一种基于地球空间网格结构的三维地质模型剖分方法

本发明涉及三维地质建模，特别是涉及一种基于地球空间网格结构的三维地质模型剖分方法。

背景技术：

1、三维地质建模是矿产资源勘探、石油与天然气储层建模、地质灾害监测等领域的重要技术手段，其核心在于构建地质模型的空间表达与分析框架，传统的地质模型剖分方法在面对复杂地质特征和大规模数据时，逐渐暴露出显著的技术局限性，具体表现在以下两个方面：

2、一方面、传统的三维地质模型剖分主要采用规则网格或不规则三角网格形式，该方法在简单地质区域的建模中表现较好，但在处理复杂地质特征时，比如断层、褶皱、矿体边界，剖分的精度和适应性不足，进而导致在简单地质区域使用过高密度网格会导致资源浪费，而在复杂地质区域中，网格密度不足会导致细节表达不够准确；

3、另一方面，随着三维地质模型数据规模的快速增长，剖分后的网格单元数量急剧增加，对数据的存储和管理提出了更高的要求，传统方法通常缺乏有效的编码规则和数据压缩策略，直接存储剖分后的网格单元数据，不仅占用大量存储资源，还导致数据检索效率低下。

4、基于此，需一种基于地球空间网格结构的三维地质模型剖分方法。

技术实现思路

1、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种基于地球空间网格结构的三维地质模型剖分方法，包括以下步骤：

2、步骤s1、采用地球空间网格结构对地球表面进行三维划分，所述地球空间网格结构包括经纬网格、八面体投影网格或希尔伯特曲线填充网格；

3、步骤s2、基于分层递归网格划分技术，将三维空间按不同分辨率划分为多个网格单元，结合几何映射技术对地质模型的几何顶点与网格单元进行匹配，完成地质模型的网格化剖分；

4、步骤s3、依据地质特征动态调整网格参数，优化网格尺寸、密度和方向，在复杂地质特征区域提升网格密度，并通过去除冗余网格单元和合并相邻单元提高计算效率；

5、步骤s4、采用高效布尔运算算法，基于网格单元之间的空间关系，执行并集、交集或差集操作，生成完整的剖分模型；

6、步骤s5、设计数据结构与编码规则，为每个网格单元生成唯一标识符，通过快速解码算法支持剖分结果的实时访问和优化存储。

7、进一步优选的，所述地球空间网格结构利用经纬网格、八面体投影网格和希尔伯特曲线填充网格的动态组合方式生成，经纬网格通过均匀划分经纬度线形成规则矩形单元，适用于宏观地质特征的初步划分，八面体投影网格通过将地球表面映射到八面体后逐级细分成三角形单元，希尔伯特曲线填充网格采用递归生成紧凑的空间填充曲线，网格类型在应用中动态切换或组合使用。

8、进一步优选的，所述分层递归网格划分技术通过逐级细化三维空间生成从粗分辨率到高分辨率的多级网格单元，结合几何映射技术将地质模型的顶点数据与网格单元的空间位置匹配。

9、进一步优选的，通过自适应密度算法动态调整网格单元密度，在简单地质区域采用较大尺寸单元提升计算效率，在复杂地质区域采用小尺寸单元捕捉细节，利用网格优化算法剔除冗余单元，并通过边界合并技术优化网格结构。

10、进一步优选的，所述布尔运算算法利用分层网格编码策略为每个单元赋予全局唯一标识，通过交集检测算法进行网格单元的空间关系计算，实现并集、交集和差集操作，并通过优化算法减少冗余计算量。

11、进一步优选的，所述三维地质数据单元体的编解码算法基于geosot-3d分层递归技术生成唯一标识符，通过设计高精度的编解码策略，保证编码长度与分辨率的匹配，解码过程采用快速解码算法解析网格单元的空间坐标，结合冗余信息剔除优化数据结构。

12、进一步优选的，所述编解码算法和数据结构进一步保护所述数据编码策略，所述策略依据三维地质模型剖分的分辨率和层级划分规则动态生成网格单元的全局唯一标识符，编码长度随分辨率逐步增加，解码算法支持多层级快速解析，通过并行化解码技术实现大规模网格单元的实时解析和调用。

13、进一步优选的，所述方法结合数据压缩与分块存储技术，在网格单元编码中采用分层压缩算法剔除冗余数据，分块存储策略将地质模型数据分解为独立访问的子块，结合递归压缩方法优化低频使用单元的存储性能。

14、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

15、一、本发明通过经纬网格、八面体投影网格和希尔伯特曲线填充网格，根据具体场景动态选择或组合使用，经纬网格适用于大范围特征的初步划分，八面体投影网格增强区域边界的连续性，希尔伯特曲线填充网格用于复杂区域的高密度剖分，实现灵活性和精度的提升。

16、二、本发明通过分层递归网格划分技术逐级细化三维空间，动态调整网格单元密度与分辨率，在简单区域采用大尺寸网格减少计算量，在复杂区域使用小尺寸网格捕捉细节，结合动态调整算法优化网格参数，提升剖分结果的适应性与精确性。

17、三、本发明利用geosot-3d分层递归技术生成全局唯一标识符，结合高精度编解码策略动态调整编码长度，采用快速解码算法实现网格单元的实时解析，通过分层压缩算法剔除冗余数据，分块存储提高检索效率，并优化低频数据的存储性能；通过分层网格编码策略对网格单元赋予唯一标识符，结合交集检测算法计算网格单元的空间关系，支持并集、交集和差集操作，优化算法减少冗余计算量，提升空间运算效率，适用于复杂场景中的实时模型处理。

技术特征：

1.一种基于地球空间网格结构的三维地质模型剖分方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于地球空间网格结构的三维地质模型剖分方法，其特征在于，所述地球空间网格结构利用经纬网格、八面体投影网格和希尔伯特曲线填充网格的动态组合方式生成，经纬网格通过均匀划分经纬度线形成规则矩形单元，八面体投影网格通过将地球表面映射到八面体后逐级细分成三角形单元，希尔伯特曲线填充网格采用递归生成紧凑的空间填充曲线，网格类型在应用中动态切换或组合使用。

3.根据权利要求1所述的一种基于地球空间网格结构的三维地质模型剖分方法，其特征在于，所述分层递归网格划分技术通过逐级细化三维空间生成从粗分辨率到高分辨率的多级网格单元，结合几何映射技术将地质模型的顶点数据与网格单元的空间位置匹配。

4.根据权利要求1所述的一种基于地球空间网格结构的三维地质模型剖分方法，其特征在于，通过自适应密度算法动态调整网格单元密度，在简单地质区域采用较大尺寸单元提升计算效率，在复杂地质区域采用小尺寸单元捕捉细节，利用网格优化算法剔除冗余单元，并通过边界合并技术优化网格结构。

5.根据权利要求1所述的一种基于地球空间网格结构的三维地质模型剖分方法，其特征在于，所述布尔运算算法利用分层网格编码策略为每个单元赋予全局唯一标识，通过交集检测算法进行网格单元的空间关系计算，实现并集、交集和差集操作，并通过优化算法减少冗余计算量。

6.根据权利要求1所述的一种基于地球空间网格结构的三维地质模型剖分方法，其特征在于，所述三维地质数据单元体的编解码算法基于geosot-3d分层递归技术生成唯一标识符，通过设计高精度的编解码策略，保证编码长度与分辨率的匹配，解码过程采用快速解码算法解析网格单元的空间坐标，结合冗余信息剔除优化数据结构。

7.根据权利要求6所述的一种基于地球空间网格结构的三维地质模型剖分方法，其特征在于，所述编解码算法和数据结构进一步保护所述数据编码策略，所述数据编码策略依据三维地质模型剖分的分辨率和层级划分规则动态生成网格单元的全局唯一标识符，编码长度随分辨率逐步增加，解码算法支持多层级快速解析，通过并行化解码技术实现大规模网格单元的实时解析和调用。

8.根据权利要求7所述的一种基于地球空间网格结构的三维地质模型剖分方法，其特征在于，所述方法结合数据压缩与分块存储技术，在网格单元编码中采用分层压缩算法剔除冗余数据，分块存储策略将地质模型数据分解为独立访问的子块，结合递归压缩方法优化低频使用单元的存储性能。

技术总结
本发明公开一种基于地球空间网格结构的三维地质模型剖分方法，采用经纬网格、八面体投影网格和希尔伯特曲线填充网格多类型地球空间网格结构，对地球表面进行三维划分，结合分层递归网格划分技术，实现从粗分辨率到高分辨率的多级网格单元生成与几何映射，依据地质特征动态调整网格参数，在简单区域采用大尺寸网格提高效率，在复杂区域采用小尺寸网格捕捉细节，同时结合网格优化算法剔除冗余单元，提升模型的精确性和计算效率；通过GeoSOT‑3D分层递归技术生成全局唯一标识符，结合高效布尔运算完成网格单元的并集、交集和差集操作，确保地质模型剖分的完整性和拓扑一致性。

技术研发人员：章蓝月,刘兆鑫,韦猛,崔亮亮,秦宇龙,王志文
受保护的技术使用者：成都理工大学
技术研发日：
技术公布日：2025/4/14