建立盆地三維構(gòu)造- 地層格架的插值方法

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1、第25卷第2期地球科學(xué)———中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)Vol.25No.22000年3月EarthScience—JournalofChinaUniversityofGeosciencesMar.2000建立盆地三維構(gòu)造-地層格架的插值方法田宜平　袁艷斌　李紹虎　吳沖龍(中國(guó)地質(zhì)大學(xué)資源學(xué)院,武漢430074)摘要:建立盆地三維構(gòu)造-地層格架是進(jìn)行三維盆地模擬的關(guān)鍵技術(shù)之一.為了使一系列二維地震解釋剖面轉(zhuǎn)化為盆地的三維構(gòu)造-地層格架,必須選擇有效的內(nèi)插外推方法,而插值方法的選擇和空間分析的實(shí)現(xiàn)依賴于空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu).在探討基于B-Rep模型的盆地三維空間拓

2、撲結(jié)構(gòu)表示法及圖形編碼準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上,引進(jìn)了適合于構(gòu)建盆地三維構(gòu)造-地層格架的幾種形態(tài)插值方法,并提出了一種新的方法———相似變形插值法.這些方法曾成功地應(yīng)用于珠三盆地三維構(gòu)造-地層格架的模擬,能夠很好地支持包括矢量剪切在內(nèi)的各種空間分析.關(guān)鍵詞:盆地模擬;三維模擬;B-Rep模型;空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);形態(tài)插值法;盆地地層格架.++中圖分類號(hào):P544.4;P628.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1000-2383(2000)02-0191-04作者簡(jiǎn)介:田宜平,男,講師,1972年生,1996年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)研究生院,獲碩士學(xué)位,主要從事盆地模擬研

3、究和三維模擬軟件開(kāi)發(fā).　　盆地模擬的近期發(fā)展,主要是從單因素的有機(jī)要首先解決描述這種形態(tài)和關(guān)系的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu).目前地球化學(xué)模擬,轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘁蛩氐呐璧匮莼C合模擬;在常用的三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型中基于體表示的三維混從一維空間的單井模擬,轉(zhuǎn)變?yōu)槎S空間的聯(lián)井模合結(jié)構(gòu)模型,是近年來(lái)三維GIS領(lǐng)域所取得的新進(jìn)[3～6]擬,并且正在向三維空間的區(qū)塊或盆地整體模擬發(fā)展.[1]展.進(jìn)行三維盆地模擬,必須首先建立三維的盆地如前所述,盆地三維構(gòu)造-地層格架模擬的數(shù)構(gòu)造-地層格架,但目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有成熟的三維據(jù)基礎(chǔ)是一系列二維地震解釋剖面,只有經(jīng)過(guò)插值盆地構(gòu)造-地層格架的模

4、擬方法可供利用,這其中模擬之后才具有三維特征.因此,我們既不能將其簡(jiǎn)既有計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)難點(diǎn),也有地質(zhì)體三維構(gòu)形單地作為二維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)處理,也不能直接進(jìn)行三[2]和數(shù)據(jù)升維本身的技術(shù)難點(diǎn).本文對(duì)此進(jìn)行了系維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述,需要尋找一種具有層次結(jié)構(gòu)的,既統(tǒng)的探索性研究,在現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)基礎(chǔ)能描述線和面又能描述體,而且在線-面和面-體之上,建立了幾種基于B-Rep拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型的有效轉(zhuǎn)換之后,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)得以保持的方法.相比之下,邊插值方法,并且在計(jì)算機(jī)上很好地再現(xiàn)了盆地的三界代替(B-Rep:boundaryreplacement)模型較為適維

5、構(gòu)造-地層格架形態(tài).合.該模型采用實(shí)體的邊界來(lái)代替實(shí)體,并且通過(guò)拓?fù)潢P(guān)系來(lái)建立各邊界的聯(lián)系.空間對(duì)象通?？梢苑?　盆地構(gòu)造-地層格架三維拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)解為4類元素的集合,即點(diǎn)、線、面和體,每一類元素由幾何數(shù)據(jù)、類型標(biāo)志及相互間的拓?fù)潢P(guān)系組成.雖的表達(dá)然在一般情況下確定元素間關(guān)系十分困難,要將觀[4]察數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成邊界表示幾乎是不可能的,但由于沉積盆地構(gòu)造-地層格架的三維形態(tài)極為復(fù)其邊界表示具有層次結(jié)構(gòu),再加地質(zhì)體在二維地震雜,其中不但包含許許多多的界面,例如各種斷層、解釋剖面上都是以邊界線表示的,元素間的拓?fù)潢P(guān)地層和沉積體界面,而且相互間關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜

6、、變化系早已經(jīng)確定,只要采用正確的編碼原則,就可以取多端.要正確地表達(dá)這種復(fù)雜的空間形態(tài)和關(guān)系,需其所長(zhǎng)而避其所短,實(shí)現(xiàn)二維拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的三維化表達(dá).圖1所示的被“Y”字型斷裂破壞的地層格架剖收稿日期:1999-09-06基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金“九五”重點(diǎn)項(xiàng)目(No.49732005).面,可以用來(lái)說(shuō)明B-Rep模型在盆地內(nèi)部三維拓?fù)?1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.192地球科學(xué)———中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)第25卷步構(gòu)成完整的盆地三維構(gòu)造-地層格架.在圖1

7、中,如果將沉積相的邊界加進(jìn)去,就可以劃分出許多更小的實(shí)體,編號(hào)原理相同,只是工作量大些.這樣插值形成的數(shù)字地質(zhì)體,將是具構(gòu)造-地層格架的三維數(shù)字成因地層或數(shù)字層序地層.圖1B-Rep模型在盆地構(gòu)造-地層格架拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)描述中2　盆地二維構(gòu)造-地層剖面的三維化的應(yīng)用插值原理Fig.1ApplicationofB-Repmodeltotopologicalstructuredescriptionoftectonic-stratigraphicframeworkof常用的插值方法很多,其中包括線性插值、多項(xiàng)basin[7,8]式插值、克里金插值和樣條插

8、值等,但各有優(yōu)、缺點(diǎn).結(jié)合地質(zhì)剖面的特點(diǎn),筆者提出了相似變形插結(jié)構(gòu)描述中的應(yīng)用.值的新方法.將這些插值方法與空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的B-在圖1中,F1和F2組成典型的“Y”字