一種以三角形表面網(wǎng)格為限定條件的復雜地質(zhì)體精細描述方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及地震資料處理應用技術領域，具體是一種以三角形表面網(wǎng)格為限定條件的復雜地質(zhì)體精細描述方法。
【背景技術】
[0002]發(fā)展現(xiàn)狀:疊前深度偏移是復雜地質(zhì)構造成像的有效方法，但其成像質(zhì)量好壞取決于速度-深度模型的可靠性和精確度，因此建立可靠的速度模型，是反射地震疊前深度偏移成像至關重要和不可避免的環(huán)節(jié)。但是，在復雜地質(zhì)構造地區(qū)，速度深度模型的建立一直是疊前深度偏移技術應用的瓶頸。目前，自主研發(fā)的疊前深度偏移技術由于速度深度模型建立是基于層狀模型假設的，難以滿足復雜地表、復雜斷塊、陡坡帶以及山前帶等復雜地質(zhì)構造的成像要求。而且只有偏移速度分析技術，缺少高效的深度速度模型建立方法與工具，也成為疊前深度偏移技術推廣應用的瓶頸。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的:鑒于層狀建模不能滿足復雜構造高精度疊前成像需求，因此開展研究利用塊體建模描述三維空間對象，精細刻畫地下的復雜地質(zhì)構造具有重要意義。本發(fā)明提出的一種以三角形表面網(wǎng)格為限定條件的復雜地質(zhì)體精細描述方法，采用變網(wǎng)格描述技術，將塊體三角形表面網(wǎng)格與四面體相結合，實現(xiàn)了復雜構造地質(zhì)模型的精確描述。是國內(nèi)外首次提出并實現(xiàn)，具有重要使用價值。
[0004]以三角形表面網(wǎng)格為限定條件的復雜地質(zhì)體精細描述方法的技術路線:
首先以幾何造型得到的塊體幾何表面三角網(wǎng)格作為限定條件，對限定條件進行規(guī)則化處理，得到規(guī)則的限定點、限定線段和限定面片。然后，對限定條件三角網(wǎng)的頂點進行三維Delaunay四面體剖分，然后檢查限定條件三角網(wǎng)中每條邊的存在性，將不在剖分結果中存在的邊與四面體的交點應用Delaunay空洞法，分別加入到當前三角網(wǎng)和四面體網(wǎng)中，再檢查限定條件三角網(wǎng)中每個三角形的存在性，將不在剖分結果中存在的三角形與四面體的交點應用Delaunay空洞法分別加入到當前三角網(wǎng)和四面體網(wǎng)中，最后檢查限定條件與剖分結果在幾何與拓撲上的一致性，在限定條件與剖分結果達到幾何與拓撲上一致之后，將剖分結果分割為限定條件內(nèi)部四面體網(wǎng)和限定條件外部四面體網(wǎng)，輸出新的限定條件三角網(wǎng)、限定條件內(nèi)部四面體網(wǎng)、限定條件外部四面體網(wǎng)。
[0005]本發(fā)明的具體技術方案是:
一種以三角形表面網(wǎng)格為限定條件的復雜地質(zhì)體精細描述方法，包括下列步驟:
1)輸入塊體模型三角形表面網(wǎng)格數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)點集；
2)根據(jù)原始數(shù)據(jù)坐標范圍建立包含所有數(shù)據(jù)點的輪廓四面體，然后采用Bowyer-Watson算法將數(shù)據(jù)點逐個加入到四面體網(wǎng)中，最后將所有與輪廓四面體頂點相連的四面體刪除，得到數(shù)據(jù)點的三維Delaunay四面體剖分結果并進行輸出； 3)以幾何造型得到的塊體幾何表面三角網(wǎng)格數(shù)據(jù)作為限定條件，對限定條件進行規(guī)則化，得到規(guī)則的限定點、限定線段和限定面片；
4)限定條件規(guī)則化之后，通過增加輔助點實現(xiàn)三維任意域的三角化；
5)檢查限定條件三角網(wǎng)中每條邊和每個三角面的存在性，將不在剖分結果中存在的邊和面與四面體的交點應用Delaunay空洞法，分別加入到當前三角網(wǎng)和四面體網(wǎng)中，并檢查限定條件與剖分結果在幾何與拓撲上的一致性；
6)在限定條件與剖分結果達到幾何與拓撲上一致之后，將剖分結果分割為限定條件內(nèi)部四面體網(wǎng)和限定條件外部四面體網(wǎng)；
7)輸出限定條件內(nèi)部四面體網(wǎng)和限定條件外部四面體網(wǎng)，實現(xiàn)復雜構造地質(zhì)模型的變網(wǎng)格幾何模型精確描述；
8)基于復雜構造地質(zhì)模型的精確描述網(wǎng)格，利用插值算法得到復雜地質(zhì)體的變網(wǎng)格速度模型數(shù)據(jù)。
[0006]上述方案進一步包括:在步驟4)增加輔助點實現(xiàn)三維任意域的三角化過程中，根據(jù)地質(zhì)體構造的復雜程度，采用變網(wǎng)格的技術，即在構造復雜的地方通過增加更多的輔助點來精細刻畫地質(zhì)體復雜構造，而在構造比較簡單的地方增加少量的輔助點來描述地質(zhì)構造。
[0007]在步驟4)中追蹤恢復數(shù)據(jù)域邊界時，為避免邊界面片與四面體相交情形的復雜性，采用“先恢復邊界邊，再恢復邊界面”的方式。
[0008]該方法的優(yōu)點是:以幾何造型得到的塊體幾何表面三角網(wǎng)格為限定條件，采用變網(wǎng)格描述，即對于介質(zhì)屬性空間變化小的區(qū)域，采用較大網(wǎng)格進行描述，對于介質(zhì)屬性空間變化大的區(qū)域，采用相對較小的網(wǎng)格進行描述，將塊體三角形表面網(wǎng)格與四面體相結合，實現(xiàn)了復雜構造地質(zhì)模型的精確描述。
【附圖說明】
[0009]圖1是以三角形表面網(wǎng)格為限定條件的復雜地質(zhì)體精細描述方法流程圖圖2是原始數(shù)據(jù)和幾何造型塊體表面三角網(wǎng)格(限定條件)效果圖
圖3是限定條件約束前、后變網(wǎng)格模型數(shù)據(jù)對比效果圖。
【具體實施方式】
[0010]以BS6地區(qū)塊體模型數(shù)據(jù)為例實現(xiàn)方式如下:
第一步:首先按照詳細流程圖(如圖1)的要求，輸入塊體模型三角形表面網(wǎng)格數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)點集(如圖2)。
[0011]第二步:根據(jù)原始數(shù)據(jù)坐標范圍建立包含所有數(shù)據(jù)點的輪廓四面體，然后采用Bowyer-Watson算法(空洞法)將數(shù)據(jù)點逐個加入到四面體網(wǎng)中，最后將所有與輪廓四面體頂點相連的四面體刪除，得到數(shù)據(jù)點的三維Delaunay四面體剖分結果并進行輸出。
[0012]第三步:以幾何造型得到的塊體幾何表面三角網(wǎng)格數(shù)據(jù)作為限定條件，對限定條件進行規(guī)則化，得到規(guī)則的限定點、限定線段和限定面片。四面體剖分是基于點集的優(yōu)化幾何構型，它只能保證點在Delaunay四面體中的存在性，不能保證限定邊和限定面在Delaunay四面體中的存在性，為此需要增加輔助點。
[0013]第四步:限定條件規(guī)則化之后，通過增加輔助點實現(xiàn)三維任意域的三角化。而且為精確描述復雜地質(zhì)體的構造形態(tài)，本方法還根據(jù)地質(zhì)體構造的復雜程度，采用了變網(wǎng)格的技術，即在構造復雜的地方通過增加更多的輔助點來精細刻畫地質(zhì)體復雜構造，而在構造比較簡單的地方增加少量的輔助點來描述地質(zhì)構造，從而即保證了網(wǎng)格質(zhì)量，又提高了建模的速度。特別在追蹤恢復數(shù)據(jù)域邊界時，為避免邊界面片與四面體相交情形的復雜性，采用“先恢復邊界邊，再恢復邊界面”的思路降低了整個算法的復雜度。
[0014]第五步:檢查限定條件三角網(wǎng)中每條邊和每個三角面的存在性。詳細實現(xiàn)流程如圖1所示，其中trilnd代表限定條件中三角形的索引號,triNum代表限定條件中三角形的個數(shù)，triLInd代表三角形中三條邊的索引號，lineExistTag是限定條件三角網(wǎng)中每條邊是否存在于四面體網(wǎng)中的標志，facExistTag是限定條件三角網(wǎng)中每個面是否存在于四面體網(wǎng)中的標志。如果lineExistTag或facExistTag等于0,說明待判斷的邊或面不在剖分結果中存在，為此該算法將這些邊和面與四面體的交點應用Delaunay空洞法，分別加入到當前三角網(wǎng)和四面體網(wǎng)中，并檢查限定條件與剖分結果在幾何與拓撲上的一致性。
[0015]第六步:在限定條件與剖分結果達到幾何與拓撲上一致之后，將剖分結果分割為限定條件內(nèi)部四面體網(wǎng)和限定條件外部四面體網(wǎng)。
[0016]第七步:輸出限定條件內(nèi)部四面體網(wǎng)和限定條件外部四面體網(wǎng)，實現(xiàn)復雜構造地質(zhì)模型的變網(wǎng)格幾何模型精確描述(如圖3)。
[0017]第八步:基于復雜構造地質(zhì)模型的精確描述網(wǎng)格，利用插值算法得到復雜地質(zhì)體的變網(wǎng)格速度模型數(shù)據(jù)。
【主權項】
1.一種以三角形表面網(wǎng)格為限定條件的復雜地質(zhì)體精細描述方法，其特征在于包括下列步驟: 1)輸入塊體模型三角形表面網(wǎng)格數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)點集； 2)根據(jù)原始數(shù)據(jù)坐標范圍建立包含所有數(shù)據(jù)點的輪廓四面體，然后采用Bowyer-Watson算法將數(shù)據(jù)點逐個加入到四面體網(wǎng)中，最后將所有與輪廓四面體頂點相連的四面體刪除，得到數(shù)據(jù)點的三維Delaunay四面體剖分結果并進行輸出； 3)以幾何造型得到的塊體幾何表面三角網(wǎng)格數(shù)據(jù)作為限定條件，對限定條件進行規(guī)則化，得到規(guī)則的限定點、限定線段和限定面片； 4)限定條件規(guī)則化之后，通過增加輔助點實現(xiàn)三維任意域的三角化； 5)檢查限定條件三角網(wǎng)中每條邊和每個三角面的存在性，將不在剖分結果中存在的邊和面與四面體的交點應用Delaunay空洞法，分別加入到當前三角網(wǎng)和四面體網(wǎng)中，并檢查限定條件與剖分結果在幾何與拓撲上的一致性； 6)在限定條件與剖分結果達到幾何與拓撲上一致之后，將剖分結果分割為限定條件內(nèi)部四面體網(wǎng)和限定條件外部四面體網(wǎng)； 7)輸出限定條件內(nèi)部四面體網(wǎng)和限定條件外部四面體網(wǎng)，實現(xiàn)復雜構造地質(zhì)模型的變網(wǎng)格幾何模型精確描述； 8)基于復雜構造地質(zhì)模型的精確描述網(wǎng)格，利用插值算法得到復雜地質(zhì)體的變網(wǎng)格速度模型數(shù)據(jù)。2.根據(jù)權利要求1所述的以三角形表面網(wǎng)格為限定條件的復雜地質(zhì)體精細描述方法，其特征在于:在步驟4)增加輔助點實現(xiàn)三維任意域的三角化過程中，根據(jù)地質(zhì)體構造的復雜程度，采用變網(wǎng)格的技術，即在構造復雜的地方通過增加更多的輔助點來精細刻畫地質(zhì)體復雜構造，而在構造比較簡單的地方增加少量的輔助點來描述地質(zhì)構造。3.根據(jù)權利要求2所述的以三角形表面網(wǎng)格為限定條件的復雜地質(zhì)體精細描述方法，其特征在于:在步驟4)中追蹤恢復數(shù)據(jù)域邊界時，為避免邊界面片與四面體相交情形的復雜性，采用“先恢復邊界邊，再恢復邊界面”的方式。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種以三角形表面網(wǎng)格為限定條件的復雜地質(zhì)體精細描述方法。該方法是以幾何造型得到的塊體幾何表面三角網(wǎng)格為限定條件，采用變網(wǎng)格描述，即對于介質(zhì)屬性空間變化小的區(qū)域，采用較大網(wǎng)格進行描述，對于介質(zhì)屬性空間變化大的區(qū)域，采用相對較小的網(wǎng)格進行描述，將塊體三角形表面網(wǎng)格與四面體相結合，實現(xiàn)了復雜構造地質(zhì)模型的精確描述。
【IPC分類】G06F19/00, G01V1/30, G01V1/28
【公開號】CN105388524
【申請?zhí)枴緾N201410450183
【發(fā)明人】孟祥賓, 王賢真, 張猛, 陳云峰, 王修銀, 揭景榮
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司物探研究院
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2014年9月4日