一种沉积地层复杂构造三维地质模型拼接方法

摘要

本发明涉及地质建模技术领域，具体公开了一种沉积地层复杂构造三维地质模型拼接方法，包括采集、清洗收集到的原始数据，确定建模参数；在服务器上根据建模参数创建数据模型大工区；根据原始数据，在数据模型大工区新建地层和断层；根据标准分幅将数据模型大工区划为多个子工区，结合原始数据设置各子工区地层的有效层，确定对应子工区的地层沉积序列；多人同时在数据模型大工区上下载子工区的模型数据至本地，分别完成三维地质模型构建，并将所有子工区三维地质模型回传到所述数据模型大工区对应位置上；在数据模型大工区上，对各相邻的子工区三维地质模型进行拼接。本方案能够实现多人同步建模，提高了建模的效率。

说明书

技术领域

本发明涉及地质建模的技术领域，具体涉及一种沉积地层复杂构造三维地质模型拼接方法。

背景技术

为了实现对地质条件的准确直观的分析，三维地质建模技术随之应运而生，并且，三维地质模型在地质工作中扮演着越来越重要的角色。地质工作的三维数字化不仅可以直观地展示地质状况，还能够辅助和支持地质行业的技术决策，为地质工作研究提供三维数据支撑。通过三维地质建模工作，可以为之后遇到的各类复杂地质问题提供重要的地质数据，同时也可以为城市规划、建设等提供丰富的地质信息。

现有的三维地质建模通常都是在同一时间里只能利用一位操作人员进行三维地质建模，但是在实际的三维地质建模时，需要建模的范围比较大，对于操作人员来说要完成整个三维地质建模所需要的时间比较长，同时对应的建模效率也不是很高。

因此，急需一种沉积地层复杂构造三维地质模型拼接方法，能够实现多人同步建模，提高对应的建模效率。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种沉积地层复杂构造三维地质模型拼接方法，能够多人同步建模，提高建模的效率。

本发明提供的基础方案：一种沉积地层复杂构造三维地质模型拼接方法，包括以下步骤：

数据整理步骤，采集、清洗收集到的原始数据，确定建模参数；

数据模型大工区创建步骤，在服务器上根据建模参数创建数据模型大工区；

地层及断层初建立步骤，根据原始数据，理清数据模型大工区范围内的构造形态特征及地层展布情况，在数据模型大工区新建地层和断层，其中地层按上新下老的关系排列，形成对应的地层格架；

子工区创建步骤，根据标准分幅将数据模型大工区划为多个子工区，结合原始数据设置各子工区地层的有效层，确定对应子工区的地层沉积序列；

子工区三维地质模型构建步骤，多人同时在数据模型大工区上下载子工区的模型数据至本地，分别完成三维地质模型构建，并将所有子工区三维地质模型回传到所述数据模型大工区对应位置上；

三维地质模型拼接步骤，在数据模型大工区上，对各相邻的子工区三维地质模型进行拼接。

本发明的原理及优点在于：

首先是根据建模参数，创建对应的数据模型大工区，这一步就完成了对需要进行地质建模的区域的划定，之后对数据模型大工区范围内的构造形态特征及地层展布情况进行理清，并根据新建对应的地层和断层，形成对应的地层格架，这样就可以使得整个数据模型大工区更加完整和形象，之后通过标准分幅来将数据模型大工区划分成多个子工区，这就完成了对整个地质建模区域的分块划分。之后不同的操作人员就可以选择对应的子工区，在数据模型大工区上下载对应的子工区的模型数据，并且根据对应的模型数据，进行对应子工区三维地质模型的构建，这一步完成对该子工区处的三维地质建模，然后将对应的子工区三维地质模型回传到对应的数据模型大工区上对应的子工区处，之后将各个相邻的子工区三维地质模型进行拼接，从而完成对整个数据模型大工区的三维地质建模。

本申请首先是对整个建模的空间上建立了对应的数据模型大工区，然后将对应的数据模型大工区划分为多个子工区，在具体建模时通过在对应的数据模型大工区上下载对应的子工区所对应的模型数据，通过模型数据进行该子工区三维地质建模，然后将对应的模型上传回数据模型大工区上，这样就可以使得多人进行多个子工区的模型数据的下载，同步进行各自子工区三维地质建模，也就实现了多人同步建模，使得对应的建模效率大大提高，同时也大大减少了单一操作人员的工作量；

同时在完成对子工区三维地质建模之后，还会进行子工区三维地质建模之间的合理拼接，实现了子工区三维地质模型构建和拼接的一体化和流程简便化，大大减少了对应的地质建模所需要的时间。

进一步的，所述建模参数包括建模范围、模型精度、地层网格大小、断层网格大小、坐标系、地层岩性划分单元、建模深度。

建模参数的多样化可以使得之后的建模更加的全面和准确。

进一步的，所述子工区三维地质模型构建步骤包括：

子工区下载步骤，多人同时在对应的数据模型大工区上下载对应子工区的模型数据，所述模型数据包括模型范围、模型深度、模型网格、地层网格；

标准化处理步骤，对下载的对应子工区的范围内已清洗整理的原始数据进行标准化处理；所述原始数据包括地形数据、断层界线数据、地层界线数据、产状数据、地质剖面数据、钻探数据、物探剖面数据；

数据导入步骤，将处理后的地形数据导入该子工区模型中，生成DEM面后再导入其他标准化处理后的数据；

构造解释步骤，在模型边界及垂直构造线方向新建立体剖面，基于已导入数据及相邻平面地质图进行剖面绘制，将绘制完成的剖面处理为断棱数据和等距离离散点数据；

断层建模步骤，根据断层界线数据及对应的断棱数据，构建对应的断层模型；

地层建模步骤，根据地层界线数据、钻孔数据、对应剖面的等距离离散点数据及地层面数据构建地层模型；

模型局部优化步骤，判断地层是否出现异常问题，若出现，则在对应的异常处添加或修改解释数据，进行局部优化处理；

构建结构模型步骤，基于已有的断层模型、地层模型，设置对应的交切关系，生成对应的子工区三维地质模型；

模型上传步骤，将生成的子工区三维地质模型上传到数据模型大工区对应的位置上。

在进行子工区三维地质模型构建时，首先会对需要构建的模型所对应的模型数据进行获取，并且考虑到不同的子工区采集的数据不尽相同，会对这些数据进行标准化处理，这样可以确保初始数据的统一化，大大降低之后的数据处理速度，之后会进行相应的断层模型和地层模型的构建，这样通过断层模型和地层模型的构建可以很好的很准确的完成子工区三维地质模型的构建，对应的子工区三维地质模型会更加的准确和真实。

进一步的，所述三维地质模型拼接步骤包括：

序列获取步骤，在数据模型大工区上，获取当前上传的子工区三维地质模型，及与其相邻的子工区三维地质模型的地层沉积序列；

模型拼接步骤，根据获取到的地层沉积序列，判断两者之间地层沉积序列的关系，根据对应的关系进行相应的拼接，具体的，当两者之间的地层沉积序列完全一致时，地层以连续曲面的方式直接拼接；

当两者之间的地层沉积序列不完全一致时，相同地层直接按单一地层的方式进行拼接，相变及合并地层根据地层展布情况调整地层的建模范围，在相邻子工区同一地质年代单位下不同地层的平面建模范围互补时，直接在纵向上对模型进行拼接处理；

当某一地层在两者之间，有一个是出露状态，另外一个是未出露状态时，若对应的建模深度符合要求则不作处理，若不符合，则根据图幅周边的地层厚度，钻孔分层、物探解译、产状等数据对未出露地层进行分析、建模、拼接。

在对相邻的子工区三维地质模型进行拼接时，会对两者之间的地层沉积序列进行比较判断，在完全一致的情况下，就会直接进行拼接，而面对不完全一致的情况下，对于相同的地层会采用直接拼接的方式，至于不同的地层则是调整有效层位，来控制整个建模的范围，这样使得其能在空间上完全拼接，在平面上保持数据的原始性。不同的地层沉积序列进行不同拼接，这样可以避免使用单一化的拼接方法造成对应的拼接效果不好、还原度不够的问题出现，大大提高了对应的拼接准确度。

进一步的，还包括：

拼接检查步骤，在拼接完成之后，检查对应的各相邻子工区三维地质模型之间的拼接是否正确，若不正确，则下载对应的三维地质模型拼接区域，继续进行子工区三维地质模型构建步骤；

模型更新步骤，基于更新范围下载模型数据，进行重新建模处理并回传。

在模型拼接完成之后对拼接是否正确进行及时的判断，可以使得最终得到的模型更加的真实和合理，同时还有局部的更新，这样可以大大降低对应的更新工作量。

进一步的，所述拼接检查步骤包括：

模型检查步骤：在数据模型大工区下载拼接处的模型数据，在本地建模软件中加载，逐层检查是否存在模型空洞、断层缺失、地层面不连续等问题；

剖面检查步骤：直接在大工区模型拼接处绘制一条剖面线，进行剖切得到构造剖面图，检查剖面图的地层及断层是否符合实际地质情况。

通过对模型和剖面的检查可以使得对应的判断更加的准确。

进一步的，所述模型局部更新步骤包括：

更新区域确定步骤，根据新增数据确定更新范围，在数据模型大工区创建对应的工作区域；

数据下载步骤，下载所创建工作区域的模型数据；

更新步骤，在原有模型数据的基础上新增或修改解释数据，重新建模；

回传步骤，将编辑和修改好后的模型数据传回数据模型大工区。

前期先进行是否进行局部更新的判断，使得之后的局部更新更加的准确，在需要进行局部更新时对需要更新的区域进行确定，然后下载对应需要更新的区域，这样就可以在后期中很好的对整个数据模型大工区的三维地质模型中的局部进行更新，避免在发现对应的局部数据出错时需要对整个数据模型大工区的三维地质模型进行再构建，这样也大大减低了操作人员的工作量，同时也提高了后期模型的维护效率。

附图说明

图1为本发明实施例一中沉积地层复杂构造三维地质模型拼接方法的流程图。

图2为本发明实施例一中相邻图幅地层不同拼接展示图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例基本如附图1所示：一种沉积地层复杂构造三维地质模型拼接方法，包括以下步骤：

数据整理步骤，采集、清洗收集到的原始数据，确定建模参数；在本实施例中，建模参数包括建模范围、模型精度、地层网格大小、断层网格大小、坐标系、地层岩性划分单元、建模深度。

数据模型大工区创建步骤，在服务器上根据建模参数创建数据模型大工区；

地层及断层初建立步骤，根据原始数据，理清数据模型大工区范围内的构造形态特征及地层展布情况，在数据模型大工区新建地层和断层，其中地层按上新下老的关系排列，形成对应的地层格架；

子工区创建步骤，根据标准分幅将数据模型大工区划为多个子工区，结合原始数据设置各子工区地层的有效层，确定对应子工区的地层沉积序列；在本实施例中是按照1：5万标准分幅创建子工区。

子工区三维地质模型构建步骤，多人同时在数据模型大工区上下载子工区的模型数据至本地，分别完成三维地质模型构建，并将所有子工区三维地质模型回传到所述数据模型大工区对应位置上；在本实施例中进行对应子工区的模型数据进行下载时，为了确保各子工区的地层网格能够连接，所有的模型数据必须在数据模型大工区下载。

具体的，子工区三维地质模型构建步骤包括：

子工区下载步骤，多人同时在数据模型大工区上下载对应子工区的模型数据，所述模型数据包括模型范围、模型深度、模型网格、地层网格；

标准化处理步骤，对下载的子工区的范围内已清洗整理的原始数据进行标准化处理；所述原始数据包括地形数据、断层界线数据、地层界线数据、产状数据、地质剖面数据、钻探数据、物探剖面数据；

数据导入步骤，将处理后的地形数据导入该子工区模型中，生成DEM面后再导入其他标准化处理后的数据；

构造解释步骤，在模型边界及垂直构造线方向新建立体剖面，基于已导入数据及相邻平面地质图进行剖面绘制，将绘制完成的剖面处理为断棱数据和等距离离散点数据；

断层建模步骤，根据断层界线数据及对应的断棱数据，构建对应的断层模型；在本实施例中，进行断层建模的时候，需要确保已建模区块的断层模型所对应的断层面数据不被改动，首先是要确定上一图幅所建断层在本图幅范围内是否正确，若正确则不对该断层做处理，直接进行地层建模；若不正确，则先导入已建模图幅区块所用的建模数据，再对本区域数据进行调整，重新生成断层面后再进行地层建模。

当然在完成整个地质模型的构建之后，在回传后发现某一断层存在问题需要修改时，则需要下载修改该断层所涉及的所有区域，然后对断层进行修改，之后再重新进行地层建模。

地层建模步骤，根据地层界线数据、钻孔数据、对应剖面的等距离离散点数据及地层面数据构建地层模型；

模型局部优化步骤，判断地层是否出现异常问题，若出现，则在对应的异常处添加或修改解释数据，进行局部优化处理；在本实施例中具体包括对地层面畸形的优化、对地层穿层的优化、断距异常的优化以及地层面沿断层异常延伸的优化。其中针对断距异常的优化，一是修改断层两侧地层离散点无效距离或删除过界点；二是在断层两边建立两个独立的曲面片，并且通过调节两个曲面片的边界，控制曲面片不越过断层面最后生成地层面。

构建结构模型步骤，基于已有的断层模型、地层模型，设置对应的交切关系，生成对应的子工区三维地质模型；在本实施例中由于模型的工作区域会稍大于子工区范围，所以两模型相连接的位置存在部分重叠，重叠部分的数据必须完全一致。所有模型的交切设置都将回传至大工区，为了使其不互相矛盾，所有模型的交切关系设置必须遵循同一规则。

模型上传步骤，将生成的子工区三维地质模型上传到数据模型大工区对应的位置上。

子工区三维地质模型构建步骤，多人同时在数据模型大工区上下载子工区的模型数据至本地，分别完成三维地质模型构建，并将所有子工区三维地质模型回传到所述数据模型大工区对应位置上。首先是会对该模型数据的子工区创建工作区域，为了达到拼接的目的，工作区域的范围会比实际的模型数据对应的子工区面积稍大一点，相邻两模型之间会存在一定部分的重叠，重叠部分的模型数据以后上传模型为准。当然，在操作人员进行模型数据的下载时，会将该子工区进行锁定，这样就可以确保该模型不被其他人下载，使得多人重复进行某一个子工区三维地质模型的构建，同时该子工区对应的相邻模型之间也会被锁定，这样就可以避免相邻模型之间的拼接出错。

具体的，三维地质模型拼接步骤包括：

序列获取步骤，在数据模型大工区上，获取当前上传的子工区三维地质模型，及与其相邻的子工区三维地质模型的地层沉积序列；

模型拼接步骤，根据获取到的地层沉积序列，判断两者之间地层沉积序列的关系，根据对应的关系进行相应的拼接，具体的，当两者之间的地层沉积序列完全一致时，地层以连续曲面的方式直接拼接；例如，子工区三维地质模型A和子工区三维地质模型B对应的地层沉积序列均为地层a、地层b、地层c。

当两者之间的地层沉积序列不完全一致时，相同地层直接按单一地层的方式进行拼接，相变及合并地层根据地层展布情况调整地层的建模范围，在相邻子工区同一地质年代单位下不同地层的平面建模范围互补时，直接在纵向上对模型进行拼接处理；例如子工区三维地质模型C，对应的地层沉积序列为地层a、地层b、地层c；和子工区三维地质模型B对应的地层沉积序列均为地层a、地层d、地层e地层c。面对这种情况时，就会通过调整有效层位控制当前地层的建模范围，比如将地层d、地层e的有效范围调整子工区模型B对应的子工区范围，将地层b的有效范围调整为子工区三维地质模型C的子工区范围，使得地层d、e与地层b在平面上符合平面地质图的特征，在空间上的完全连接。

当某一地层在两者之间，有一个是出露状态，另外一个是未出露状态时，若对应的建模深度符合要求则不作处理，若不符合，则根据图幅周边的地层厚度，钻孔分层、物探解译、产状等数据对未出露地层进行分析、建模、拼接。在本实施例中未出露地层拼接步骤主要是针对地层底部未出露的情况。

在另一实施例中，还包括多板块地层拼接步骤，以大陆边缘断裂及子工区范围为建模范围，进行三维地质构建，大陆边缘断裂带以岩体填充。

在这一步骤中更多的是对多板块的地层进行拼接，由于不同板块的沉积环境大不相同，所以地层序列存在很大的差异，为了使得这一部分能够完美拼接，在拼接时，是以大陆边缘断裂及子工区范围为建模范围，进行三维地质构建，大陆边缘断裂带以岩体填充，这样可以在确保板块之间能够拼接起来并且不会不合理。

如图2所示，其对应的就是相邻图幅锁定对应的不同地层之间的拼接示意图。

拼接检查步骤，在拼接完成之后，检查对应的各相邻子工区三维地质模型之间的拼接是否正确，若不正确，则下载对应的三维地质模型拼接区域，继续进行子工区三维地质模型构建步骤；

具体的，拼接检查步骤包括：

模型检查步骤：在数据模型大工区下载拼接处的模型数据，在本地建模软件中加载，逐层检查是否存在模型空洞、断层缺失、地层面不连续等问题。

剖面检查步骤：直接在大工区模型拼接处绘制一条剖面线，进行剖切得到构造剖面图，检查剖面图的地层及断层是否符合实际地质情况。

模型更新步骤，基于更新范围下载模型数据，进行重新建模处理并回传。

具体的，模型局部更新步骤包括：

更新区域确定步骤，根据新增数据确定更新范围，在数据模型大工区创建对应的工作区域；

数据下载步骤，下载所创建工作区域的模型数据；

更新步骤，在原有模型数据的基础上新增或修改解释数据，重新建模；

回传步骤，将编辑和修改好后的模型数据传回数据模型大工区。

在本实施例中，直接对需要更新的区域进行下载，之后只对这部分内容进行编辑和修改，而不是对需要更新的区域所对应的子工区三维地质模型进行下载，然后对需要更新的区域进行修改和编辑，这样大大降低了操作人员的工作量，可以极大的提高操作人员的工作效率。

以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。