断层约束下网格节点插值时近邻条件数据点的搜索选取方法
【专利摘要】本发明提出一种在断层约束下网格节点插值时近邻条件数据点的搜索选取方法，本方法定义了断层约束下两点之间的连接距离，并规定了点之间的连接准则。本发明中提到的方法仅需断层的平面位置信息，能有效地解决断层约束时的插值问题，将整个研究区域统一考虑，不需要对研究区域按断层分块。克服已有方法在断层尖灭端点处等值线抖动和成束问题，不存在不同块之间的拼接问题。本发明有较高的运算效率和好的绘制效果，能明显改进断层尖灭端点处的等值线质量，不会出现等值线抖动和等值线聚束现象，不需要人为对研究区域分块，方法实现简单，用户人工操作少。
【专利说明】断层约束下网格节点插值时近邻条件数据点的搜索选取方 法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及地质数据等值线自动成图技术，特别是断层约束下等值线自动绘制 中，网格节点插值时近邻条件数据点的搜索选取方法。
【背景技术】
[0002] 在石油地质勘探研究中，对复杂地质区域进行构造建模和绘制等值线时，常常会 遇到断层约束下的插值问题。
[0003] 等值线的生成通常由研究区域网格化、等值线追踪、等值线绘制和等值区域颜色 填充等几步组成。研究区域网格化是等值线生成的基础，它包括设置条件数据，即研究区 域的原始采样点、确定研究区域、建立网格，即矩形网格或三角网格和网格节点插值等几部 分。其中，网格节点插值是关键，是等值线自动绘制的基础。插值结果直接影响等值图的效 果。地质层面建模情况类似，也需构建网格，进行网格节点插值。
[0004] 在断层约束下，要生成合理美观的等值线图必须解决好两个问题：第一是断层约 束下的网格化问题，即如何建立网格，及网格节点插值中如何处理断层约束的问题，第二是 等值线追踪算法，主要是在断层附近如何处理等值线的问题。本发明针对第一个问题，即断 层约束下的网格节点插值问题，特别是断层约束下插值条件数据点的选取方法。
[0005]目前已有的断层约束等值线分析绘制方法中，如中国发明专利申请 CN201110220729. 6、中国发明专利申请CN 200510066109. 6、中国发明专利申请 CN201010582907. 5和中国发明专利申请CN 201110322527. 2等涉及到等值线的绘制，但没 有涉及断层约束下插值时条件数据点的选取方法。或采用插值时仅在在断层同侧选取条件 数据点，此时断层完全隔断信息。
[0006] 文献《克里金地质绘图技术》1995年5月石油工业出版社250-262页中，提及网格 化过程的四种处理断层的方法：分块法、断面法、层位复原法和断层轨迹法。分块法和断层 面法假定断层两边点不相关，用断层把研究区域分成不同区块分别处理，最后采用专门手 段合并各块得到统一的等值图。层位复原法与断层轨迹法采用不同的近似手段考虑断层两 边点的相关性。前三种方法人工干预多，程序实现复杂。断层轨迹法没有人工干预，但两点 之间连接距离受断层影响很大，且计算复杂。
[0007] 文献《海洋测绘》2005年第3期70页的文章"等高线自动绘制中断层处理的新方 法"和文献《测绘工程》2005年第4期46页的文章"一种等高线自动绘制中断层处理的新 方法"结合了分块法与断层恢复法的断层处理方法，在实际应用中断层轨迹线端点附近及 部分分块边界线两侧的等值线会出现不合理的抖动。此不同于本发明所给方法。
[0008] 文献《计算机应用研究》2010第8期3144页的文章"带断层线的等值线生成方法" 提出一种新的分块方法，但是并没有解决分块法的不足。文献《计算机工程与应用》2011第 33期198页的文章"约束TIN生成带断层等值线图的方法"采用约束Delaunay三角网处 理断层，提出趋势面递归插值方法估计断层节点的高程，采用三点趋势面插值，即为平面插 值，在一次递归搜索中，所有动态数组中的网格节点实际位于同一平面，变化单调，甚或出 现不合理的转折。
[0009] 由于断层的分布和结构的复杂性，断层约束下等值线的绘制中经常有下列问题出 现：
[0010] (1)采用分块法处理时，相邻两个分块的部分边界线可能不是断层，一个区块内数 据少，一个区块内数据较多时，在这部分边界线两侧的等值线常常会出现不合理的抖动；
[0011] (2)当断层附近数据点较少，生成等值线变化生硬，甚或出现不合理的转折；
[0012] (3)在断层轨迹线端点附近，出现不合理的汇聚在端点处一束等值线或抖动等值 线.
[0013] (4)人工参与较多，速度慢，自动绘制图形算法实现复杂。
[0014] 导致这些问题的主要原因是在网格化过程中对断层与条件数据点的关系模型假 设，即断层如何影响条件数据点对目标网格节点的贡献，以及插值网格节点时条件数据点 的选取方法。
【发明内容】
[0015] 本发明的目的是建立断层约束下网格节点插值时近邻条件数据点的搜索选取方 法。
[0016] 插值是用目标点周围的近邻观测数据点（也称作条件数据点），估计该目标点。若 研究某一区域化变量Z(X)的变化规律，在一系列观测点 Xl，x2，…，Xn处测得区域化变量的 值分别为Z(Xl)，Z (X2)，…，Z(Xn).若在区域内某一位置Xtl处的变量Z(X tl)未知，欲对此位 置变量进行估计，估计值常用近邻点的变量观测值的加权和来表示，其形式如下：
[0017]
【权利要求】
1. 一种断层约束下网格节点插值时近邻条件数据点的搜索选取方法，模型假设断层不 完全隔断信息，规定两点之间的连通规则，旨在保证两点连接时其连接折线不穿越断层，即 不与断层线段相交；当两点的连线与断层线相交时，这两点经过一些满足特定要求的断层 线节点，形成一条折线，把这两点连接起来，这条折线称为两点之间的一条连接折线；连接 折线由一系列线段构成，折线上的每一条线段有两个端点，称线段上的两个端点是可直接 连通的；采用Dijkstra方法最短路径算法找出两点之间的长度最短连接折线，称这条最短 连接折线的长度为两点之间的连接距离； 一种断层约束下网格节点插值时近邻条件数据点的搜索选取方法包括以下步骤： 第一步，预处理条件数据，该步骤包括如下子步骤： 子步骤一：根据条件数据输入次序，建立条件数据点索引； 子步骤二：搜索条件数据点的最小和最大X，Y坐标，记为MinX，MaxX，MinY和MaxY^ 定矩形区域作为研究范围； 子步骤三：把数据规格化，即把条件数据点投影到一个能满足计算精度要求的初始投 影区域，生成研究投影区域； 子步骤四：将研究投影区域进行网格参数可调的三角或矩形网格划分，建立网格节点 索引； 第二步，处理断层数据，该步骤包括如下子步骤： 子步骤一：根据断层输入顺序，分别建立断层、断层边及断层节点索引；子步骤二：采 用与第一步规格化条件数据相同的标准，规格化断层数据；建立断层节点之间的直接连通 矩阵； 第三步，按网格节点索引，选取到网格节点的连接距离最短的η个近邻条件数据点，该 步骤包括如下子步骤： 子步骤一，顺序指定一个网格节点为目标节点； 子步骤二：按条件数据点索引，选取一个近邻条件数据点，建立目标网格节点、当前条 件数据点，和所有断层节点之间的直接连通距离矩阵，用Dijkstra最短路径算法计算目标 网格节点与当前条件数据点的连接距离； 子步骤三：按各条件数据点到目标节点的连接距离的大小，取距离目标节点最近的η 个条件数据点，作为估计目标网格节点的近邻条件数据点。
【文档编号】G06F17/30GK104317886SQ201410568717
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月23日 优先权日:2014年10月23日
【发明者】姬战怀, 严胜刚, 张莲叶 申请人:西北工业大学, 西安科技大学, 西安石文软件有限公司