一種三維地層模型動態構建方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及在顯示屏上展示虛擬現實技術，特別涉及通過對地層的分布情況進行模擬，實現地層數據模型的構建，提高城市地下空間規劃效率的三維地層模型動態構建方法。
【背景技術】
[0002]什么是地層模型？地層模型是一個三維網格體。這些網格建立在表層，斷層和層位的基礎之上。它決定了儲層的構造和幾何形態。網格中的每一個節點都有一系列屬性，比如孔隙度，滲透率，含水飽和度等等。地層模型(stratigraphic model, pattern)是對地層實體的組成、結構、時空存在狀況的簡化表達和綜合解釋。最常見的地層模型是用一定垂向地層間隔的代表性基本層序表示該間隔地層組成、結構、沉積環境的剖面模型。
[0003]地層建模是一個基于數據/信息分析，合成的學科，或者說是一個整合各種學科的學科。這樣建立的地質模型匯總了各種信息和解釋結果。所以是否了解各種輸入數據/信息的優勢和不足是合理整合這些數據的關鍵。我們的儲層一般都會有多尺度上的非均質性和連續性，但是由于各種原因我們不可能直接測量到所有的這些細節。
[0004]借助于地質統計技術來生成比較真實的，代表我們對儲層非均質性和連續性的認識的模型是一個比較有效的研究儲層的手段。同一套數據可以生成很多相似的但是又不同的模型，這些模型就是隨機的。
[0005]地層模型的構建可以幫助我們在地下空間合理的應用起到輔助作用。同時，也可以幫助我們在地下礦藏的開采提了大量的數據信息。
[0006]但是，由于地層信息位于地下與地上空間相比隱蔽性更強，地層信息不宜被觀測，地下設施在建設完善后不宜改變和維護。傳統的地層信息都是通過勘測后通過紙質或者電子版文件進行數據的分析，需要專業人士通過經驗借助儀器設備出具分析報告，浪費了大量的資金、時間和人力資源，且在測算分析時會有誤差出現的可能性且不能直觀的觀測到地層信息。
[0007]目前，在三維地學模擬領域已經實現地上簡單目標的3D建模，地上景觀的多分辨率表達等已經成熟，而地層三維模型由于存在地層數據、復雜信息多分辨率集成模型的多分辨率表達、集成模型的高效更新與高效能空間計算等關鍵技術還未突破，特別是大范圍地下復雜目標的3D集成建模技術和根據使用的視角進行地下空間漫游可達到實時觀測不同地下空間信息的功能。
[0008]同時，由于數據的來源不同、采集的方式不同、不同尺度、不同語義、不同數據質量、不同格式、不同坐標帶來的影響，現有研究往往注重于數據格式的轉換。因此，缺乏對三維空間對象統一的表示模型，難以通過數據轉換得到完整的信息。在對數據進行預處理的基礎上，采用數據挖掘方法，通過在句法、語義以及模型層面上的三維空間數據無縫集成，實時更新實現多源數據有效整合及各種規模的地下空間的三維場景的高效創建仍然是當前國際本領域的前沿課題和研究的重點。
【發明內容】
[0009]本發明實施例提供一種三維地層模型動態構建方法，本發明可以通過對數據進行預處理的基礎上，采用數據挖掘方法，通過在句法、語義以及模型層面上的三維空間數據無縫集成，實時更新實現多源數據有效整合及各種規模的地下空間的三維場景的高效創建；通過對地層的分布情況進行模擬，實現地下空間全要素數據模型的動態實時調度，提高城市地下空間規劃的科學性、安全性和為地下礦藏的采集提供可靠的依據。解決了目前地層模型展示方式單一的問題，提升了地層信息統一展示、管理和分析水平。通過觀測者的視角改變而達到可以實時以三維形式瀏覽地下空間場景，實現了多平臺數據一體化；為三維模型帶來了全新的體驗，促進了逼真、精細建模的效果。為城市建設尤其是對未來智慧城市搭建中的地下空間信息的獲取和構建方案上起到了重要的輔助作用。在城市建設的快速發展，帶動了城市地下空間資源的大規模開發。推進了城市定向、有序的發展，并推進了城市空間的立體開發和地下商業交通的開發利用；充分開發利用地下空間資源的防護潛能，對提高城市綜合防災抗毀能力起到了一定輔助作用。同時，在地下礦藏開發地質研究工作中，三維地層建模完全可以在地質研究中起到更為突出的作用。三維地層建模可以成為地下礦藏開發階段礦藏精細描述和生產措施部署的核心技術。
[0010]本發明實施例提供一種三維地層模型動態構建方法，包括如下步驟:
一種三維地層模型動態構建方法，其特征在于，包括如下步驟:
對地層數據進行整合；
對地層數據進行定義和區域的選取；
數據選取；
確定建模構建區域范圍；
對數據進行判斷和完善；
構建網格插入點；
生成數據結構；
形成三維模型。
[0011]—種三維地層模型動態構建方法，其中:
所述對地層數據進行整合:將地層數據進行整理、層次化劃分、完善，然后將獲取到的每層數據進行電子化標準處理，按照不同的存儲格式進行存儲；
所述對地層數據進行整合的具體步驟為:
數據統一處理:將不同存儲形式的地層數據進行統一存儲形式處理；
排序、編號:將統一存儲形式化的地層數據按照深度進行排序，并根據統一的編碼規則對地層數據進行編號；
信息審核:通過計算機和人為檢查兩種方式對異常信息和錯誤信息進行處理；
數據存儲:將處理后的地層數據按照不同類別分別存儲到數據庫中；
數據處理:將持續收集的數據信息進行統一格式化處理并進行編號；
數據庫完善:將更新的數據信息存儲到數據庫中并與原有數據相融合，完善數據庫信肩、O
[0012]一種三維地層模型動態構建方法，其中: 所述數據選取:利用空間疊加分析選擇待建模區域內的地層數據，將地層信息按照地層編號逐層提取，確定地下數據的輪廓范圍；確定各個地層的三維模型組織結構；其中地層數據調整的具體步驟為:根據所述地層缺失情況和所述地層透鏡體情況實時調整與該地層數據以及與其相關聯的其它地層結構；
當出現有缺失地層的地下空間數據，其周圍最近距離的地下空間數據關聯的地層結構會在兩者之間尖滅，同時調整該缺失地層緊鄰的上層和下層地層的結構；
當出現有透鏡體地層的地下空間數據，其關聯的地層結構會在其周圍最近距離的地下空間數據之間尖滅，同時調整該透鏡體地層緊鄰的上層和下層地層的結構。
[0013]一種三維地層模型動態構建方法，其中:
所述對地層數據進行定義和區域的選取:擬定觀察點，根據觀察點當前方向和位置計算建模區域范圍；所述建模區域范圍可以當前觀察點為中心，以一定半徑確定建模區域范圍；其建模區域范圍為規則圖形、不規則圖形中的一種。
[0014]一種三維地層模型動態構建方法，其中:
所述對地層數據進行定義和區域的選取:根據視點位置通過自定義方式確定建模區域范圍；所述建模區域范圍可以為規則圖形、不規則圖形中的一種。
[0015]一種三維地層模型動態構建方法，其中:
所述確定建模構建區域范圍:以預先定義方式確定三維模型的構建區域；
所述確定建模構建區域范圍的具體步驟為:根據觀察點當前方向和位置計算建模區域范圍，以當前觀察點為中心，以一定半徑確定建模區域范圍；所述建模區域范圍可為多邊體，圓球體,三角體中的一種；該建模區域呈空心結構且該區域體積在1-20000000立方米之間。
[0016]一種三維地層模型動態構建方法，其中:
所述確定建模構建區域范圍:以預先定義方式確定三維模型的構建區域；
所述確定建模構建區域范圍的具體步驟為:根據數據選取的地下數據的輪廓線范圍，確定建模區域范圍；所述建模區域范圍可為多邊體，圓球體，三角體中的一種；該建模區域呈單層空心結構且該區域體積在1-20000000立方米之間。
[0017]一種三維地層模型動態構建方法，其中:
所述對數據進行判斷和完善:對地下數據進行空間分析，判定是否構建虛擬地下數據；
所述對數據進行判斷和完善的具體步驟為:當建模范圍內數據極少，預先設定的緩沖區地下數據極少時，則判斷該區域內不能構建虛擬地下數據；當建模范圍內數據極少，預先設定的緩沖區地下數據豐富時，則以緩沖區內數據為基礎，對建模范圍內進行插值操作，構建虛擬地下數據；當建模范圍內數據豐厚，但建模范圍內的數據分布不均衡，預先設定的緩沖區地下數據豐富時，則以建模范圍內數據為基礎，在數據分布稀疏的范圍內進行插值操作，構建虛擬地下數據。
[0018]一種三維地層模型動態構建方法，其中:
所述構建網格插入點:以獲取的地層數據為基礎，按照地層結構構建網格插入點；
所述構建網格插入點的【具體實施方式】為:
在模型區域范圍內構建可包含建模外表面的模型結構； 在模型區域范圍內構建以地層為標準的分層模型結構。
[0019]一種三維地層模型動態構建方法，其中:
所述生成數據結構:以構建的網格插入點為特征點，生成適宜的空間多邊體數據結構。
[0020]一種三維地層模型動態構建方法，其中:
所述形成三維模型:將空間多邊體數據結構進行渲染可視化，形成可展示的地層三維模型；
所述形成三維模型的具體步驟為:將地層標識圖例統一化處理；依據模型各個點的坐標以及坐標所在面的軸向，計算坐標的法線坐標；依據法線坐標計算紋理坐標或者顏色坐標；設置紋理或者顏色；
所