山地三维地质体建模方法及综合地学信息演示系统的制作方法
【技术领域】：
[0001] 本发明设及一种=维地质体建模及演示。尤其适用于山地环境下的地质体模型的 快速构建及包括地质、钻探、地震等综合地学信息立体演示。
【背景技术】：
[0002] 传统的表示地质勘探成果方法主要通过地质图和地质剖面图等二维图件，难W直 观、生动地对地质体进行=维表达和演示，从而给地质工作者带来诸多困难。随着地质勘探 的不断深入，人们对地质体了解的需要日益增加，通过计算机可视化技术对地质体进行= 维建模和立体演示，成为当前地学领域的热点和难点之一。
[0003] 对于地形起伏简单的山地区域=维地质体建模，其实现容易。而对于地形复杂的 山地区域=维地质建模，其实现困难。目前，CN103236088A公开了《基于复合网格的=维地 质体构造建模方法与系统》，该专利采用复合网格，使用四面体填充。其建模方法所采用的 数据源为钻探数据，对于钻探数据密集情况下的矿山建模可W采用该方法。对于区域地质 建模，由于没有或很少有大量的钻探数据，因此该建模方法使用受到了很大限制。 CN101051394公开了《一种基于地球物理场数据的地质体=维可视化系统》，该专利采用四 面体模型对现有的高密度电法数据和大地电磁测深数据进行=维地质体构造。其建模方法 所采用的数据源为高密度电法数据和大地电磁测深数据，无法实现通过地震勘探W及其他 地球物理方法及地质方法获得的地质体数据的建模保证地质要求。另外上述专利均采用了 四面体模型，没有针对研究区域地质体的复杂性有针对性的采用相适应的体模型构造，虽 然可W表示复杂=维地质体，因模型数据量大，不利于快速的进行模型交互设计、调整和显 示，难W满足山地区域=维地质体的快速建模需求。此外，在模型及综合地学信息展示方 面，上述专利仅支持地质体模型演示，而本质上地质、钻探、地震及其他地球物理数据均存 在相关性，依靠一种或少量几种数据源建模又存在多解性，为了获得更可靠的地质体模型， W及支持多种地球物理实验方法的对比研究及地球物理仪器比对研究，需要一种基于地 质、钻探、多种地球物理数据的多元地学信息建模方法及演示系统，目前还没有运样的技 术。
【发明内容】
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[0004] 本发明的目的就在于针对现有技术的不足，提供一种适用于山地=维地质体建模 方法及综合地学信息演示系统，尤其适用于山地地质体。可W快速的实现对山地地质体的 S维模型的快速构建W及与综合地学信息的同时演示。
[0005] 本发明的主要思想是:首先，捜集研究山地区域的多元数据，即综合地学信息，具 体包括地质、钻探、地震、电法、遥感等数据，依据上述资料建立=维地质体解释结果。其次， 定义默认的=维地质体模型精度，依据该精度获得=维地质模型的点模型，使其满足精度 要求，同时有效减少了计算机负荷，从而提高了 =维模型的演示速度。再次，建立面模型和 体模型，其中面模型可W采用Delaunay =角网，体模型采用=棱柱模型，对地表起伏简单的 山地区域直接采用=棱柱模型，对地表起伏复杂的山地区域，=棱柱模型会进行自动蚁变， 可蚁变为金字塔模型、不规则四面体模型W及平面模型，具有很高的自适应性，从而可W提 高系统的=维建模速度。最后，结合研究区域的综合地学信息与所建立的=维地质模型进 行综合立体演示。
[0006] 本发明是通过W下技术方案实现的：
[0007] 山地=维地质体建模方法及综合地学信息演示系统，包括W下步骤：
[0008] a、捜集研究山地区域的多元数据，即综合地学信息，具体包括地质、钻探、地震、电 法、遥感等数据。通过对上述数据联合解释，获得=维地质体解释结果；
[0009] b、建立点模型，针对=维地质体的模型精度要求，建立水平网格，其中单位网格为 正方形，定义正方形边长为-^，其中妍为模型精度，代表单位面积内模型所包含的点 数，％=1意味着模型在水平面方向上每平方米包含一个点；
[0010] C、不妨设S维地质体由浅及深包含的地层分界面数为n，则该模型包含n-l个地 层，设水平网格数为1〇,将水平网格分别投影到各分界面，则各水平网格中屯、点位置在各分 界面上的投影点集合记为P = Pi U P2 U…U Pi U…U Pn,其中为Pi为第i个分界面点集，i e [l，n]，Pi={Vi,j| j = l，2,…lo}，Vi,j代表第i个分界面中的第j个点，je[l，lo]。根据步骤a 获得的解释结果定义Vi J，用^维空间坐标表示为Vi J= {(Xi J，yi J，Zi J)}，P即是S维地质 体的点模型；
[0011] d、建立基于DelaunayS角剖分的S维地质体面模型，所谓面模型即对每个地层分 界面建立空间=角网，该=角网由若干=角形连接而成，分界面上的全部点均在=角网的 各顶点上。构建〇61曰1111曰7立角网有多种算法，本专利采用逐点插入法，具体方法如下：
[0012] dl、定义集合Rj={Mj| ^' = 1，2，...1日}為代表二维点集，可表示为心={(化^，71,^)}， 构建超级A ABC，使Rj的全部顶点均在A ABC内部。先插入点Mi，连接AMi、BM谢CMi得到；个； 角形：A ABMi、A BCMi和A ACMi，则当前立角网由上述立个立角形组成；
[001引d2、插入点M2,若M2落在某一个立角形内部，不妨设该立角形为AA'B'C'，贝赠接A' M2、B'M2 和(：'12，在立角网中删除 AA'B'C'，加入 AA'MsB'、AB'MsC'和 AA'MsC';若 M2 落在某 一个S角形边上，不妨设该边为A"B"则S角网内一定存在A A"B"C"和A A"B"D"，连接C"M2 和D" M2，在；角网中删除 A A" B" C"和 A A" B" D"，增加 A A" D" M2、A D" B" M2、A A" C" M2 和 A C" B" M2；
[0014] d3、类似地插入M3…Mio所有点，则得到一个平面超级兰角网，设其兰角形的个数为 111，则该平面^角网记为1=巧1<|1^=1，2，。'111};
[0015] d4、将T投影至各分界面上得到对应不同分界面的空间S角网，记为S = Si U S2 U… U Si U…U Sn,其中Sr-Sn为对应n个分界面的n个空间；角网，其中第1层；角网Si由m个空 间=角形组成，每个空间=角形顶点的X、y坐标与其对应的平面=角形顶点的X、y坐标一 致，其Z坐标为对应的平面=角形在各分界面投影的Z坐标，S即为=维地质体面模型；
[0016] e、建立基于=棱柱的体模型，在上述面模型中选取由浅部起第一分界面的空间= 角网Si内任一S角形，不妨设其S个顶点为巧4、和吟。.，，其中山、Cb和Cb为分界面相应顶 点序号，其中dlE [1, 10]、d2E [1, 10]、d3E [1, 10];再选取其下一分界面对应的S角形，不妨 记顶点坐标为吃却、和叮,/1 ;分别连接叮,/,和Ka 得到S棱柱 K,//w/w，，根据地质解释结果对立棱柱进行地层属性填充，类似地可完成第 一分界面和第二分界面之间所有的=棱柱填充，从而得到第一个地层的体模型；
[0017] f、用步骤e中得到第一层体模型的方法填充其余n-2个地层，从而完成整个；维地 质体模型的构建；
[0018] g、地质体S维模型演示，主要包括W下gl-g6内容；
[0019] gl、地质体S维模型的演示可通过S种途径，具体分为PC客户端，Web浏览器和移 动客户端；
[0020] g2、模型演示可选择不同的显示方式，具体包括点模式，线模式和体模式；
[0021] 的、支持对地质体=维模型进行平面切割；
[0022] g4、支持对地质体S维模型进行柱体切割；
[0023] g5、支持对地质体=维模型进行虚拟钻孔提取；
[0024] g6、上述演示均可通过鼠标滚轮，实现对当前模型的放大和缩小；
[0025] h、地质体S维模型与综合地学信息同时演示，主要包含hl-h3内容；
[0026] hi、地质体S维模型与单一地学信息同时显示，从数据库中调用钻孔信息，地震勘 探信息、电法勘探信息、磁法勘探信息等其中一种，根据地学数据对应的大地坐标与=维地 质体模型同时显示；
[0027] h2、地质体S维模型与多元地学信息同时显示，从数据库中调用钻孔信息，地震勘 探信息、电法勘探信息、磁法勘探信息等多元地学信息，根据地学数据对应的大地坐标与= 维地质体模型同时显示；
[0028] h3、支持用一模型区域内不同仪器信息对比显示。
[0029] 有益效果:经试验，本发明能够利用地质、钻探、包括地震勘探等地球物理方法获 得的多元数据建模，由于多元数据之间可W进行互相约束，能够增加=维模型的可靠性。采 用=棱柱模型，能够根据模型的复杂程度，自适应地改变=棱柱形态，适应变化的建模需 求。本发明具有建模速度快，擅染速度快，不仅适用于山地地质的=维建模，同样适用于非 山地地质的=维建模;在演示方面，能够支持实现=维地质模型与综合地学信息的单独显 示、同时显示及比对显示要求。在具体地质应用方面，本发明可应用于矿区建模、区域地质 建模;在地球物理方法应用方面，本发明支持包括地震勘探等多种地球物理数据建模，可用 于地球物理方法联合解释及地球物理建模和演示；在应用领域上，本发明可用于地质及地 球物理实验教学和实习，也可用于多种地球物理方法比对实验研究。由于地学仪器及方法 不断进步，当前地质建模已经进入多元数据建模阶段，本发明在今后的各种W地质建模W 及=维地质及地球物理模型演示方面发挥更大的作用。
【附图说明】：
[0030] 图1山地=维地质体建模方法及综合地学信息演示系统结构框图 [0031 ]图2山地=维地质体建模方法及综合地学信息演示系统构架图
[0032] 图3 DelaunayS角剖分过程示意图
[0033] 图4山地地质体S维模型展示图
[0034] 图5山地地质体S维模型平面切割效果图
[0035] 图6山地地质体S维模型柱体切割效果图
[0036] 图7山地地质体S维模型虚拟钻孔效果图
[0037] 图8山地地质体S维模型与单一地学信息同时展示效果图
[0038] 图9山地地质体S维模型与多元地学信息同时展示效果图
[0039] 图10不同仪器比对信息展示效果图
【具体实施方式】：
[0040] 下面结合附图和实施例做进一步的详细说明：
[0041] 山地=维地质体建模方法及综合地学信息演示系统，包括W下步骤：
[0042] a、捜集研究山地区域的多元数据，即综合地学信息，具体包括地质、钻探、地震、电 法、遥感等数据。通过对上述数据联合解释，获得=维地质体解释结果；
[0043] b、建立点模型，针对=维地质体的模型精度要求，建立水平网格，其中单位网格为 正方形，定义正方形边长为-^，取A=I; Wo
[0044] C、将水平网格分别投影到各分界面，则各水平网格中屯、点位置在各分界面上的投 影点集合记为P = Pi UP2 U…UPi U…P7,其中为Pi为第i个分界面点集，ie [1，7] ,Pi= IViJ j = 1，2，…1036}，Vi,^戈表第i个分界面中的第j个点。根据步骤a获得的解释结果定义Vi, J， 用S维空间坐标表示为Vij = {(Xij，yij，Zij)}，P即是S维地质体的点模型；
[0045] d、建立基于D