地层类对象主要包括地层、覆盖层和层间错动带三类地质结构,下面以地层为主来说明该类地质对象的几何建模理论与方法。
对于单个连续的成层地层面,其NURBS构造实现过程已在5.2.3节给出。相应地,由式(5.1)可知,区域内单个连续的地层结构体是由上、下两个地层面和周边四个边界面闭合而成的。实际上,可以对已建立的区域地形轮廓体和上、下两个地层结构面进行布尔切割运算,更精确简便地获得对应的地层体。
对于多个成层构造地层,其接触关系有整合接触、平行不整合接触和角度不整合接触三种。而从空间几何角度而言,在相互邻接的地层之间一般存在四种空间关系(参见图2.2):包含、覆盖、相交和多层相交。若这些相互关联的地层面分别利用各自的地质数据进行构建,它们的结合面将难以精确地匹配到一起。本书提出一种简单的裁剪—叠加方法来缝合邻接地层间的结构面。以图2.2中T1和T2地层的包含关系为例,该方法实现过程如下(图5.16):
(1)根据各自的地质数据分别建立地层T1和T2的上部结构面S1和S2。
(2)计算曲面S1和S2的相交线l1和l2。
(3)以曲线l1和l2为边界,对曲面S2进行裁剪,从而得到两地层T1和T2间的结合面S3。
这样,所获得的结果曲面即可成为地层T1的下底面,然后与地层T2进行叠加,两者即可很好地缝合在一起。其他邻接关系的地层可采用类似的方法进行处理。对于褶皱构造地层,可分为两种情况:①对于不含多值面的褶皱地层,其建模方法同上;②对于含有多值面的褶皱地层,即平面上一点p(x,y),在地层的上、下界面对应的z值不唯一,如倒转褶皱,此时地层界面的模拟构造不能再笼统地将离散点和剖面线数据进行插值拟合,而只能通过轮廓线来形成,具体算法步骤如下:
(1)汇总褶皱地层界面上的钻孔点和剖面线(包括横、纵剖面和平切面等)数据,如图5.17(a)所示,分析褶皱要素产状及其几何形态特征。(www.xing528.com)
图5.16 两个邻接地层的缝合
(2)以剖面线为基础构造反映褶皱空间特征的轮廓线,为了不丢失信息,根据褶皱的要素产状,尽量选取有特征的钻孔点,如枢纽点、转折端部位点等,结合剖面线趋势插入新的典型轮廓线,如图5.17(b)所示。
(3)加入边界约束条件,利用NURBS曲面技术,根据已形成的轮廓线集合,拟合形成相应的褶皱光滑曲面,如图5.17(c)所示。
(4)同理可形成该褶皱的另一界面,进而构建出褶皱地层实体模型,如图5.17(d)所示。
图5.17 倒转褶皱几何模型构造
(a)数据汇总;(b)构造轮廓线;(c)NURBS褶皱面;(d)褶皱地层实体
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