控制性钻孔为主的多源数据约束层状地质体自动建模技术

控制性钻孔为主的多源数据约束层状地质体自动建模技术是三维GIS复杂地质体建模的常用技术。

控制性钻孔为主的多源数据约束层状地质体自动建模技术

多源约束下含标准层序的层状地质体自动建模技术是针对具有标准层序特征的地质区域而开发的。其主要思想是以钻孔数据为主要数据源、集剖面、平面图等各种多源数据于一体,充分利用一切已知的数据源,结合地质学的规律和数学算法,模拟未知区域的地质数据,从而建立整个区域的地质模型。

整个自动建模,采用“地层模板”的思想,即所有层面的三角网在平面上的投影都是同一模板,如此可沿地层深度自上而下推延至建模区域的全部地层。这样可以保证各个地层面具有确定的、上下一致的拓扑关系,能够极大的简化后续处理的复杂度,增强算法的稳健性。

地层模板

是指以钻孔孔口坐标为基准,结合建模区域边界条件,采用标准的三角网加密算法后生成的三角网。它不仅定义了待构建的三维地层模型的外边界,还能够表达建模区域各个地层层面的拓扑关系。地层模板可以看作是确定建模区域地层拓扑关系的一个“模板”,它可以沿着钻孔深度自上而下推延至建模区域的全部地层。这样可以保证各个地层层面具有确定的、上下一致的拓扑关系,能够极大的简化后续处理的复杂度,增强算法的稳健性。

钻孔分级、地层分级建模思想的引入

考虑到某些类型的钻孔分布较密,大范围甚至整个城市范围内建模时所使用的钻孔数量巨大,不仅会大大降低建模效率,也不利于对模型的分析研究,这时可考虑将钻孔按照一定的网度进行分级,当进行建模时按照建模范围的面积大小(可事先定义一个标准)计算所使用的钻孔级别,然后再提取相应级别的钻孔数据用于建模。

在进行城市三维地层建模时由于建模范围、研究目的的不同,无须每次都按照划分最精细的地层数据建立模型,而应该由用户根据需要自行选择地层精细程度。为此,需要用户在整理钻孔、剖面等建模数据时将地层按照研究精细程度不同划分为不同的级别,用于建立不同精细程度地层的三维模型。

基于交叉剖面的交互式建模

基本思路:利用建模区域内多条交叉剖面将空间分割成多个单元格,建模的最小单元就是一个个单元格,所做工作就是利用单个单元格内一系列闭合轮廓线建立起曲面片,进而确定该单元格内所有地质体的空间几何形态,形成一个单于格地质块,最后将每个单元格的地质块进行合并形成完整的地质体模型。

对于非交叉剖面或边界处无法自然封闭的单元格,可以通过手动添加辅助线的方式进行封闭,之后按照封闭单元格相同方式建模。除剖面数据外,在单元格内的空白区域,如果有钻孔、等值线数据能够揭示地质体或地质构造信息,也可将这些信息在构面过程中加以利用,以提高模型精度。

其他建模方法

① 三维插值建模:包括带约束条件的三维距离反比插值、三维地质统计学的Kring插值等插值建模方法;

其中距离反比插值算法的主要原理是,某点(或某待估计网格)的估计值与周围已知点值的距离平方的倒数成一定关系,以空间位置的加权平均来计算。

② 基于点线的三维曲面建模

从建模流程和程序的设计过程考虑,将整个模型的创建过程分解为以下五个模块分别来完成建模流程中的五个建模过程,最后将模块合并在一起完成整个的建模过程:

三维空间索引与显示判断算法 多约束下的复杂地质体交互式半自动建模技术

作者:,GIS爱好者。
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