一种基于dsi插值的三维地质趋势面的生成方法
【技术领域】
[0001]本发明属于工程地质三维建模的技术领域，具体涉及一种在GOCAD软件中利用DSI插值生成以某已知界面为参照的趋势面的方法，本发明提供的方法也可以用在其他具有DSI插值功能的软件中。
【背景技术】
[0002]在地质三维建模过程中，地质工程师们常常需要构建以某个界面为参照的地质界面，比如构建以中风化面为参照的强风化面，构建以地形面为参照的卸荷界面等等。这种界面可以称为趋势面。趋势面一方面在大部分区域具有与被参照面一致或相似的形态趋势；另一方面，在有勘探揭露的位置，趋势面又必需通过勘探点。
[0003]现有技术的构建地质界面的方法，是对一般地质界面都通用的方法。用这种方法来构建地质趋势面，没有针对性，没有考虑地质趋势面的特殊性。趋势面是以参照面为形态趋势，以勘探点为控制因素的特殊地质界面。在现有的方法的构建过程中，构造参照面与趋势面用的是一样的方法，两者是相互独立的过程，构建参照面所用的二维剖面和虚拟钻孔等数据，以及这个过程中地质工程师投入的细致、繁琐的调节工作，在构建趋势面时必须重新再来一次，而且为了保证与参照面的相同的形状趋势，可能还要增加更多的虚拟钻孔和对趋势面的形状的调节工作。这个过程中存在大量的重复工作，而且最终得到的结果，也不尽如人意。
[0004]为便于理解，对本发明中可能出现的技术术语解释如下:
[0005]DS1:离散光滑插值(Discrete smooth interpolat1n)方法，法国南锡大学J.L.Mallet教授提出的(Mallet，1992) —种插值方法。其基本内容是，对一个离散化的自然体模型，建立相互之间联络的网络，如果网络上的点值满足某种约束条件，则未知结点上的值可以通过一个线型方程得到。该方法依赖于网络结点的拓扑关系，不以空间坐标为参数，是一种无维数的插值方法。
[0006]约束:在DSI运算过程中，网络结点无限逼近的点或点集。
[0007]控制:在DSI运算过程中，网络结点必须通过的点或点集。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题是:提出一种基于DSI插值的三维地质趋势面的生成方法，解决传统技术中三维地质趋势面的生成工作量大，结果不准确的问题。
[0009]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是，一种基于DSI插值的三维地质趋势面的生成方法，包括以下步骤:
[0010]a.建立一个高程Z = O的水平面，将其作为距离面，其中，Z值表示趋势面上的点到参照面的垂直距离；
[0011]b.整理勘探数据，得到一个约束点集，其中每个点的坐标以(X，y, d)表示，d的含义是勘探点到参照面的距离，正值表示勘探点在参照面之上，反之以负值表示；
[0012]c.以约束点集对距离面进行约束；
[0013]d.对距离面进行多次DSI插值，直到满足要求为止，此时距离面上的Z值变换为V ；
[0014]e.复制参照面，成为初始趋势面，并以初始趋势面Z值与距离面的Z'，重新计算趋势面的Z坐标值，形成需要的趋势面。
[0015]进一步的，步骤a中，所述距离面的大小应不小于最终所要得到的趋势面。
[0016]进一步的，步骤d中，所述对距离面进行多次DSI插值，直到满足要求为止，具体包括:对距离面的上的边界点添加X、Y约束，使之在插值过程中保持相对位置不变，即始终使X、Y保持为初始值，以保证最后趋势面与参照面在边界平面投影上是重合的；若对距离面上的边界点添加X、Y、z约束，使之在插值过程中边界的绝对位不变，即始终使X、Y、Z保持为初始值，就可保证最后趋势面与参照面在边界是重合的；
[0017]在进行DSI插值后，距离面的上所有Z值根据约束点数据进行插值，插值的过程就是使得距离面在有勘探点的位置逐步逼近约束点，约束点之间的区域根据DSI算法光滑插值；如果多次DSI插值后，仍有部分区域距离面不通过约束点时，可以将约束点变为控制点，然后再进行几次DSI插值，直至确保距离面通过所有的约束点，距离面上所有点的Z值变为Z'，且保证最后形成的趋势面通过所有勘探点。
[0018]进一步的，步骤e中，所述以初始趋势面Z值与距离面的Z'，重新计算趋势面的Z坐标值的方法是:
[0019]最终趋势面的Z值=初始趋势面Z值+距离面的t值。
[0020]本发明的有益效果是:可以最大程度的利用参照面的已有资料，根据参照面的形状，这个形状凝聚了地质工程师分析和认识，再根据勘探点数据对趋势面局部形态进行插值调整，从而方便、快捷、准确的构建趋势面。
【附图说明】
[0021]图1为距离面Z = 0时约束点集示意图；
[0022]图2为对距离面进行多次DSI插值后的示意图；
[0023]图3为最终趋势面生成示意图。
【具体实施方式】
[0024]本发明旨在提出一种基于DSI插值的三维地质趋势面的生成方法，解决传统技术中三维地质趋势面的生成工作量大，结果不准确的问题。
[0025]本发明基于DSI插值的三维地质趋势面的生成方法，包括如下步骤:
[0026](1)建立一个高程Z = 0的水平面，称为距离面，其Z值也表示趋势面上点到参照面的垂直距离。
[0027](2)整理勘探数据，形成约束点集，每个点的数据以(X，y, d)表示，其中d的含义是勘探点到参照面的距离，正值表示勘探点在参照面之上，反之以负值表示。
[0028](3)以新点集对距离面进行约束。
[0029](4)对距离面进行多次DSI插值，直到满意为止，此时距离面上的Z变换为Z'
[0030](5)复制参照面成为初始趋势面，并根据距离面的Z'值，重新计算初始趋势面的Z坐标值，形成需要的趋势面。
[0031]在步骤(I)中，主要为了产生一个在后续步骤中DSI运算的面对象，其大小应不小于最终所要得到的趋势面，其Z值，也就是趋势面上点到参照面的垂直距离，全部初始化为Oo其含义就是当没有勘探点输入时，参照面和趋势面是重合在一起的，之间的距离为O。这个平面称为距离面。
[0032]在步骤(2)中，主要是对勘探点数据的处理，一般而言勘探点的数据是以空间坐标的方式来表示的，比如(x，y，z)。为了有效利用参照面已有资料，在这一步中需要对勘探点数据进行处理，具体方法就是求出勘探点到参照面的垂直距离d。在GoCAD中可以通过点垂直投影的方法求得d，其他软件如果不提供这种方法，可以取得参照面数据，然后编制程序计算得到d。当距离d为正值时表示勘探点在参照面之上，反之d以负值表示，如图1所示。依次对各个勘探点进行处理后，得到一个新的点集(xl，yl，dl)，(X2，y2，d2)…
[0033]在步骤(3)中，把步骤⑵中得到点集作为步骤⑴距离面的约束条件。
[0034]在步骤(4)中，利用软件提供的DSI插值功能，对步骤(I)中产生的距离面进行DSI插值。具体操作时，可以根据需要再添加适当的约束。首先一般要对边界添加约束，使得边界上的点只能在Z轴方向上移动。如果想要趋势面的边界和参照面的边界重合(如覆盖层底面一样)，则可以对距离面的上的边界点加上控制，使之在插值过程中保持不变，即Z保持为初始值O。实质上的意义就是此处趋势面与参照面的距离为0，也即保证了最后趋势面与参照面在边界上是重合的。其它约束或控制条件可以以此类推得到。在进行DSI插值后，距离面的上所有Z值会根据勘探点数据进行插值，插值的过程就是使得距离面在有勘探点的区域逐步逼近勘探点，勘探点之间的区域根据DSI算法光滑插值。如果多次DSI插值后，仍有部分区域距离面不通过勘探点时，可以把约束点变为控制点，然后再进行几次DSI插值，距离面上所有点的Z值变为Z'，即保证了趋势面与参照面间的距离是随勘探点变化，又可确保距离面通过所有的勘探点，如图2所示。
[0035]在步骤(5)中，需要复制参照面，以此作为初始面，并形成最终要得到的趋势面。复制后的初始面与参照面是重合的。在步骤(4)中经过DSI插值后的距离面上的Z实质上的意义就是趋势面与参照面的距离。趋势面Z值加上距离面上Z值即为趋势面最终的Z值，形成最终趋势面，如图3所示。在GoCAD软件中可以利用其脚本功能进行。
【主权项】
1.一种基于DSI插值的三维地质趋势面的生成方法，其特征在于，包括以下步骤: a.建立一个高程Z= 0的水平面，将其作为距离面，其中，Z值表示趋势面上的点到参照面的垂直距离； b.整理勘探数据，得到一个约束点集，其中每个点的坐标以(x，y，d)表示，d的含义是勘探点到参照面的距离，正值表示勘探点在参照面之上，反之以负值表示； c.以约束点集对距离面进行约束； d.对距离面进行多次DSI插值，直到满足要求为止，此时距离面上的Z值变换为Z'; e.复制参照面，成为初始趋势面，并以初始趋势面Z值与距离面的Z'，重新计算趋势面的Z坐标值，形成需要的趋势面。2.如权利要求1所述的一种基于DSI插值的三维地质趋势面的生成方法，其特征在于，步骤a中，所述距离面的大小应不小于最终所要得到的趋势面。3.如权利要求2所述的一种基于DSI插值的三维地质趋势面的生成方法，其特征在于，步骤d中，所述对距离面进行多次DSI插值，直到满足要求为止，具体包括:对距离面的上的边界点添加X、Y约束，使之在插值过程中保持相对位置不变，即始终使X、Y保持为初始值，以保证最后趋势面与参照面在边界平面投影上是重合的；若对距离面上的边界点添加X、Y、Z约束，使之在插值过程中边界的绝对位不变，即始终使X、Y、Z保持为初始值，就可保证最后趋势面与参照面在边界是重合的； 在进行DSI插值后，距离面的上所有Z值根据约束点数据进行插值，插值的过程就是使得距离面在有勘探点的位置逐步逼近约束点，约束点之间的区域根据DSI算法光滑插值；如果多次DSI插值后，仍有部分区域距离面不通过约束点时，可以将约束点变为控制点，然后再进行几次DSI插值，直至确保距离面通过所有的约束点，距离面上所有点的Z值变为Z'，且保证最后形成的趋势面通过所有勘探点。4.如权利要求3所述的一种基于DSI插值的三维地质趋势面的生成方法，其特征在于， 步骤e中，所述以初始趋势面Z值与距离面的Z'，重新计算趋势面的Z坐标值的方法是: 最终趋势面的Z值=初始趋势面Z值+距离面的t值。
【专利摘要】本发明属于工程地质三维建模领域，其公开了一种基于DSI插值的三维地质趋势面的生成方法，解决传统技术中三维地质趋势面的生成工作量大，结果不准确的问题。该方法包括步骤：a.建立一个高程Z＝0的水平面，将其作为距离面；b.整理勘探数据，得到一个约束点集，其中每个点的坐标以(x,y,d)表示，d的含义是勘探点到参照面的距离，正值表示勘探点在参照面之上，反之以负值表示；c.以约束点集对距离面进行约束；d.对距离面进行多次DSI插值，直到满足要求为止,此时距离面上的Z值变换为Z′；e.复制参照面，成为初始趋势面，并以初始趋势面Z值与距离面的Z′，重新计算趋势面的Z坐标值，形成需要的趋势面。本发明适用于地质三维建模。
【IPC分类】G06F17/50, G06T17/05
【公开号】CN105426618
【申请号】CN201510848538
【发明人】刘仕勇, 石伟明, 田华兵, 黄啸鹰, 崔长武, 张世殊
【申请人】中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月27日