三维地质岩性网格模型体绘制的边界线性平滑方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种三维地质岩性网格模型体绘制的边界线性平滑方法及装置。方法包括利用游程编码对三维地质岩性网格模型中Z轴方向上表示相同岩层属性的网格进行合并得到多个岩层段；将Z轴方向上的各个岩层段作为一个垂直柱，将各垂直柱中具有空间连接关系的岩层段的起点用直线连接；通过邻近的四个垂直柱中的具有空间连接关系的岩层段围成六面体，沿X轴或Y轴方向，根据六面体的侧面中两个岩层段所属的垂直柱中岩层段的属性关系确定侧面的分割方式，结合六面体的顶面以及底面的对角线得到将六面体分割为四面体的剖分方式；根据剖分方式制作六面体中采样点的岩层属性的计算模板；通过计算模板得到采样点的岩层属性，确定六面体各位置的岩层属性。六面体各位置的岩层属性。六面体各位置的岩层属性。

【技术实现步骤摘要】
三维地质岩性网格模型体绘制的边界线性平滑方法及装置


[0001]本专利技术涉及工程地质结构建模
，特别是涉及一种三维地质岩性网格模型体绘制的边界线性平滑方法及装置。

技术介绍

[0002]现在，构建三维地质结构模型是城市三维地质调查中的重要内容，三维地质结构模型对城市地下浅层地质结构以及工程场地地质环境的精细岩性描述可以为解决与工程活动有关的地质问题提供基础性三维数据支撑。目前，三维地质结构模型的建模方法主要使用显式建模或者隐式建模方法解决具有明确地层结构特征的建模问题，采用不规则三角网表达地质对象的边界。但是在工程地质等领域，由于浅层第四系地层结构不明显，三维地质结构模型多采用空间插值方法，例如指示克里格、序贯模拟以及支持向量机(Support Vector Machine，简称SVM)等方法，建模过程一般采用三维规则网格对地下空间进行均匀离散和插值，建模成果为三维岩性规则网格模型或者基于规则网格提取的岩性边界三角网。
[0003]相对于将三维地质结构模型转化为三角网，直接基于三维规则网格表达岩性模型更加便于空间分析和计算。如直接通过航空电磁法等手段构建地质网格模型，混合地形和地质结构的可视化雕刻和侵蚀分析，基于草图的多层网格模型与可视化系统等。考虑到可视化角度，三维地质结构模型的绘制主要利用面绘制方法，往往直接绘制网格单元或者转化为三角形网格来实现，但是，这种方式产生的三角形单元较多，需要做更多的简化操作才能满足较好的转化效果。另外，转化为三角形网格也就不能在可视化阶段进行更多的空间分析。由于这些原因，一些研究人员利用直接体绘制技术实现地质网格模型的可视化和空间分析等，而且随着更快的体绘制技术和HTML5技术的发展，可以使用网络技术在每个设备上向每个人提供交互式三维模型可视化。
[0004]不同于医学CT体数据，岩性网格模型的属性分布具有成层性且边界明确，可以很容易地利用光线投射等算法实现模型整体和部分岩性地质界面(等值面) 的展示。光线投射算法需要沿着光线方向进行空间采样，最常用的采样方式是最近邻采样，但是，在边界处属性值发生变化时，会产生明显的锯齿或者台阶现象，影响绘制效果。对于属性值连续分布的体数据，如医学CT体数据或者物性参数体数据，可以采用空间插值方式进行抗锯齿处理，如三线性插值及 TriCubic插值。然而，岩性值不仅非连续而且需要在纵向上根据岩层空间位置保证叠置合理性和一致性，岩层分界点位置一般不允许改变，这使得三线性插值以及TriCubic插值无法使用，而全局空间插值方法不适合体绘制实时性要求。
[0005]本专利技术根据岩层水平连续特点以及纵向上空间叠置关系的合理性要求，提出了三维岩性网格模型体绘制的边界线性平滑方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术第一方面的一个目的是要克服现有技术中的至少一个技术缺陷，提供一种
三维地质岩性网格模型体绘制的边界线性平滑方法及装置。
[0007]本专利技术的一个目的是对岩层的边界进行平滑处理。
[0008]本专利技术的另一个目的是对三维地质岩性网格模型的边界进行平滑处理。
[0009]根据本专利技术的一方面，提供了一种三维地质岩性网格模型体绘制的边界线性平滑方法，三维地质岩性网格包括沿坐标系的X轴、Y轴和Z轴分布的网格，所述方法包括：
[0010]利用游程编码对所述三维地质岩性网格模型中Z轴方向上表示相同岩层属性的网格进行合并得到多个岩层段；
[0011]将Z轴方向上的各个岩层段作为一个垂直柱，将各所述垂直柱中具有空间连接关系的岩层段的起点用直线连接；
[0012]通过邻近的四个垂直柱中的具有空间连接关系的岩层段围成六面体，沿X 轴或Y轴方向，根据所述六面体的侧面中两个岩层段所属的垂直柱中岩层段的属性关系确定该侧面的分割方式，并结合所述六面体的顶面以及底面的对角线得到将所述六面体分割为四面体的剖分方式；其中，所述邻近的四个垂直柱指可以围成一个最小矩形的四个垂直柱；
[0013]根据所述剖分方式制作所述六面体中采样点的岩层属性的计算模板；
[0014]通过所述计算模板得到所述采样点的岩层属性，从而确定所述六面体中各个位置的岩层属性。
[0015]可选地，所述根据所述六面体的侧面中两个岩层段所属的垂直柱中岩层段的属性关系确定该侧面的分割方式的步骤包括：
[0016]对于任一所述侧面，判断所述侧面中两个岩层段的岩层属性是否相同；
[0017]若不同，选择所述两个岩层段中的任一个作为目标岩层段，判断所述目标岩层段和另一个岩层段的起点或末点相连的上岩层段或下岩层段在Z轴方向上是否存在重叠且岩层属性是否相同；
[0018]若所述目标岩层段与所述上岩层段在Z轴方向上存在重叠且岩层属性相同，将所述目标岩层段的末点和另一个岩层段的起点连接；
[0019]若所述目标岩层段与所述下岩层段在Z轴方向上存在重叠且岩层属性相同，将所述目标岩层段的起点和另一个岩层段的末点连接。
[0020]可选地，在所述判断所述目标岩层段和另一个岩层段的起点或末点相连的上岩层段或下岩层段在Z轴方向上是否存在重叠且岩层属性是否相同的步骤之后，若所述目标岩层段与所述上岩层段以及所述下岩层段不满足在Z轴方向上重叠且岩层属性相同，所述根据所述六面体的侧面中两个岩层段所属的垂直柱中岩层段的属性关系确定该侧面的分割方式的步骤还包括：
[0021]判断所述侧面中两个岩层段的末点在Z轴方向上的高低，选择在Z轴方向上较高的末点，将其和另一个岩层段的起点连接形成切割线。
[0022]可选地，在所述判断所述目标岩层段和另一个岩层段的起点或末点相连的上岩层段或下岩层段在Z轴方向上是否存在重叠且岩层属性是否相同的步骤之后，若所述目标岩层段与所述上岩层段以及所述下岩层段不满足在Z轴方向上重叠且岩层属性相同，所述根据所述六面体的侧面中两个岩层段所属的垂直柱中岩层段的属性关系确定该侧面的分割方式的步骤还包括：
[0023]查找所述侧面中两个岩层段的末点中在Z轴方向上较高的末点，并判断与较高的
末点连接的岩层段的末点是否仍高于所述侧面中另一个较低的末点；
[0024]若是，选择与较高的末点连接的岩层段的末点，并将其与所述侧面中末点较低的另一个岩层段的起点连接形成切割线。
[0025]可选地，在所述判断所述侧面中两个岩层段的末点在Z轴方向上的高低的步骤之后，若所述侧面中两个岩层段的末点在Z轴方向上的高度相同，所述根据所述六面体的侧面中两个岩层段所属的垂直柱中岩层段的属性关系确定该侧面的分割方式的步骤还包括：
[0026]计算所述侧面的两个对角线的长度，并比较两个对角线的长短，选择较长的对角线作为切割线。
[0027]可选地，在所述并结合所述六面体的顶面以及底面的对角线得到将所述六面体分割为四面体的剖分方式的步骤之后，还包括：
[0028]根据所述六面体中各侧面的对象线斜率正负性进行二值化编码作为该六面体的剖分方式的编码。
[0029]可选地，所述根据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维地质岩性网格模型体绘制的边界线性平滑方法，三维地质岩性网格包括沿坐标系的X轴、Y轴和Z轴分布的网格，所述方法包括：利用游程编码对所述三维地质岩性网格模型中Z轴方向上表示相同岩层属性的网格进行合并得到多个岩层段；将Z轴方向上的各个岩层段作为一个垂直柱，将各所述垂直柱中具有空间连接关系的岩层段的起点用直线连接；通过邻近的四个垂直柱中的具有空间连接关系的岩层段围成六面体，沿X轴或Y轴方向，根据所述六面体的侧面中两个岩层段所属的垂直柱中岩层段的属性关系确定该侧面的分割方式，并结合所述六面体的顶面以及底面的对角线得到将所述六面体分割为四面体的剖分方式；其中，所述邻近的四个垂直柱指可以围成一个最小矩形的四个垂直柱；根据所述剖分方式制作所述六面体中采样点的岩层属性的计算模板；通过所述计算模板得到所述采样点的岩层属性，从而确定所述六面体中各个位置的岩层属性。2.根据权利要求1所述的三维地质岩性网格模型体绘制的边界线性平滑方法，其中，所述根据所述六面体的侧面中两个岩层段所属的垂直柱中岩层段的属性关系确定该侧面的分割方式的步骤包括：对于任一所述侧面，判断所述侧面中两个岩层段的岩层属性是否相同；若不同，选择所述两个岩层段中的任一个作为目标岩层段，判断所述目标岩层段和另一个岩层段的起点或末点相连的上岩层段或下岩层段在Z轴方向上是否存在重叠且岩层属性是否相同；若所述目标岩层段与所述上岩层段在Z轴方向上存在重叠且岩层属性相同，将所述目标岩层段的末点和另一个岩层段的起点连接；若所述目标岩层段与所述下岩层段在Z轴方向上存在重叠且岩层属性相同，将所述目标岩层段的起点和另一个岩层段的末点连接。3.根据权利要求2所述的三维地质岩性网格模型体绘制的边界线性平滑方法，其中，在所述判断所述目标岩层段和另一个岩层段的起点或末点相连的上岩层段或下岩层段在Z轴方向上是否存在重叠且岩层属性是否相同的步骤之后，若所述目标岩层段与所述上岩层段以及所述下岩层段不满足在Z轴方向上重叠且岩层属性相同，所述根据所述六面体的侧面中两个岩层段所属的垂直柱中岩层段的属性关系确定该侧面的分割方式的步骤还包括：判断所述侧面中两个岩层段的末点在Z轴方向上的高低，选择在Z轴方向上较高的末点，将其和另一个岩层段的起点连接形成切割线。4.根据权利要求2所述的三维地质岩性网格模型体绘制的边界线性平滑方法，其中，在所述判断所述目标岩层段和另一个岩层段的起点或末点相连的上岩层段或下岩层段在Z轴方向上是否存在重叠且岩层属性是否相同的步骤之后，若所述目标岩层段与所述上岩层段以及所述下岩层段不满足在Z轴方向上重叠且岩层属性相同，所述根据所述六面体的侧面中两个岩层段所属的垂直柱中岩层段的属性关系确定该侧面的分割方式的步骤还包括：查找所述侧面中两个岩层段的末点中在Z轴方向上较高的末点，并判断与较高的末点
连接的岩层段的末点是否仍高于所述侧面中另一个较低的末点；若是，选择与较高的末点连接的岩层段的末点，并将其与所述侧面中末点较低的另一个岩层段的起点连接形成切割线。5.根据权利要求3所述的三维地质岩性网格模型体绘制的边界...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛露佳，王占刚，周英，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：