專利名稱：一種基于重力場或磁場數(shù)據(jù)的地質(zhì)體三維可視化建模與解釋方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及基于重力場或磁場數(shù)據(jù)的地質(zhì)體三維可視化建模領域，尤其涉及一種基于重力場或磁場數(shù)據(jù)的地質(zhì)體三維可視化建模與解釋方法。
背景技術(shù)：
地球物理勘探是地質(zhì)找礦的重要手段。通過對地球物理勘探數(shù)據(jù)(重力場、磁場數(shù)據(jù)是其中兩種主要的地球物理勘探數(shù)據(jù))進行處理、分析、解釋，能夠圈定礦體的位置，判斷礦體的賦存形態(tài)與貯量。地球物理數(shù)據(jù)分析結(jié)果一般都以圖像的形式來反映。隨著近期三維可視化技術(shù)硬件與軟件的快速發(fā)展，三維可視化技術(shù)滲透到地球物理數(shù)據(jù)處理解釋的各個環(huán)節(jié)當中，為地球物理勘探工作提供了新的數(shù)據(jù)分析與成果表達的 有效手段。傳統(tǒng)的重力場、磁場數(shù)據(jù)建模的方式一般為構(gòu)建規(guī)則三維地質(zhì)體(球體、長方體等)或二度半體(三維模型在一個方向上同屬性延伸)。因為規(guī)則三維地質(zhì)體和二度半體模型的重力場、磁場計算方法和建模方法比較簡易，并且代表了自然界中一些礦體的賦存形態(tài)，能夠?qū)碧綌?shù)據(jù)做一定的解釋工作。傳統(tǒng)的三維建模存在如下缺點第一，自然界中大多數(shù)礦體的賦存形式是真正的三維地質(zhì)體，規(guī)則三維地質(zhì)體模型和二度半體模型不能夠解釋復雜構(gòu)造的礦體。第二，傳統(tǒng)方法雖然有一定的三維操作功能，但不夠精細和深入。離地質(zhì)體模型立體分析解釋、三維模型完全受控的仿真模擬有相當差距?，F(xiàn)在主流的三維地質(zhì)體建模方法主要基于面模型(facial model)、體模型(volumetric model)和混合模型(mixed model)這三種建模體系。由于單個礦體的物理屬性(密度、磁化率等)在大多數(shù)情況下可以認為是相同的，所以基于面模型的三角面建模是最適合于礦體解釋的三維可視化建模方式。并且，基于面模型的三角面建?？梢詫⒌刭|(zhì)體模型的重力場、磁場正演計算從體積分計算方式轉(zhuǎn)化為面積分計算方式，這樣大大優(yōu)化了計算效率，使大而積計算、大數(shù)據(jù)量計算、人機交互建模即時計算成為可能。國外，Geosoft 公司的 Oasis montaj 軟件,Encom 公司的 Model Vision 軟件，開發(fā)了針對重力場、磁場數(shù)據(jù)進行三維地質(zhì)體可視化建模的功能。但其具有局限性，不能通過模型的實時正演計算對模型進行擬合工作。而且，模型的空間編輯交互操作方式比較繁瑣，大大降低了其實用性。國內(nèi)，廊坊物化探研究所吳文鸝做過基于三角面的重力場、磁場三維可視化建模研究，但是其方法基于OpenGL底層開發(fā)，模型交互操作困難，并且不適合于大數(shù)據(jù)量計算解釋，實用性不強
發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題有鑒于此，本發(fā)明主要目的在于提供一種基于重力場或磁場數(shù)據(jù)的地質(zhì)體三維可視化建模與解釋方法，為提高重、磁等航空物探數(shù)據(jù)的三維推斷解釋結(jié)果的可靠性，促進重力場或磁場數(shù)據(jù)解釋工作由二維向三維發(fā)展提供技術(shù)支持。(二)技術(shù)方案為達到上述目的，本方明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種基于重力場數(shù)據(jù)的地質(zhì)體三維可視化建模與解釋方法，其特征在于，該方法包括(I)輸入野外實際測量的各采樣點的坐標、重力場強度、地面高程、航測軌跡、測區(qū)基底控制點，繪制出重力場三維位場，即實測場，并自動設定測區(qū)的范圍；
(2)輸入標準形狀的原始異常體模型，對所述原始異常體模型的形狀或面數(shù)或節(jié)點位置進行交互式編輯，得到當前異常體模型；(3)計算當前異常體模型對測區(qū)內(nèi)所有采樣點產(chǎn)生的重力場強度，并繪制出其三維位場，即計算場，計算計算場和實測場的相似度P，計算公式如下P 二 ^:,式中/ = [Λ, /乂·為計算場重力場強度fV」均值，Nf為計算場采樣點數(shù)；g = Σ υ 為實測場重力場強度gi,」均值，Ng為實測場采樣點數(shù)；當P < 80時，對當前異常體模型的形狀或面數(shù)或節(jié)點位置進行交互式編輯，所述交互式編輯每進行一次，重力場正演模塊就重新計算一次相似度P，以不斷提高相似度P ;當P >80時，停止上述交互式編輯，此時得到與實測場逼近的計算場，此時完成所述交互式編輯，當前異常體模型即為最終的異常體模型，此時計算重力場正演結(jié)果；(4)分析測區(qū)內(nèi)任意方向的截面數(shù)據(jù)，分析其重力場結(jié)果，對最終的異常體模型在所述截面內(nèi)進行平移操作，以輔助重力場正演分析。進一步地,所述方法還包括對測區(qū)內(nèi)當前異常體模型、地面高程、基底、實測場、計算場的透明度、紋理、燈光進行設置，以增添逼近真實的效果。進一步地，所述原始異常體模型為球面體、或多棱體、或圓柱體。進一步地，步驟(2)中所述交互式編輯包括原始異常體模型整體或其局部特征進行幾何位置的編輯，包括原始異常體模型整體的位置平移、尺寸縮放、角度旋轉(zhuǎn)操作，以及原始異常體模型頂點的三維位置平移操作，以及原始異常體模型線段的平移、角度旋轉(zhuǎn)操作，以及原始異常體模型三角面的平移、角度旋轉(zhuǎn)操作；對原始異常體模型整體或局部特征進行細分操作，包括原始異常體模型整體一次或多次細分，或原始異常體模型指定三角面的面內(nèi)、體外、體內(nèi)細分操作。進一步地，步驟(3)中所述交互式編輯包括當前異常體模型整體或其局部特征進行幾何位置的編輯，包括當前異常體模型整體的位置平移、尺寸縮放、角度旋轉(zhuǎn)操作，以及當前異常體模型頂點的三維位置平移操作，以及當前異常體模型線段的平移、角度旋轉(zhuǎn)操作，以及當前異常體模型三角面的平移、角度旋轉(zhuǎn)操作；對當前異常體模型整體或局部特征進行細分操作，包括當前異常體模型整體一次或多次細分，或當前異常體模型指定三角面的面內(nèi)、體外、體內(nèi)細分操作。進一步地，所述步驟(4)具體包括分析測區(qū)內(nèi)任意方向的截面上的重力場計算結(jié)果，并與實測結(jié)果進行比較；計算測區(qū)內(nèi)任意方向的截面上的最終的異常體模型的截面圖形；選擇最終的異常體模型的截面圖形，并對最終的異常體模型進行截面內(nèi)的平移操作。進一步地，所述重力場正演模塊采用基于三角形面元的重力場快速正演計算，SP采用當前異常體模型正演結(jié)果單獨保存的方式，當前異常體模型編輯后只需更新變化三角面產(chǎn)生的重力，從而完成重力場快速正演計算。所述步驟(3)進一步包括對顯示在屏幕上的當前異常體模型通過鼠標操作、對話框設置、控制器拖拽操作方式，實現(xiàn)放大或縮小，或平移，或旋轉(zhuǎn)。所述放大或縮小是以對話框內(nèi)滑動條和編輯框輸入的方式改變當前異常體模型的大?。凰銎揭剖抢檬髽撕途庉嬁蜉斎氲姆绞礁淖儺斍爱惓ｓw模型的位置；所述旋轉(zhuǎn)是利用鼠標或控制器拖拽控制的方式改變當前異常體模型的旋轉(zhuǎn)角度。一種基于磁場數(shù)據(jù)的地質(zhì)體三維可視化建模與解釋方法，其特征在于，該方法包括(I)輸入野外實際測量的各采樣點的坐標、磁場強度、地面高程、航測軌跡、測區(qū)基底控制點，繪制出磁場三維位場，即實測場，并自動設定測區(qū)的范圍；(2)輸入標準形狀的原始異常體模型，對所述原始異常體模型的形狀或面數(shù)或節(jié)點位置進行交互式編輯，得到當前異常體模型；(3)計算當前異常體模型對測區(qū)內(nèi)所有采樣點產(chǎn)生的磁場強度，并繪制出其三維位場，即計算場，計算計算場和實測場的相似度P，計算公式如下
權(quán)利要求
1.一種基于重力場數(shù)據(jù)的地質(zhì)體三維可視化建模與解釋方法，其特征在于，該方法包括 (1)輸入野外實際測量的各采樣點的坐標、重力場強度、地面高程、航測軌跡、測區(qū)基底控制點，繪制出重力場三維位場，即實測場，并自動設定測區(qū)的范圍； (2)輸入標準形狀的原始異常體模型，對所述原始異常體模型的形狀或面數(shù)或節(jié)點位置進行交互式編輯，得到當前異常體模型； (3)計算當前異常體模型對測區(qū)內(nèi)所有采樣點產(chǎn)生的重力場強度，并繪制出其三維位場，即計算場，計算計算場和實測場的相似度P，計算公式如下
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于重力場數(shù)據(jù)的地質(zhì)體三維可視化建模與解釋方法，其特征在于所述方法還包括 對測區(qū)內(nèi)當前異常體模型、地面高程、基底、實測場、計算場的透明度、紋理、燈光進行設置，以增添逼近真實的效果。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于重力場數(shù)據(jù)的地質(zhì)體三維可視化建模與解釋方法，其特征在于，所述原始異常體模型為球面體、或多棱體、或圓柱體。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于重力場數(shù)據(jù)的地質(zhì)體三維可視化建模與解釋方法，其特征在于，步驟(2)中所述交互式編輯包括 原始異常體模型整體或其局部特征進行幾何位置的編輯，包括原始異常體模型整體的位置平移、尺寸縮放、角度旋轉(zhuǎn)操作，以及原始異常體模型頂點的三維位置平移操作，以及原始異常體模型線段的平移、角度旋轉(zhuǎn)操作，以及原始異常體模型三角面的平移、角度旋轉(zhuǎn)操作； 對原始異常體模型整體或局部特征進行細分操作，包括原始異常體模型整體一次或多次細分，或原始異常體模型指定三角面的面內(nèi)、體外、體內(nèi)細分操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于重力場數(shù)據(jù)的地質(zhì)體三維可視化建模與解釋方法，其特征在于，步驟(3)中所述交互式編輯包括 當前異常體模型整體或其局部特征進行幾何位置的編輯，包括當前異常體模型整體的位置平移、尺寸縮放、角度旋轉(zhuǎn)操作，以及當前異常體模型頂點的三維位置平移操作，以及當前異常體模型線段的平移、角度旋轉(zhuǎn)操作，以及當前異常體模型三角面的平移、角度旋轉(zhuǎn)操作； 對當前異常體模型整體或局部特征進行細分操作，包括當前異常體模型整體一次或多次細分，或當前異常體模型指定三角面的面內(nèi)、體外、體內(nèi)細分操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于重力場數(shù)據(jù)的地質(zhì)體三維可視化建模與解釋方法，其特征在于，所述步驟(4)具體包括 分析測區(qū)內(nèi)任意方向的截面上的重力場計算結(jié)果，并與實測結(jié)果進行比較； 計算測區(qū)內(nèi)任意方向的截面上的最終的異常體模型的截面圖形； 選擇最終的異常體模型的截面圖形，并對最終的異常體模型進行截面內(nèi)的平移操作。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于重力場數(shù)據(jù)的地質(zhì)體三維可視化建模與解釋方法，其特征在于，所述重力場正演模塊采用基于三角形面元的重力場快速正演計算，即采用當前異常體模型正演結(jié)果單獨保存的方式，當前異常體模型編輯后只需更新變化三角面產(chǎn)生的重力，從而完成重力場快速正演計算。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于重力場數(shù)據(jù)的地質(zhì)體三維可視化建模與解釋方法，其特征在于，所述步驟(3)進一步包括 對顯示在屏幕上的當前異常體模型通過鼠標操作、對話框設置、控制器拖拽操作方式，實現(xiàn)放大或縮小，或平移，或旋轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于重力場數(shù)據(jù)的地質(zhì)體三維可視化建模與解釋方法，其特征在于，所述放大或縮小是以對話框內(nèi)滑動條和編輯框輸入的方式改變當前異常體模型的大?。凰銎揭剖抢檬髽撕途庉嬁蜉斎氲姆绞礁淖儺斍爱惓ｓw模型的位置；所述旋轉(zhuǎn)是利用鼠標或控制器拖拽控制的方式改變當前異常體模型的旋轉(zhuǎn)角度。
10.一種基于磁場數(shù)據(jù)的地質(zhì)體三維可視化建模與解釋方法，其特征在于，該方法包括 (1)輸入野外實際測量的各采樣點的坐標、磁場強度、地面高程、航測軌跡、測區(qū)基底控制點，繪制出磁場三維位場，即實測場，并自動設定測區(qū)的范圍； (2)輸入標準形狀的原始異常體模型，對所述原始異常體模型的形狀或面數(shù)或節(jié)點位置進行交互式編輯，得到當前異常體模型； (3)計算當前異常體模型對測區(qū)內(nèi)所有采樣點產(chǎn)生的磁場強度，并繪制出其三維位場，即計算場，計算計算場和實測場的相似度P，計算公式如下 100Σ (幾—/)( -幻 λ/Σ — /)2Σ (Su 一 D2 式中 / = Σ./,#/為計算場磁場強度均值，Nf為計算場采樣點數(shù)； 歹=Σ& /&為實測場磁場強度^均值，Ng為實測場采樣點數(shù)； 當P <80時，對當前異常體模型的形狀或面數(shù)或節(jié)點位置進行交互式編輯，所述交互式編輯每進行一次，磁場正演模塊就重新計算一次相似度P，以不斷提高相似度P ;當P ^80時，停止上述交互式編輯，此時得到與實測場逼近的計算場，此時完成所述交互式編輯，當前異常體模型即為最終的異常體模型，此時計算磁場正演結(jié)果； (4)分析測區(qū)內(nèi)任意方向的截面數(shù)據(jù)，分析其磁場結(jié)果，對最終的異常體模型在所述截面內(nèi)進行平移操作，以輔助磁場正演分析。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種基于磁場數(shù)據(jù)的地質(zhì)體三維可視化建模與解釋方法，其特征在于所述方法還包括 對測區(qū)內(nèi)當前異常體模型、地面高程、基底、實測場、計算場的透明度、紋理、燈光進行設置，以增添逼近真實的效果。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種基于磁場數(shù)據(jù)的地質(zhì)體三維可視化建模與解釋方法，其特征在于，所述原始異常體模型為球面體、或多棱體、或圓柱體。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種基于重力場數(shù)據(jù)的地質(zhì)體三維可視化建模與解釋方法，其特征在于，步驟(2)中所述交互式編輯包括 原始異常體模型整體或其局部特征進行幾何位置的編輯，包括原始異常體模型整體的位置平移、尺寸縮放、角度旋轉(zhuǎn)操作，以及原始異常體模型頂點的三維位置平移操作，以及原始異常體模型線段的平移、角度旋轉(zhuǎn)操作，以及原始異常體模型三角面的平移、角度旋轉(zhuǎn)操作； 對原始異常體模型整體或局部特征進行細分操作，包括原始異常體模型整體一次或多次細分，或原始異常體模型指定三角面的面內(nèi)、體外、體內(nèi)細分操作。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種基于磁場數(shù)據(jù)的地質(zhì)體三維可視化建模與解釋方法，其特征在于，步驟(3)中所述交互式編輯包括 當前異常體模型整體或其局部特征進行幾何位置的編輯，包括當前異常體模型整體的位置平移、尺寸縮放、角度旋轉(zhuǎn)操作，以及當前異常體模型頂點的三維位置平移操作，以及當前異常體模型線段的平移、角度旋轉(zhuǎn)操作，以及當前異常體模型三角面的平移、角度旋轉(zhuǎn)操作； 對當前異常體模型整體或局部特征進行細分操作，包括當前異常體模型整體一次或多次細分，或當前異常體模型指定三角面的面內(nèi)、體外、體內(nèi)細分操作。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種基于磁場數(shù)據(jù)的地質(zhì)體三維可視化建模與解釋方法，其特征在于，所述步驟(4)具體包括 分析測區(qū)內(nèi)任意方向的截面上的磁場計算結(jié)果，并與實測結(jié)果進行比較； 計算測區(qū)內(nèi)任意方向的截面上的最終的異常體模型的截面圖形； 選擇最終的異常體模型的截面圖形，并對最終的異常體模型進行截面內(nèi)的平移操作。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種基于磁場數(shù)據(jù)的地質(zhì)體三維可視化建模與解釋方法，其特征在于，所述磁場正演模塊采用基于三角形面元的磁場快速正演計算，即采用當前異常體模型正演結(jié)果單獨保存的方式，當前異常體模型編輯后只需更新變化三角面產(chǎn)生的磁力，從而完成磁場快速正演計算。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種基于磁場數(shù)據(jù)的地質(zhì)體三維可視化建模與解釋方法，其特征在于，所述步驟(3)進一步包括 對顯示在屏幕上的當前異常體模型通過鼠標操作、對話框設置、控制器拖拽操作方式，實現(xiàn)放大或縮小，或平移，或旋轉(zhuǎn)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的一種基于磁場數(shù)據(jù)的地質(zhì)體三維可視化建模與解釋方法，其特征在于，所述放大或縮小是以對話框內(nèi)滑動條和編輯框輸入的方式改變當前異常體模型的大??；所述平移是利用鼠標和編輯框輸入的方式改變當前異常體模型的位置；所述旋轉(zhuǎn) 是利用鼠標或控制器拖拽控制的方式改變當前異常體模型的旋轉(zhuǎn)角度。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于重力場或磁場數(shù)據(jù)的地質(zhì)體三維可視化建模與解釋方法，利用三維正演擬合方法和交互可視化技術(shù)，完成地質(zhì)體的空間特征和屬性分析；提出了多種異常體模型、重力場或磁場數(shù)據(jù)曲面、場軸截面的可視化處理方案，采用三維交互的方式對模型整體及局部進行平移、縮放、旋轉(zhuǎn)和細分等操作，實現(xiàn)了對航空物探數(shù)據(jù)進行整體和局部對比分析、自定義多方式顯示等功能。
文檔編號G01V3/38GK102901989SQ20111021480
公開日2013年1月30日 申請日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者熊盛青, 薛典軍, 王林飛, 閆浩飛, 駱遙, 何輝, 田嵩, 董華 申請人:中國國土資源航空物探遙感中心