不连续封闭矿体、岩体的建模方法、装置、设备及介质与流程

本发明涉及地球物理的三维地质建模，尤其涉及一种不连续封闭矿体、岩体的建模方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、在固体矿、油气矿产勘查中，不连续封闭矿体、岩体，体，其建模方法在储量评估以及地震、重磁电正反演上有重要的应用。固体矿多发育于火成岩沉积环境，地质构造多以非层状的多值地质体为主，地质体形状及相互之间的不整合接触关系比较复杂，所获取的数据比如钻孔、重磁电二维剖面数据都非常稀疏，导致复杂岩体或固体矿体的三维地质模型建立比较困难。

2、现有技术中，一般固体矿或者岩体的建模数据主要通过重磁电震反演剖面、钻孔联井数据以及地表地图测斜数据得来，主要包括以下数据：重磁电震剖面解释的地质体边界线；地表露头地图的不整合接触线及测斜数据；大量钻孔地层岩性段信息数据。这些数据在剖面上和钻孔上分布比较密，在线间和井间分布非常稀疏，类似地震的二维测线工区构造解释数据和测井数据；同时由于这些数据表示的是复杂的多值地质体而非层状地层体，而此种地质体的形状比简单的盐丘要复杂，所以需要此种复杂地质体的建模算法可以满足支持其稀疏数据的特点，并且尽量可以引入各种地质约束条件约束模型符合地质预期。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种不连续封闭矿体、岩体的建模方法、装置、设备及可读介质，其中，所述方法是基于离散隐函数的不连续封闭矿体、岩体的建模方法，对于不连续封闭矿体、岩体的数据进行预处理，建立其表面的点集以及梯度信息，以此为根据建立断层面约束下的计算网格，在计算网格上建立不连续封闭矿体、岩体的符号距离场，从符号距离场可以提取出不连续封闭矿体、岩体的模型。

2、基于上述目的，本发明实施例的一方面提供了一种不连续封闭矿体、岩体的建模方法，包括以下步骤：获取不连续封闭矿体、岩体的断层数据和非断层数据并对其进行预处理，得到所述不连续封闭矿体、岩体的表面点集和表面梯度信息；根据所述断层数据建立断面模型，根据所述不连续封闭矿体、岩体的建模需求和所述断面模型设置所述不连续封闭矿体、岩体的建模的计算网格；基于所述不连续封闭矿体、岩体的表面点集和表面梯度信息在所述计算网格上进行插值，生成所述不连续封闭矿体、岩体的符号距离场，并且提取所述符号距离场中的等值面片，得到所述不连续封闭矿体、岩体的模型。

3、在一些实施方式中，所述获取不连续封闭矿体、岩体的断层数据和非断层数据并对其进行预处理，得到所述不连续封闭矿体、岩体的表面点集和表面梯度信息包括：根据获取的不连续封闭矿体、岩体的断层数据和非断层数据建立所述不连续封闭矿体、岩体的二维模型，在所述二维模型上得到断层和非断层对应的折线和不连续多边形；基于最小张力样条函数插值所述折线和不连续多边形，得到所述断层和非断层对应的曲线段和曲线多边形；遍历计算所述不连续封闭矿体、岩体的所有曲线多边形上点的梯度信息，得到所述不连续封闭矿体、岩体的表面梯度信息。

4、在一些实施方式中，所述获取不连续封闭矿体、岩体的断层数据和非断层数据并对其进行预处理，得到所述不连续封闭矿体、岩体的表面点集和表面梯度信息还包括：响应于在同一断层的不同剖面方向存在相交的断层折线，获取相交的交点并且将所述交点插入到相交的断层折线上，以降低断层折线相交产生的闭合差；响应于在同一非断层的不同剖面方向存在相交的多边形，获取相交的交点并且将所述交点插入到相交的多边形上，以降低多边形相交产生的闭合差。

5、在一些实施方式中，所述遍历计算所述不连续封闭矿体、岩体的所有曲线多边形上点的梯度信息，得到所述不连续封闭矿体、岩体的表面梯度信息包括：计算当前曲线多边形所在的平面法矢并且归一化；依次计算所述当前曲线多边形上的点在所述当前曲线多边形上的切向量并且归一化；按序遍历所述当前曲线多边形上的点的切向量并且分别与所述平面法矢叉积运算，得到所述当前曲线多边形的梯度信息；按照以上步骤遍历所述不连续封闭矿体、岩体的所有曲线多边形对应的梯度信息，得到所述不连续封闭矿体、岩体的表面梯度信息。

6、在一些实施方式中，所述根据所述断层数据建立断面模型，根据所述不连续封闭矿体、岩体的建模需求和所述断面模型设置所述不连续封闭矿体、岩体的建模的计算网格包括：根据所述断层数据计算断面的点集的凸包边界多边形；根据所述断面的加密折线段将所述凸包边界多边形切割为块区域的集合；对所述块区域的集合中的所有块区域进行三角剖分，得到所述断面的三角网格面模型；根据所述不连续封闭矿体、岩体的建模需求和所述三角网格面模型设置所述不连续封闭矿体、岩体的建模的计算网格。

7、在一些实施方式中，所述根据所述不连续封闭矿体、岩体的建模需求和所述三角网格面模型设置所述不连续封闭矿体、岩体的建模的计算网格包括：按照所述不连续封闭矿体、岩体的建模精度和复杂程度设置建模的网格尺度，并且基于所述网格尺度得到所述不连续封闭矿体、岩体的建模的初步计算网格；将所述三角网格面模型引入所述初步计算网格中，对所述初步计算网格进行约束以得到所述不连续封闭矿体、岩体的建模的计算网格。

8、在一些实施方式中，所述将所述三角网格面模型引入所述初步计算网格中，对所述初步计算网格进行约束以得到所述不连续封闭矿体、岩体的建模的计算网格包括：计算所述三角网格面模型的三角网格与所述初步计算网格的交点，并且根据所述交点判断相邻初步计算网格是否连通，通过对所述初步计算网格是否连通进行标记，得到所述不连续封闭矿体、岩体的建模的计算网格。

9、在一些实施方式中，所述基于所述不连续封闭矿体、岩体的表面点集和表面梯度信息在所述计算网格上进行插值，生成所述不连续封闭矿体、岩体的符号距离场，并且提取所述符号距离场中的等值面片，得到所述不连续封闭矿体、岩体的模型包括：根据所述不连续封闭矿体、岩体的表面点集和表面梯度信息在所述计算网格上插值建立离散最小曲率插值方程组，对所述离散最小曲率差值方程组求解得到所述不连续封闭矿体、岩体的符号距离场；遍历所有计算网格，提取所述符号距离场中的等值面片，得到所述不连续封闭矿体、岩体的模型。

10、在一些实施方式中，所述根据所述不连续封闭矿体、岩体的表面点集和表面梯度信息在所述计算网格上插值建立离散最小曲率插值方程组，对所述离散最小曲率差值方程组求解得到所述不连续封闭矿体、岩体的符号距离场包括：将所述表面点集的每个点按照所在的计算网格进行分配，得到所述每个点对应的计算网格；根据所述不连续封闭矿体、岩体的线性约束信息在所述每个点对应的计算网格中建立约束方程组；通过集合所述约束方程组和引入所述不连续封闭矿体、岩体的不连续性约束信息建立离散最小曲率插值方程组；求解所述离散最小曲率插值方程组，得到所述不连续封闭矿体、岩体的符号距离场。

11、在一些实施方式中，所述根据所述不连续封闭矿体、岩体的线性约束信息在所述每个点对应的计算网格中建立约束方程组包括：建立所述每个点在对应的计算网格中的线性约束局部方程组；建立所述每个点的梯度信息在对应的计算网格中的线性约束局部方程组；基于能量最小几何偏微分方程建立所述计算网格的边界上的边界线性条件方程组。

12、在一些实施方式中，所述求解所述离散最小曲率插值方程组，得到所述不连续封闭矿体、岩体的符号距离场包括：基于多级网格分裂的共轭梯度算法求解所述离散最小曲率插值方程组，得到所述不连续封闭矿体、岩体的符号距离场。

13、在一些实施方式中，所述遍历所述计算网格，提取所述符号距离场中的等值面片，得到所述不连续封闭矿体、岩体的模型包括：对所述计算网格的顶点的属性值增加相应的残差值，以避免所述计算网格的顶点退化；遍历所有计算网格，并且根据所述计算网格是否被所述断面模型切割匹配对应的提取算法提取所述符号距离场中的等值面片，以得到所述不连续封闭矿体、岩体的模型。

14、在一些实施方式中，所述遍历所有计算网格，并且根据所述计算网格是否被所述断面模型切割匹配对应的提取算法提取所述符号距离场中的等值面片，以得到所述不连续封闭矿体、岩体的模型包括：响应于所述计算网格未被所述断层模型切割，根据muchingcube等值面提取算法提取距离值为0的等值面片；响应于所述计算网格被所述断层模型切割，预估在所述计算网格上被所述断层模型切割的对侧点的属性值，通过所述断面模型对根据muchingcube等值面提取算法提取的距离值为0的等值面片进行裁剪，以得到所述距离值为0的等值面片的有效部分。

15、本发明实施例的另一方面，还提供了一种不连续封闭矿体、岩体的建模装置，包括：第一模块，配置用于获取不连续封闭矿体、岩体的断层数据和非断层数据并对其进行预处理，得到所述不连续封闭矿体、岩体的表面点集和表面梯度信息；第二模块，配置用于根据所述断层数据建立断面模型，根据所述不连续封闭矿体、岩体的建模需求和所述断面模型设置所述不连续封闭矿体、岩体的建模的计算网格；第三模块，配置用于基于所述不连续封闭矿体、岩体的表面点集和表面梯度信息在所述计算网格上进行插值，生成所述不连续封闭矿体、岩体的符号距离场，并且提取所述符号距离场中的等值面片，得到所述不连续封闭矿体、岩体的模型。

16、本发明实施例的再一方面，还提供了一种计算机设备，包括：至少一个处理器；以及存储器，存储器存储有可在处理器上运行的计算机指令，指令由处理器执行时实现上述方法的步骤。

17、本发明实施例的再一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有被处理器执行时实现如上方法步骤的计算机程序。

18、本发明至少具有以下有益技术效果：本发明提出的基于离散隐函数的不连续封闭矿体、岩体的建模方法解决了现有技术自动化程度低、矿体建模无法支持海量数据、矿体模型不光滑、无法支持被断层切割的多值封闭岩体矿体建模难题以及模型更新效率等诸多问题。具有建模自动化程度高，模型实时更新能力强，人交互修改编辑后可以快速更新模型，适用于快速的三维人机联做三维地震深度速度建模或者三维矿体建模以及重磁电正反演建模应用。进一步，本发明的建模方法不仅限于固体矿体的建模，对于油气勘探开发领域的复杂封闭岩体、河道、溶洞等的模型建立同样适用，可使用的范围较广且没有严格的限制。