井中激电法三维可视化建模与人机交互反演

作     者：杨成坤 

作者单位：长江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈清礼;王志刚

授予年度：2022年

学科分类：081801[工学-矿产普查与勘探] 081802[工学-地球探测与信息技术] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

主      题：井中激电法 层控建模 异常体建模 人机交互反演 

摘      要：近些年来,随着计算机图形学、图像处理和计算机视觉等学科的飞速发展,三维可视化技术在地质领域得到了广泛的应用,常用于地震解释、矿床模拟、断层及裂缝预测等方面。目前国内外一些研究学者利用三维可视化建模技术,基于人机选择法交互解释的路线,研究开发出了一批用于重磁勘探的三维资料处理解释软件,这些软件能够直观的反映出地下异常状态,结合重磁领域的正演算法,根据地质人员专业素养,实现地质反演。而井中激电三维正反演算法在许多学者的研究下,其正反演效果取得了很大的进步,但是利用三维可视化建模技术进行人机交互反演方面还亟待研究,部分研究成果受限于当时的计算机技术限制,其应用效果已不能满足当前需求,因此,利用显示效果更好,速度更快的三维可视化建模技术,整合井中激电三维正演算法,建立一个人机交互反演系统对当前地质行业具有重要的应用价值。本文依托东方地球物理公司研发的地下与井中探测软件平台(BHGS)和英得赛斯科技(北京)的三维可视化开发接口对井中激电法的三维可视化建模和人机交互反演技术进行了研究,开发了一款能够应用于井-地方式测量的井中激电反演系统。本文的研究主要从以下三个方面展开:1、研究井中激电法三维可视化建模及人机交互反演技术。对井中激电法的基本原理、工作方式及正演方法进行了概述,分析研究了三维可视化建模过程中涉及的相关工具,对层控建模中利用Delaunay三角剖分技术实现模型层位构建的算法进行了研究,分析采用逐点插入法实现层位三角面片的剖分,对四面体网格剖分生成器Tet Gen进行了研究,分析研究了剖分参数的含义和剖分输出的几种文件格式。2、调研系统开发需求,对系统的总体结构进行了设计。开发出一套三维基本图元,包含了六面体、圆柱和球体,研究实现三维基本图元在三维视图中的显示,用以构建三维异常体模型。研究实现层控建模功能,通过勾勒层位剖面曲线,实现三维模型的层位变化。开发了数据管理器和属性管理器,用于显示数据列表和模型属性的编辑。开发多窗口数据联动功能,研究了进程间和进程内数据的监测技术,满足多种情形下多窗口的刷新及关联数据的联动更新需求。3、对集成后的正演算法进行数值模拟实验。设计四种模型,分别为低阻六面体、高阻球体、高低阻组合体和含层位的组合异常体模型,采用二极装置井-地测量,验证三维可视化建模功能的有效性和集成前后正演算法计算结果的一致性,并将四种正演数据作为“实测数据,对人机交互反演功能进行测试。结果表明,本系统能够根据实测数据反演出地下构造及异常体分布,显示直观,操作友好,在井中激电三维反演解释方面具有一定的应用价值。但由于本系统中未集成地-井和井-井方式的正演程序,功能单一,为了增强系统的实用性,后续还需要进一步扩展功能,解决运行稳定性问题,发挥出系统的实用价值。