据采样为三维稀疏点云;
从所述三维稀疏点云中提取约束点;从所述地质断层产状信息中提取断层面法向量;
将所述约束点和所述断层面法向量输入到预设的Hermite径向基函数中,得到断层面隐函数模型;
基于所述断层面隐函数模型对地质断层进行可视化操作,得到三维地质断层隐式曲面。


3.如权利要求2所述的分析方法,其特征在于,所述基于所述断层面隐函数模型对地质断层进行可视化操作,包括:
根据可视化精度将地质断层空间划分为预设网格分辨率的网格单元集合,基于所述断层面隐函数模型计算每一个网格单元的函数值,形成三维数据场;
基于MarchingCubes算法提取所述三维数据场中的零等值面作为断层面模型,使用OpenGL可视化图形库对所述断层面模型在三维空间中进行渲染表达,得到三维断层面可视化模型。


4.如权利要求1所述的分析方法,其特征在于,所述三维地质断层二叉树的获取方法包括:
将所述三维地质断层隐式曲面的主断层作为根节点,将所述三维地质断层隐式曲面两侧区域作为子节点;当所述两侧区域存在断层面时,对所述两侧区域进行划分,生成子树,对所有子树继续划分直至所有的断层面均处理完毕,最终形成三维地质断层二叉树。


5.如权利要求2所述的分析方法,其特征在于,所述信息熵指标的获取方法包括:
将所述断层面法向量转换为三维极坐标系下的极坐标法向量,基于预设的vMF概率分布模型描述所述极坐标法向量的不确定性;
基于预设的分布函数模型对所述极坐标法向量进行模拟采样,得到若干组采样法向量数据,基于若干组采样法向量数据获取若干组三维地质断层网络模型;
将地质断层空间分为若干个网格单元,对每个网格单元赋予一个单元属性;...

【专利技术属性】
技术研发人员:邹艳红李高智陈玉婷毛先成
申请(专利权)人:中南大学
类型:发明
国别省市:湖南;43

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