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地震成像系统块体建模关键技术研究

作　者: 初剑
导　师: 魏志强
学　校: 中国海洋大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 块体建模 Delaunay三角/四面体剖分地质曲面求交带权地质曲面延伸限定Delaunay四面体剖分
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

“地震成像”领域的巨大进展是推动石油勘探工业的快速发展的主要动力。地震成像系统实现地震勘探结果的成像,便于地震数据解释人员、地质工程师等对地下地质构造、分层信息等进行分析、处理,为确定油气井位置提供重要依据。地震成像系统主要靠偏移完成对地震勘探数据的成像,勘探工区地质结构的速度模型是应用偏移技术的基础。速度模型依赖于地质体三维构造模型和插值技术,在地震成像系统中具有重要地位。现有的研究表明层状速度建模结果不能满足地震成像系统高精度叠前偏移成像的需求,而块体速度建模结果可以精细刻画地下复杂地质构造。将地质区块完整、准确地加以表达,便于地质分析、三维显示和建立速度模型,从而满足高精度叠前偏移成像的需求。块体建模技术是地震成像系统的一个研究热点。本文在提出块体建模总体流程基础上,对地震成像系统块体建模中的3项关键技术进行研究。论文的主要工作和创新点如下：(1)研究并实现了二维/三维Delaunay剖分算法,改进Bowyer-Watson算法(Delaunay空洞法)中的关键步骤,减少判断误差,提高二维/三维Delaunay剖分结果的准确性。(2)提出了一种基于Delaunay三角剖分的地质曲面求交算法。采用“三角形对相交测试”的方法确定两地质曲面的交线,并采用“包围盒判定”方法进行预处理,提高测试效率；提出了一种基于Delaunay三角剖分的带权地质曲面延伸方法,解决了地质曲面求交过程中产生的交线结果与地质分析结果不一致的情况；提出了一种带权地质曲面交线延伸的方法,使交线的两个端点同时位于曲面边界上,为块体建模后续的限定Delaunay三角剖分、曲面分割、曲面裁剪等步骤提供基础,完成曲面边界建模。(3)提出了三维限定Delaunay剖分的改进算法。在“先恢复边,后恢复面”过程中,充分利用三角形和四面体的空间拓扑信息,提出分步处理的方法,简化了将新交点加入到四面体网的情况分析,降低分析难度。实验结果和实际数据测试结果证明了本文提出的块体建模流程和各种改进算法的可行性和有效性。提出适用于速度插值的三角形/四面体质量标准并提高剖分三角形/四面体质量是今后需要努力的方向。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-11
1 绪论  11-17
  1.1 研究背景和意义  11-12
    1.1.1 研究背景  11-12
    1.1.2 研究意义  12
  1.2 国内外研究现状  12-15
    1.2.1 地震勘探建模方法研究现状  12-13
    1.2.2 三角形/四面体剖分研究现状  13-14
    1.2.3 曲面求交技术研究现状  14-15
  1.3 本文的研究内容及安排  15-17
2 地震成像系统块体建模基础理论及建模流程  17-29
  2.1 块体建模名词术语  17-19
    2.1.1 地质建模名词  17-18
    2.1.2 地质关系术语  18-19
  2.2 三角/四面体剖分的概念  19-25
    2.2.1 二维点集的三角剖分  19-22
    2.2.2 限定三角剖分  22-23
    2.2.3 三维点集的四面体剖分  23-25
    2.2.4 限定四面体剖分  25
  2.3 块体建模流程  25-28
  2.4 本章小结  28-29
3 地质块体表面建模  29-57
  3.1 地层面和断层面等面构造的几何建模  29-36
    3.1.1 地质曲面的几何造型算法  29-31
    3.1.2 改进的二维Delaunay剖分中的Bowyer-Watson算法  31-35
    3.1.3 面构造几何建模实例  35-36
  3.2 地质曲面间拓扑关系的表达  36-45
    3.2.1 地质曲面之间的交线  37-41
    3.2.2 带权曲面边界延伸  41-43
    3.2.3 带权交线延伸  43-45
  3.3 几何与拓扑一致的地质曲面及地质曲面上的交线  45-48
  3.4 地质块体几何表面模型构建  48-55
    3.4.1 地质曲面分割  48-51
    3.4.2 地质层面缝合  51-54
    3.4.3 封闭地质曲面的统一输出  54-55
  3.5 地质块体表面建模结果  55
  3.6 本章小结  55-57
4 地质块体实体建模  57-79
  4.1 三维Delaunay剖分算法  57-65
    4.1.1 Delaunay四面体剖分  57-60
    4.1.2 改进的三维Delaunay剖分中的Bowyer-Watson算法  60-64
    4.1.3 三维Delaunay剖分实验结果  64-65
  4.2 三维限定四面体剖分  65-78
    4.2.1 限定剖分中的边恢复  68-70
    4.2.2 边恢复过程中三角形网的更新方法  70
    4.2.3 边恢复过程中四面体网的更新方法  70-72
    4.2.4 限定剖分中的面恢复  72-74
    4.2.5 面恢复过程中三角形网的更新方法  74
    4.2.6 面恢复过程中四面体网的更新方法  74-76
    4.2.7 四面体蔓延块体分割技术  76-78
  4.3 地质块体实体模型的构建  78
  4.4 本章小结  78-79
5 总结与展望  79-81
  5.1 总结  79
  5.2 展望  79-81
参考文献  81-85
致谢  85-86
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  86

地震成像系统块体建模关键技术研究

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