一种考虑产状和拓扑的复杂地层层序自动修正与连接方法

本发明涉及地质领域内对于数据的调整连接，具体而言，尤其涉及一种考虑产状和拓扑的复杂地层层序自动修正与连接方法。

背景技术：

1、在三维地质模型构建过程中，由于复杂地质构造运动形成的地层倒转、褶皱、节理等现象，传统的地层层序确定及连接方法对相邻钻孔的地层对应考虑不足，从而导致三维模型地层连接不合理。然而，地层层序的连接合理性直接关系到从钻孔构建地质剖面的准确性，也直接影响了对依赖于地层层序的建模方法构建的地质模型的合理性。目前已有的地层层序连接方法主要有复杂地层情况(地层倒转、缺失、重复等)分类处理、子钻孔递归方法等。

2、目前广泛使用的钻孔地层层序连接方法为复杂地层情况(地层倒转、缺失、重复等)分类处理。具体来说，首先识别钻孔分层中的倒转、缺失、重复等特殊情况，将同一岩性中倒转、缺失、重复与正常情况加以区分；其次，通过添加零厚度层，从而统一钻孔的地层序列，构建各钻孔分层间的对应关系，从而降低存在复杂地层情况的地层连线错误率。该类方法可以解决简单的倒转情况，对于复杂的倒转现象存在零厚度层插入位置的二义性和倒转地层判定的二义性。

3、钻孔地层层序连接方法还可以通过子钻孔递归思想实现。利用表面建模方法，自下而上确定地层层序并逐层创建三维地层模型。该思想适应地层尖灭、地层超覆、透镜体等复杂地质构造，但对于地层层序的确定及含倒转地层的情况考虑欠佳。

4、总的来说，已有的地层连接方法多为依据钻孔采样点的空间关系，引入“子钻孔”、“零厚度层”等方法进行地层划分。这些方法在零厚度层插入位置的二义性、倒转地层判定的二义性方面效果欠佳，且算法复杂、对于地层层序连接的表达不够直观、直接。除此之外，已有方法多为利用钻孔的垂向分布特点充分考虑钻孔及地层的分布区间、空间关系、钻孔节的拓扑关系等等，未能充分利用多个钻孔构成的地层的水平分布特点考虑地层的产状信息。因此，对于含倒转、缺失、重复等复杂地层情况，且地层产状差异较大的钻孔数据，以上技术方法均不足以用简单、直观地进行地层层序的自动连接，且无法充分解决零厚度层插入位置的二义性、复杂地层判定的二义性等问题。

技术实现思路

1、根据上述背景技术中提到的技术问题，而提供一种考虑产状和拓扑的复杂地层层序修正与连接方法，引入有向图的概念，综合考虑地层产状和拓扑关系，自动修正和连接适用于含倒转等复杂地层的地层层序，方便后续建模算法的使用。本发明采用的技术手段如下：

2、一种考虑产状和拓扑的复杂地层层序修正与连接方法，包括下述步骤：

3、步骤1：获取每一个地层mi的点集合pi，所有地层的点集合构成总的点集p＝{pi,i＝1,2,...,l}；

4、步骤2：通过引入主成分分析方法计算每一个地层的点集合pi的产状li＝{li1,li2,li3}、半长hi＝{hi1,hi2,hi3}；设所有地层的产状集合为l＝{li,i＝1,2,...,m}，所有地层的半长集合为h＝{hi,i＝1,2,...,m}；

5、步骤3：半长hi升序获得地层序列s＝{si,i＝1,2,...,m}；

6、步骤4：考虑产状与拓扑的地层层序修正与连接；循环地层序列s，找到当前地层编号si(i<m)；

7、步骤5：计算当前地层编号si的拟合平面planei＝{ni,di}；

8、步骤6：基于产状约束的地层层序修正，用当前地层编号si产状li重新划分地层sj(i<j<m)；

9、步骤7：地层接触关系构建有向图g(v,e)；

10、步骤8：通过有向图的深度优先搜索算法判断有所述向图g(v,e)是否为有向无环图；如果g(v,e)不是有向无环图，则令si＝si+1，返回步骤5；如果g(v,e)是有向无环图，则至步骤9；

11、步骤9：拓扑排序获得拓扑序列t＝{ti,i＝1,2,...,m}。

12、进一步地，所述步骤1中，设若干个钻孔组成钻孔集合z＝{zi,i＝1,2,...,n}，每一个钻孔都有若干钻孔节jzi＝{jij,j＝1,2,...,k}；钻孔集合z共计m个地层m＝{mi,i＝1,2,...,m}，i表示地层的编号；针对每一个地层mi，循环每一个钻孔zi的每一个钻孔节jij，如果钻孔节jij的地层名等于地层mi，则计算钻孔节jij的中心点p，并将中心点p放入地层mi的点集合pi中。

13、进一步地，所述步骤3包括以下步骤：

14、步骤3.1：计算每一个地层mi的点集合pi的半长hi＝{hi1,hi2,hi3}的最小值，作为此地层mi的最小半长hi,min＝min(hi1,hi2,hi3)；

15、步骤3.2：采用冒泡排序算法，将所有地层的最小半长hi,min按照升序排序，获得所有地层的升序的最小半长集合h+＝{hi,min,i＝1,2,...,m}；

16、步骤3.3：建立空的地层序列集合s＝{si,i＝1,2,...,m}；按照所有地层的升序的最小半长集合h+的顺序，将h+所对应的地层编号i加入集合s中，即si＝i。

17、进一步地，所述步骤5中，从所有地层的产状集合l中获得被划分地层编号si所对应的产状集合li＝{li1,li2,li3}以及点集合pi；拟合平面planei的法向量ni＝li3＝{a,b,c}，其中，a,b,c分别表示向量ni在xyz三个方向的分量；已知点集合pi中的点全部位于拟合平面上，拟合平面与原点的距离di根据空间平面方程ax+by+cz+d＝0计算。

18、进一步地，所述步骤6包括以下步骤：

19、步骤6.1：提取sj(j>i)点集合pj；从所有地层的点集合p中获得被划分地层编号sj所对应的点集合pj；获取被划分地层编号sj的地层名namej；定义新的地层名new_namej，令所述新的地层名等于namej加当前地层编号si；

20、步骤6.2：计算集合pj中分别位于planei正侧和负侧的点数num1,num2；令num1＝0,num2＝0；循环集合pj中的点p＝(x,y,z)，将p带入空间平面方程函数f(p)＝ax+by+cz+d；如果f(p)大于0，则num1加1；如果f(p)小于0，num2加1；

21、步骤6.3：判断是否num1>0,且num2>0；如果否，令sj＝sj+1，返回步骤6.1；如果是，将planei负侧点对应钻孔节jij赋予新地层名new_namej，令sj＝sj+1，返回步骤6.1。

22、进一步地，所述步骤7还包括以下步骤：

23、步骤7.1：重新计算钻孔集合z的地层总数m；钻孔集合z共计m个地层m＝{mi,i＝1,2,...,m}，i表示地层的编号；

24、步骤7.2：定义有向图g(v,e)，其节点总数为m；令所述有向图的节点集合v＝s＝{si,i＝1,2,...,m}；

25、步骤7.3：循环每一个钻孔zi的每一个钻孔节jij(j>0)；

26、步骤7.4：获取钻孔节jij与其上的钻孔节jij-1所对应的地层编号sj和sj-1，并将边ei＝<sj-1,sj>加入边集合e＝{ei,i＝1,2,...,n}中。

27、进一步地，所述步骤9中采用kosaraju-sharir算法对有向图g(v,e)进行拓扑排序

28、较现有技术相比，本发明具有以下优点：

29、本发明充分利用多个钻孔构成的地层的水平分布特点，通过产状约束进行地层层序的修正。除此之外，本文也充分利用钻孔的垂向分布特点考虑地层间的拓扑关系，通过有向图直观、便捷地进行地层层序的连接。本发明提供的一种考虑产状和拓扑的复杂地层层序修正与连接方法，结合了有向图和产状约束，简单、直观地进行地层层序的自动连接，为三维地质建模中地层连接提供依据。

30、与现有技术相比，本发明提出的技术方案中，以产状为约束对地层进行修正，引入有向图进行地层层序的确定，既可以充分利用多个钻孔构成的地层的水平分布特点，也可以充分利用钻孔的垂向分布特点考虑地层间的拓扑关系，简单、直观地进行地层层序的自动连接，解决了地层层序中零厚度层插入位置的二义性，减少地层对应的错误率，减少建模过程中人工干预的工作量，从而提高建模速度和精度，为三维地质建模中地层连接提供依据。