基于复杂边界约束的多级细分网格曲面拟合方法技术

本发明专利技术公开了一种基于复杂边界约束的多级细分网格曲面拟合方法，包括如下步骤：二维矩形网格的生成；约束边界在层位曲面细分网格上作投影；层位曲面网格点插值；层位曲面三角网拟合。本发明专利技术的积极效果是：适用于各种应用的空间曲面拟合的解决方案，对各种层位数据具有很好的兼容性；支持各种复杂边界约束条件，具有很好的适应性；支持层位曲面拟合的各类应用，具有很好的通用性；利用多级网格嵌套的思路，既保证了层位插值精度，又解决了插值精度和人机交互速度的矛盾；通过解决网格与细分网格之间的三角化存在的问题，实现了曲面内部的无缝拟合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于三维地质建模
，特别涉及一种。
技术介绍
在石油工业中，面临的一个严峻问题是如何寻找规模小而埋藏深的油气田，并且改造现存油田、延长现存油田的产油寿命。油气勘探的主要方式是通过人工地震产生的地震波在地质构造中的传播，来重构大范围内的地质构造，并通过测井数据了解局部区域的地层结构，探明油藏气藏位置及其分布，估计蕴藏量及其勘探价值。由于钻井费用昂贵，所以不允许盲目钻井开发。为此，首先必须进行准确快速的油气资源评价，再在油气资源评价结果的基础上进行油气资源的开发。于是，地震数据和测量数据能否得到有效解释便成为 正确定位矿藏位置和提高钻井成功率的关键。三维地质建模就是利用计算机建立三维地质模型对三维地震数据进行描述、重构，并在三维空间显示，帮助地质勘探人员能对原始数据做出正确解释，得到矿藏是否存在、矿藏位置及其储量大小等信息，从而提高钻井的准确率和成功率。三维地质建模已经成为油气勘探开发一体化中的重要环节，同时也是实际应用研究中一个生机勃勃的重要领域。然而，地质勘探结果大多反映在一些离散不规则分布的数据点上，为了通过这些离散数据建立起区域性连续的整体模型，需要利用插值和逼近的曲面处理方法。曲面插值是严格地通过给定的数据点来构造曲面，并根据原始数据点的值来插补空白区的值；这类方法不改变原始数据点值。而曲面逼近则是利用相对简单的数据曲面来近似构造复杂的地学曲面，根据一定得数据准则，使所给出的数据曲面最大限度地逼近地质曲面；通过拟合处理的曲面，原始数据点一般有所改变，所以曲面逼近的结果往往会取得平滑的效果。曲面的插值与逼近统称为曲面拟合。在地质曲面构造中运用较多的插值和逼近方法包括按近点距离加权平均法、按方位取点加权法、双线性插值法、移动曲面插值法、二元三点插值法、Kriging插值法和三次样条函数拟合法、趋势面拟合法、加权最小二乘拟合法等。自然界地质结构具有复杂性，地质层位中存在着各种复杂的断层结构，例如逆断层、正断层、垂直断层等，这就加大了地质层位曲面拟合的难度。近几十年来，关于复杂边界约束的曲面拟合方法，已经有多种算法被提出来，但由于应用问题的千差万别，数据量大小不同，对连续性和精度的要求也不同。然而，基于复杂边界约束的曲面拟合方法始终是地质学家和计算机科学家关注的热点问题。与本专利技术相关的现有技术包括基于边界约束网格曲面拟合的方法有很多种，我们按照约束边界的类型主要分为以下两种方法(1)矢量边界约束；(2)标量边界约束。这里提到的边界我们可以描述成一系列具有三维坐标的点组成的折线或者多边形，用来约束曲面的边界。这里介绍的两种方法都是基于网格化思想来实现的。首先，在选定的平面方形区域建立局部坐标系，并对该平面区域进行等分栅格化，形成平面矩形网格；然后，利用平面区域中已知点来计算矩形网格点的深度值，这样区域中的网格点具有了坐标系的三维坐标；最后，根据约束边界将矩形网格划分成三角网格，从而拟合成曲面。在处理曲面边界时，矢量边界约束方法是将边界矩形网格点和矢量边界点直接连接成三角网格；而标量边界约束方法是将约束边界投影到矩形网格点上，以这样的网格点作为边界生成三角网格。对于简单边界约束情况，这两种方法基本上都能达到预期效果。然而，对于复杂边界约束情况(多个约束边界距离很近，甚至有交叉)，两种方法都存在问题和缺陷。对于第一种方法，假设当多个相交叉的约束边界出现在一个矩形网格内时，生成三角网格要求的算法复杂度相当地高，甚至难以解决。对于第二种方法，当曲面边界精度要求很高时，虽然我们可以将矩形网格划分得更加细密以达到精度要求，但是这种对整个区域的网格划分方法，如果应用在较大范围的曲面拟合会在极大程度上增加内存的开销，因此难以满足高精度边界的要求。以上现有技术的不足是算法自身存在缺陷导致的，于是提出一种新的高效率、高 精度曲面拟合算法是非常有意义的。基于三维地质建模等多种应用的要求，本专利技术提出了，以解决不同情况下的应用需求。当前国内外针对层位曲面拟合方案有很多，也有相当多的成熟软件产品。但是就目前来说，这些方案对于国内石油地质勘探来说，有其局限性，比如只是针对某一特定的应用，比如生成等值线，还原地质盖帽，三维成块等，而没有可以通用于各种应用方案；或者不支持某些复杂的边界约束条件。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺点，本专利技术提供了一种。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种，包括如下步骤步骤一、二维矩形网格的生成；步骤二、约束边界在层位曲面细分网格上作投影I)根据网格精度要求生成矩形初级网格；2)根据边界精度要求来确定细分总次数；3)根据第2)步中确定的网格细分总次数来处理约束边界线；4)对每个初级矩形网格进行细分；5)处理完所有初级矩形网格后，将约束边界线投影到细分网格上，计算出约束边界线经过的细分网格中最靠近交线的网格点，并将这些网格点依次连接，得到与约束边界线近似的折线；步骤三、层位曲面网格点插值；步骤四、层位曲面三角网拟合。与现有技术相比，本专利技术的积极效果是本专利技术提供了一种复杂边界约束条件下，适用于各种应用的空间曲面拟合的解决方案，具体表现如下I)对各种层位数据具有很好的兼容性，不管是稀疏还是密集的离散点数据，或者是侧线数据等，本专利技术方法都能很好地拟合曲面。2)支持各种复杂边界约束条件，包括多重逆断层情况，具有很好的适应性。3)支持层位曲面拟合的各类应用，如等值线生成、成块、射线追踪等，具有很好的通用性。4)利用多级网格嵌套的思路，既保证了层位插值精度，又解决了插值精度和人机交互速度的矛盾。5)解决了三维地质建模中复杂地形下的层位曲面重构问题，为等值线绘制、地质成块等提供了新的思路。6)适用于各类离散点或者侧线数据，对数据的要求不高。 7)适合三维地质建模和二维层面绘制中的多种应用，具有很好的通用性。8)通过解决网格与细分网格之间的三角化存在的问题，实现了曲面内部的无缝拟八口 ο附图说明本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中图I是本专利技术方法的流程示意图；图2是多级细分网格上的约束边界投影示意图；图3是网格点插值示意图；图4是二角网格的生成不意图。具体实施例方式先对一些基本的地质结构和方案用语进行定义点是指地层面和断层面形态的控制点或与模型边界相交点，X、y为平面坐标控制量，z为垂直方向空间控制量。点是描述地层面和断层面形态的基础数据，实际中根据需要可在此基础控制点上进行插值，形成新的控制点，更有利于描述地层面和断层面。三角形是指由地层面或断层面上相邻的三个点相连而成的三角形，不允许跨越地层面和断层面。用三角形面描述地层面和断层面遵循的基本原则是一方面，要使三角形尽可能接进正三角形，避免狭长的三角形，这样有利于模型的数值处理；另一方面，根据地层面或断层面的变化情况，由已知控制点进行插值生成新的三角形网格点，在变化大的地方加密三角形网格，以更准确地描述界面的变化。面是指由一个或多个相邻的地层面三角形或断层面三角形组成，面的最小单元是三角形，面代表局部的地层面或断层面。地质块是指由地层面、断层面和边界面围成的具有相同速度、密度属性的三维空间封闭地质单元。层位是指在地层层序中的某一特定位置，地层的层位可以是地层单位的界线，也可以是属于某一特定时代的标志层等。断层地壳岩层因受力达到一定强度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于复杂边界约束的多级细分网格曲面拟合方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、二维矩形网格的生成；步骤二、约束边界在层位曲面细分网格上作投影：1）根据网格精度要求生成矩形初级网格；2）根据边界精度要求来确定细分总次数；3）根据第2）步中确定的网格细分总次数来处理约束边界线；4）对每个初级矩形网格进行细分；5）处理完所有初级矩形网格后，将约束边界线投影到细分网格上，计算出约束边界线经过的细分网格中最靠近交线的网格点，并将这些网格点依次连接，得到与约束边界线近似的折线；步骤三、层位曲面网格点插值；步骤四、层位曲面三角网拟合。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁才，岳鹏飞，胡光岷，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：