三维地质岩性网格模型体绘制的边界线性平滑方法及装置

摘要

本发明提供了一种三维地质岩性网格模型体绘制的边界线性平滑方法及装置。方法包括利用游程编码对三维地质岩性网格模型中Z轴方向上表示相同岩层属性的网格进行合并得到多个岩层段；将Z轴方向上的各个岩层段作为一个垂直柱，将各垂直柱中具有空间连接关系的岩层段的起点用直线连接；通过邻近的四个垂直柱中的具有空间连接关系的岩层段围成六面体，沿X轴或Y轴方向，根据六面体的侧面中两个岩层段所属的垂直柱中岩层段的属性关系确定侧面的分割方式，结合六面体的顶面以及底面的对角线得到将六面体分割为四面体的剖分方式；根据剖分方式制作六面体中采样点的岩层属性的计算模板；通过计算模板得到采样点的岩层属性，确定六面体各位置的岩层属性。

权利要求

1.一种三维地质岩性网格模型体绘制的边界线性平滑方法，三维地质岩性网格包括沿坐标系的X轴、Y轴和Z轴分布的网格，所述方法包括：利用游程编码对所述三维地质岩性网格模型中Z轴方向上表示相同岩层属性的网格进行合并得到多个岩层段；

将Z轴方向上的各个岩层段作为一个垂直柱，将各所述垂直柱中具有空间连接关系的岩层段的起点用直线连接；

通过邻近的四个垂直柱中的具有空间连接关系的岩层段围成六面体，沿X轴或Y轴方向，根据所述六面体的侧面中两个岩层段所属的垂直柱中岩层段的属性关系确定该侧面的分割方式，并结合所述六面体的顶面以及底面的对角线得到将所述六面体分割为四面体的剖分方式；其中，所述邻近的四个垂直柱指可以围成一个最小矩形的四个垂直柱；

根据所述剖分方式制作所述六面体中采样点的岩层属性的计算模板；

通过所述计算模板得到所述采样点的岩层属性，从而确定所述六面体中各个位置的岩层属性；

其中，所述根据所述六面体的侧面中两个岩层段所属的垂直柱中岩层段的属性关系确定该侧面的分割方式的步骤包括：对于任一所述侧面，判断所述侧面中两个岩层段的岩层属性是否相同；

若不同，选择所述两个岩层段中的任一个作为目标岩层段，判断所述目标岩层段和另一个岩层段的起点或末点相连的上岩层段或下岩层段在Z轴方向上是否存在重叠且岩层属性是否相同；

若所述目标岩层段与所述上岩层段在Z轴方向上存在重叠且岩层属性相同，将所述目标岩层段的末点和另一个岩层段的起点连接；

若所述目标岩层段与所述下岩层段在Z轴方向上存在重叠且岩层属性相同，将所述目标岩层段的起点和另一个岩层段的末点连接；

若所述目标岩层段与所述上岩层段以及所述下岩层段不满足在Z轴方向上重叠且岩层属性相同，判断所述侧面中两个岩层段的末点在Z轴方向上的高低，选择在Z轴方向上较高的末点，将其和另一个岩层段的起点连接形成切割线；或查找所述侧面中两个岩层段的末点中在Z轴方向上较高的末点，并判断与较高的末点连接的岩层段的末点是否仍高于所述侧面中另一个较低的末点；若是，选择与较高的末点连接的岩层段的末点，并将其与所述侧面中末点较低的另一个岩层段的起点连接形成切割线；

若所述侧面中两个岩层段的末点在Z轴方向上的高度相同，计算所述侧面的两个对角线的长度，并比较两个对角线的长短，选择较长的对角线作为切割线。

2.根据权利要求1所述的三维地质岩性网格模型体绘制的边界线性平滑方法，其中，在所述并结合所述六面体的顶面以及底面的对角线得到将所述六面体分割为四面体的剖分方式的步骤之后，还包括：根据所述六面体中各侧面的对象线斜率正负性进行二值化编码作为该六面体的剖分方式的编码。

3.根据权利要求1所述的三维地质岩性网格模型体绘制的边界线性平滑方法，其中，所述根据所述剖分方式制作所述六面体中采样点的岩层属性的计算模板的步骤包括：经过所述采样点制作一个与Y轴方向平行的截面，所述截面与所述六面体的顶面、底面以及两个侧面相交，从而与所述六面体和所述四面体形成多个交线；

根据各个所述交线的连接方式制作所述计算模板；其中，所述计算模板在沿Y轴方向上包括4个分区，每个所述分区中记录有其内每条交线的首末交点。

4.根据权利要求3所述的三维地质岩性网格模型体绘制的边界线性平滑方法，其中，所述通过所述计算模板得到所述采样点的岩层属性的步骤包括：确定所述采样点所属的分区为目标分区；

根据所述六面体的各个顶点坐标确定所述目标分区中各个交点的坐标，从而确定所述采样点与所述目标分区中各交线的位置关系；

根据所述目标分区中各个岩层段的岩层属性以及尖灭方式得到所述目标分区中相邻两个交线之间的岩层属性；

根据所述采样点与所述目标分区中各交线的位置关系以及所述目标分区中相邻两个交线之间的岩层属性得到所述采样点的岩层属性。

5.根据权利要求1所述的三维地质岩性网格模型体绘制的边界线性平滑方法，其中，在所述通过所述计算模板得到所述采样点的岩层属性，从而确定所述六面体中各个位置的岩层属性的步骤之后，还包括：判断所述三维地质岩性网格模型中的六面体中是否存在岩性为空的空岩层段；

若存在，确定所述空岩层段位于垂直柱的起点还是末点位置，根据所述空岩层段位于垂直柱的起点还是末点位置，将所述六面体中空岩层段的高程作为该空岩层段所在垂直柱的起点或末点的高程，将岩性为非空的岩层段的高程修正为该岩层段所在垂直柱的起点或末点高程；和/或判断所述三维地质岩性网格模型中的六面体的侧面中的岩层段所在的垂直柱是否存在岩性为空的空垂直柱；

若是，判断所述空垂直柱的数量是否大于1；

若大于1，对所述空垂直柱所在的六面体不予处理；

若等于1，将所述六面体中与所述空垂直柱相邻的两个岩层段的起点和末点分别连接，以将所述六面体分割为两个三棱柱，保留不包含所述空垂直柱的三棱柱。

6.一种三维地质岩性网格模型体绘制的边界线性平滑装置，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的机器可执行程序，并且所述处理器执行所述机器可执行程序时实现根据权利要求1至5任一项所述的三维地质岩性网格模型体绘制的边界线性平滑方法。

说明书

三维地质岩性网格模型体绘制的边界线性平滑方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及工程地质结构建模技术领域，特别是涉及一种三维地质岩性网格模型体绘制的边界线性平滑方法及装置。

背景技术

[0002] 现在，构建三维地质结构模型是城市三维地质调查中的重要内容，三维地质结构模型对城市地下浅层地质结构以及工程场地地质环境的精细岩性描述可以为解决与工程活动有关的地质问题提供基础性三维数据支撑。目前，三维地质结构模型的建模方法主要使用显式建模或者隐式建模方法解决具有明确地层结构特征的建模问题，采用不规则三角网表达地质对象的边界。但是在工程地质等领域，由于浅层第四系地层结构不明显，三维地质结构模型多采用空间插值方法，例如指示克里格、序贯模拟以及支持向量机(Support Vector Machine，简称SVM)等方法，建模过程一般采用三维规则网格对地下空间进行均匀离散和插值，建模成果为三维岩性规则网格模型或者基于规则网格提取的岩性边界三角网。

[0003] 相对于将三维地质结构模型转化为三角网，直接基于三维规则网格表达岩性模型更加便于空间分析和计算。如直接通过航空电磁法等手段构建地质网格模型，混合地形和地质结构的可视化雕刻和侵蚀分析，基于草图的多层网格模型与可视化系统等。考虑到可视化角度，三维地质结构模型的绘制主要利用面绘制方法，往往直接绘制网格单元或者转化为三角形网格来实现，但是，这种方式产生的三角形单元较多，需要做更多的简化操作才能满足较好的转化效果。另外，转化为三角形网格也就不能在可视化阶段进行更多的空间分析。由于这些原因，一些研究人员利用直接体绘制技术实现地质网格模型的可视化和空间分析等，而且随着更快的体绘制技术和HTML5技术的发展，可以使用网络技术在每个设备上向每个人提供交互式三维模型可视化。

[0004] 不同于医学CT体数据，岩性网格模型的属性分布具有成层性且边界明确，可以很容易地利用光线投射等算法实现模型整体和部分岩性地质界面(等值面)的展示。光线投射算法需要沿着光线方向进行空间采样，最常用的采样方式是最近邻采样，但是，在边界处属性值发生变化时，会产生明显的锯齿或者台阶现象，影响绘制效果。对于属性值连续分布的体数据，如医学CT体数据或者物性参数体数据，可以采用空间插值方式进行抗锯齿处理，如三线性插值及TriCubic插值。然而，岩性值不仅非连续而且需要在纵向上根据岩层空间位置保证叠置合理性和一致性，岩层分界点位置一般不允许改变，这使得三线性插值以及TriCubic插值无法使用，而全局空间插值方法不适合体绘制实时性要求。

[0005] 本发明根据岩层水平连续特点以及纵向上空间叠置关系的合理性要求，提出了三维岩性网格模型体绘制的边界线性平滑方法。

发明内容

[0006] 本发明第一方面的一个目的是要克服现有技术中的至少一个技术缺陷，提供一种三维地质岩性网格模型体绘制的边界线性平滑方法及装置。

[0007] 本发明的一个目的是对岩层的边界进行平滑处理。

[0008] 本发明的另一个目的是对三维地质岩性网格模型的边界进行平滑处理。

[0009] 根据本发明的一方面，提供了一种三维地质岩性网格模型体绘制的边界线性平滑方法，三维地质岩性网格包括沿坐标系的X轴、Y轴和Z轴分布的网格，所述方法包括：

[0010] 利用游程编码对所述三维地质岩性网格模型中Z轴方向上表示相同岩层属性的网格进行合并得到多个岩层段；

[0011] 将Z轴方向上的各个岩层段作为一个垂直柱，将各所述垂直柱中具有空间连接关系的岩层段的起点用直线连接；

[0012] 通过邻近的四个垂直柱中的具有空间连接关系的岩层段围成六面体，沿X轴或Y轴方向，根据所述六面体的侧面中两个岩层段所属的垂直柱中岩层段的属性关系确定该侧面的分割方式，并结合所述六面体的顶面以及底面的对角线得到将所述六面体分割为四面体的剖分方式；其中，所述邻近的四个垂直柱指可以围成一个最小矩形的四个垂直柱；

[0013] 根据所述剖分方式制作所述六面体中采样点的岩层属性的计算模板；

[0014] 通过所述计算模板得到所述采样点的岩层属性，从而确定所述六面体中各个位置的岩层属性。

[0015] 可选地，所述根据所述六面体的侧面中两个岩层段所属的垂直柱中岩层段的属性关系确定该侧面的分割方式的步骤包括：

[0016] 对于任一所述侧面，判断所述侧面中两个岩层段的岩层属性是否相同；

[0017] 若不同，选择所述两个岩层段中的任一个作为目标岩层段，判断所述目标岩层段和另一个岩层段的起点或末点相连的上岩层段或下岩层段在Z轴方向上是否存在重叠且岩层属性是否相同；

[0018] 若所述目标岩层段与所述上岩层段在Z轴方向上存在重叠且岩层属性相同，将所述目标岩层段的末点和另一个岩层段的起点连接；

[0019] 若所述目标岩层段与所述下岩层段在Z轴方向上存在重叠且岩层属性相同，将所述目标岩层段的起点和另一个岩层段的末点连接。

[0020] 可选地，在所述判断所述目标岩层段和另一个岩层段的起点或末点相连的上岩层段或下岩层段在Z轴方向上是否存在重叠且岩层属性是否相同的步骤之后，若所述目标岩层段与所述上岩层段以及所述下岩层段不满足在Z轴方向上重叠且岩层属性相同，所述根据所述六面体的侧面中两个岩层段所属的垂直柱中岩层段的属性关系确定该侧面的分割方式的步骤还包括：

[0021] 判断所述侧面中两个岩层段的末点在Z轴方向上的高低，选择在Z轴方向上较高的末点，将其和另一个岩层段的起点连接形成切割线。

[0022] 可选地，在所述判断所述目标岩层段和另一个岩层段的起点或末点相连的上岩层段或下岩层段在Z轴方向上是否存在重叠且岩层属性是否相同的步骤之后，若所述目标岩层段与所述上岩层段以及所述下岩层段不满足在Z轴方向上重叠且岩层属性相同，所述根据所述六面体的侧面中两个岩层段所属的垂直柱中岩层段的属性关系确定该侧面的分割方式的步骤还包括：

[0023] 查找所述侧面中两个岩层段的末点中在Z轴方向上较高的末点，并判断与较高的末点连接的岩层段的末点是否仍高于所述侧面中另一个较低的末点；

[0024] 若是，选择与较高的末点连接的岩层段的末点，并将其与所述侧面中末点较低的另一个岩层段的起点连接形成切割线。

[0025] 可选地，在所述判断所述侧面中两个岩层段的末点在Z轴方向上的高低的步骤之后，若所述侧面中两个岩层段的末点在Z轴方向上的高度相同，所述根据所述六面体的侧面中两个岩层段所属的垂直柱中岩层段的属性关系确定该侧面的分割方式的步骤还包括：

[0026] 计算所述侧面的两个对角线的长度，并比较两个对角线的长短，选择较长的对角线作为切割线。

[0027] 可选地，在所述并结合所述六面体的顶面以及底面的对角线得到将所述六面体分割为四面体的剖分方式的步骤之后，还包括：

[0028] 根据所述六面体中各侧面的对象线斜率正负性进行二值化编码作为该六面体的剖分方式的编码。

[0029] 可选地，所述根据所述剖分方式制作所述六面体中采样点的岩层属性的计算模板的步骤包括：

[0030] 经过所述采样点制作一个与Y轴方向平行的截面，所述截面与所述六面体的顶面、底面以及两个侧面相交，从而与所述六面体和所述四面体形成多个交线；

[0031] 根据各个所述交线的连接方式制作所述计算模板；其中，所述计算模板在沿Y轴方向上包括4个分区，每个所述分区中记录有其内每条交线的首末交点。

[0032] 可选地，所述通过所述计算模板得到所述采样点的岩层属性的步骤包括：

[0033] 确定所述采样点所属的分区为目标分区；

[0034] 根据所述六面体的各个顶点坐标确定所述目标分区中各个交点的坐标，从而确定所述采样点与所述目标分区中各交线的位置关系；

[0035] 根据所述目标分区中各个岩层段的岩层属性以及尖灭方式得到所述目标分区中相邻两个交线之间的岩层属性；

[0036] 根据所述采样点与所述目标分区中各交线的位置关系以及所述目标分区中相邻两个交线之间的岩层属性得到所述采样点的岩层属性。

[0037] 可选地，在所述通过所述计算模板得到所述采样点的岩层属性，从而确定所述六面体中各个位置的岩层属性的步骤之后，还包括：

[0038] 判断所述三维地质岩性网格模型中的六面体中是否存在岩性为空的空岩层段；

[0039] 若存在，确定所述空岩层段位于垂直柱的起点还是末点位置，根据所述空岩层段位于垂直柱的起点还是末点位置，将所述六面体中空岩层段的高程作为该空岩层段所在垂直柱的起点或末点的高程，将岩性为非空的岩层段的高程修正为该岩层段所在垂直柱的起点或末点高程；和/或

[0040] 判断所述三维地质岩性网格模型中的六面体的侧面中的岩层段所在的垂直柱是否存在岩性为空的空垂直柱；

[0041] 若是，判断所述空垂直柱的数量是否大于1；

[0042] 若大于1，对所述空垂直柱所在的六面体不予处理；

[0043] 若等于1，将所述六面体中与所述空垂直柱相邻的两个岩层段的起点和末点分别连接，以将所述六面体分割为两个三棱柱，保留不包含所述空垂直柱的三棱柱。

[0044] 根据本发明的另一方面，还提供了一种三维地质岩性网格模型体绘制的边界线性平滑装置，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的机器可执行程序，并且所述处理器执行所述机器可执行程序时实现根据上述任一项所述的三维地质岩性网格模型体绘制的边界线性平滑方法。

[0045] 在本发明的三维地质岩性网格模型体绘制的边界线性平滑方法中，利用游程编码对三维地质岩性网格模型中Z轴方向上表示相同岩层属性的网格进行合并得到多个岩层段；将Z轴方向上的各个岩层段作为一个垂直柱，将各垂直柱中具有空间连接关系的岩层段的起点用直线连接；通过邻近的四个垂直柱中的具有空间连接关系的岩层段围成六面体，沿X轴或Y轴方向，根据六面体的侧面中两个岩层段所属的垂直柱中岩层段的属性关系确定该侧面的分割方式，并结合六面体的顶面以及底面的对角线得到将六面体分割为四面体的剖分方式，根据剖分方式制作六面体中采样点的岩层属性的计算模板；通过计算模板得到采样点的岩层属性，从而确定六面体中各个位置的岩层属性，明显改善了岩层分界面的锯齿和台阶问题，实现了三维地质岩性网格模型体绘制的边界线性平滑，提升了模型的绘制效果。

[0046] 进一步地，判断三维地质岩性网格模型中的六面体中是否存在岩性为空的空岩层段；若存在，确定空岩层段位于垂直柱的起点还是末点位置，根据空岩层段位于垂直柱的起点还是末点位置，将六面体中空岩层段的高程作为该空岩层段所在垂直柱的起点或末点的高程，将岩性为非空的岩层段的高程修正为该岩层段所在垂直柱的起点或末点高程，既考虑了岩层横向水平延伸控制范围，又考虑了岩层段的连接规则以及尖灭情况，既不存在最近邻采样造成的锯齿问题，也不存在尾敲问题。

[0047] 根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

[0048] 后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

[0049] 图1是根据本发明一个实施例的三维地质岩性网格模型体绘制的边界线性平滑方法的流程图；

[0050] 图2是根据本发明另一个实施例的三维地质岩性网格模型的初始状态和通过游程编码进行处理后的状态的示意图；

[0051] 图3是根据本发明另一个实施例的将Z轴方向上的各个岩层段作为一个垂直柱的示意图；

[0052] 图4是根据本发明另一个实施例的六面体中一个侧面的切割线的示意图；

[0053] 图5是根据本发明另一个实施例的六面体中一个侧面的切割线的示意图；

[0054] 图6是根据本发明另一个实施例的六面体中一个侧面的切割线的示意图；

[0055] 图7是根据本发明另一个实施例的六面体中一个侧面的切割线的示意图；

[0056] 图8是根据本发明另一个实施例的将六面体进行分割的示意图；

[0057] 图9是根据本发明另一个实施例的将六面体分割为四面体的结构示意图；

[0058] 图10是根据本发明另一个实施例的经过采样点制作一个与Y轴方向平行的截面的示意图；

[0059] 图11是图10的中间的四边形的岩层属性的多个解的示意图；

[0060] 图12是根据本发明另一个实施例的根据截面交线连接方式做成的计算模板的示意图；

[0061] 图13是根据本发明另一个实施例的采样点位于计算模板的某个分区的示意图；

[0062] 图14是根据本发明另一个实施例的对三维地质岩性网格模型的边界进行平滑处理的示意图；

[0063] 图15是根据本发明另一个实施例的工程地质三维网格模体绘制结果的示意图；

[0064] 图16是根据本发明另一个实施例的工程地质三维网格模体绘制边界平滑前后对比的示意图；

[0065] 图17是根据本发明另一个实施例的YZ面切片边界平滑绘制前后对比结果的示意图；

[0066] 图18是根据本发明另一个实施例的XY面切片边界平滑绘制前后对比结果的示意图；

[0067] 图19是图18中局部区域A01和B01放大的示意图；

[0068] 图20是根据本发明另一个实施例的对岩层相互穿插的进行解释的原理图示意图；

[0069] 图21是根据本发明另一个实施例的将六面体中岩层属性的各个计算模板的示意图；

[0070] 图22是根据本发明另一个实施例的六面体中一个侧面的两个岩层段进行岩层尖灭的示意图；

[0071] 图23是根据本发明另一个实施例的经三维地质岩性网格模型体绘制的边界线性平滑方法处理后的岩性效果图。

具体实施方式

[0072] 图1是根据本发明一个实施例的三维地质岩性网格模型体绘制的边界线性平滑方法的流程图，三维地质岩性网格包括沿坐标系的X轴、Y轴和Z轴分布的网格，其中，X轴和Y轴方向可以理解为横向，Z轴方向可以理解为纵向。当然，也可以将X轴方向看作I方向，Y轴方向看作J方向。一般地层或者岩性模型具有水平层状的特征，即纵向分层而横向边界起伏。参见图1，处理方法可包括以下步骤S102至步骤S110。

[0073] 步骤S102：利用游程编码对三维地质岩性网格模型中Z轴方向上表示相同岩层属性的网格进行合并得到多个岩层段。

[0074] 在本步骤中，Z轴方向上，被合并在一起的表示相同岩层属性的网格一般为相邻的网格，若两个表示相同岩层属性网格之间还存在其他岩层属性的网格，则这两个网格不合并。三维地质岩性网格模型中的X轴和Y轴方向采用二维规则网格组织，网格分辨率与原始规则网格一致。岩层段的起点可以理解为上部的端点，末点可以理解为下部的端点。两个上下相邻的岩层段，上面岩层段的末点也就是下面岩层段的起点。游程编码对Z轴方向上表示相同岩层属性的网格进行合并后，可以只记录Z轴方向上每个岩层段的起点高程和属性编码，相当于只记录了每个岩层段的顶和底边界，因为对于上下相邻的两个岩层段，记录了下方岩层段的起点，就相当于记录了上方岩层段的末点。属性编码指不同岩层属性的编码，如填土的编码可以为101，冲填土的编码可以为102，新黄土的编码可以为103，老黄土的编码可以为104，黏性土的编码可以为105等，这里不再一一列举。游程编码对Z轴方向上表示相同岩层属性的网格进行合并，也可以理解为游程编码对Z轴方向上表示相同岩层属性的网格进行压缩。相对于八叉树等方法，游程编码对三维地质岩性网格模型具有更好的压缩性能。具体地，例如，参见图2，图2中左侧的图2a为三维地质岩性网格模型的初始状态，右侧的图2b为通过游程编码进行处理后的状态。图2a中的无效区域不属于岩层，不参与合并。通过上述介绍，本领域的技术人员可以理解本方案中对Z轴方向上表示相同岩层属性的网格进行合并得到多个岩层段的具体含义。

[0075] 步骤S104：将Z轴方向上的各个岩层段作为一个垂直柱，将各垂直柱中具有空间连接关系的岩层段的起点用直线连接。

[0076] 在本步骤中，空间连接关系可以理解为位置相邻，且在Z轴方向上存在交集(重叠)，例如，两个岩层段位于相邻的垂直柱上，并且，这两个岩层段在Z轴方向上存在交集，则可以认为这两个岩层段具有空间连接关系，通过上述解释，本领域的技术人员可以理解空间连接关系的具体含义。在本实施例中，岩层段的起点可以理解为上部的端点，末点可以理解为下部的端点。两个上下相邻的岩层段，上面岩层段的末点也就是下面岩层段的起点。例如，参见图3，图3中包括了垂直柱0、垂直柱1、垂直柱2、垂直柱3共四个垂直柱，每个垂直柱包括了岩层段1、岩层段2、岩层段3共三个岩层段，将各垂直柱中具有空间连接关系的岩层段的起点用直线连接。可以将纵向单元合并后的网格，看作一系列横向规则分布的虚拟钻孔。借鉴结构化网格PillarGrid术语，可以将这些虚拟钻孔称为垂直柱(Pillar)。并且，起点之间采用直线连接，属于一种线性处理方法，可以减少或者消除规则网格划分造成的可视化锯齿问题。

[0077] 步骤S106：通过邻近的四个垂直柱中的具有空间连接关系的岩层段围成六面体，沿X轴或Y轴方向，根据六面体的侧面中两个岩层段所属的垂直柱中岩层段的属性关系确定该侧面的分割方式，并结合六面体的顶面以及底面的对角线得到将六面体分割为四面体的剖分方式。其中，邻近的四个垂直柱指可以围成一个最小矩形的四个垂直柱。

[0078] 在本步骤中，通过邻近的四个垂直柱中具有空间连接关系的岩层段围成六面体，可以将三维地质岩性网格模型分割为多个六面体。在本发明中，对于地质空间内任意点的岩层属性的预测，可以只考虑这个点所在的六面体即可，即可以只考虑与其邻近的4个垂直柱便可以得到该点的岩层属性。由于统一按X轴或Y轴方向对六面体进行剖分处理，可以保证岩层在不同邻近六面体的处理的空间一致性。在这里，按X轴或Y轴方向可以理解为在单个方向上的一致，例如，将X轴方向作为正方向，对于一个网格x，下一个网格为x+1，或者，将Y轴方向作为正方向，对于一个网格y，下一个网格为y+1。岩层段的属性关系可包括岩层段的岩层属性的关系，如岩层属性是否相同，也可以包括岩层段的起点之间的关系以及末点之间的关系，例如两个起点之间的高低，两个末点之间的高低，即位置关系。同一岩层可以理解为岩层在横向连续。

[0079] 步骤S108：根据剖分方式制作六面体中采样点的岩层属性的计算模板。

[0080] 步骤S110：通过计算模板得到采样点的岩层属性，从而确定六面体中各个位置的岩层属性。

[0081] 在本实施例中，利用游程编码对三维地质岩性网格模型中Z轴方向上表示相同岩层属性的网格进行合并得到多个岩层段；将Z轴方向上的各个岩层段作为一个垂直柱，将各垂直柱中具有空间连接关系的岩层段的起点用直线连接；通过邻近的四个垂直柱中的具有空间连接关系的岩层段围成六面体，沿X轴或Y轴方向，根据六面体的侧面中两个岩层段所属的垂直柱中岩层段的属性关系确定该侧面的分割方式，并结合六面体的顶面以及底面的对角线得到将六面体分割为四面体的剖分方式，根据剖分方式制作六面体中采样点的岩层属性的计算模板；通过计算模板得到采样点的岩层属性，从而确定六面体中各个位置的岩层属性，明显改善了岩层分界面的锯齿和台阶问题，实现了三维地质岩性网格模型体绘制的边界线性平滑，提升了模型的绘制效果。

[0082] 在本发明一个实施例中，根据六面体的侧面中两个岩层段所属的垂直柱中岩层段的属性关系确定该侧面的分割方式的步骤可包括：

[0083] 对于任一侧面，判断侧面中两个岩层段的岩层属性是否相同；

[0084] 若不同，选择两个岩层段中的任一个作为目标岩层段，判断目标岩层段和另一个岩层段的起点或末点相连的上岩层段或下岩层段在Z轴方向上是否存在重叠且岩层属性是否相同；

[0085] 若目标岩层段与上岩层段在Z轴方向上存在重叠且岩层属性相同，将目标岩层段的末点和另一个岩层段的起点连接；

[0086] 若目标岩层段与下岩层段在Z轴方向上存在重叠且岩层属性相同，将目标岩层段的起点和另一个岩层段的末点连接。

[0087] 在本实施例中，一般情况下，可以根据构成侧面的岩层段以及与构成侧面的岩层段上下相邻的上岩层段和下岩层段的属性关系确定侧面的分割方式。对侧面的剖分也可以理解为对岩层进行连接，即剖分规则可以理解为岩层连接规则，也可以理解为岩层尖灭方式或者岩层尖灭规则。具体地，例如，参见图4，在图4中，侧面中两个岩层段可以为B1段和B2段。假设B1段和B2段的岩层属性不同。选B2段作为目标岩层段，判断目标岩层段和B1段的起点或末点相连的上岩层段(A1段)或下岩层段(C1段)在Z轴方向上是否存在重叠且岩层属性是否相同。假如目标岩层段和上岩层段(A1段)在Z轴方向上存在重叠且岩层属性相同，将目标岩层段的末点和B1段的起点连接。本实施例中对侧面分割的方式可以理解为连通方式，上述分割条件即为连通条件。

[0088] 在本发明一个实施例中，在判断目标岩层段和另一个岩层段的起点或末点相连的上岩层段或下岩层段在Z轴方向上是否存在重叠且岩层属性是否相同的步骤之后，若目标岩层段与上岩层段以及下岩层段不满足在Z轴方向上重叠且岩层属性相同，根据六面体的侧面中两个岩层段所属的垂直柱中岩层段的属性关系确定该侧面的分割方式的步骤还可包括：

[0089] 则判断侧面中两个岩层段的末点在Z轴方向上的高低，选择在Z轴方向上较高的末点，将其和另一个岩层段的起点连接形成切割线。

[0090] 在本实施例中，目标岩层段与上岩层段以及下岩层段不满足在Z轴方向上重叠且岩层属性相同，即可以理解为不满足上述实施例中的连通条件。具体地，例如，参见图5，在图5中，侧面中两个岩层段(B1段和B2段)可以理解为当前岩层段，当前岩层段上方的岩层段可以理解为上岩层段(A1段和A2段)，当前岩层段下方的岩层段可以理解为下岩层段(C1段和C2段)。将B2段作为目标岩层段，假设B2段和B1段的岩层属性不同，B2段与A1段不满足在Z轴方向上重叠且岩层属性相同，B2段与C1段也不满足在Z轴方向上重叠且岩层属性相同。B1段的末点的位置高于B2段的末点的位置，将B1段的末点和B2段的起点连接。相邻两个垂直柱上不同属性岩层段，新岩层段的末点(末点也可以理解底部)高于老岩层段的末点，即新岩层段的末点在Z轴方向上的坐标高于老岩层段的末点在Z轴方向上的坐标，选择在Z轴方向上较高的末点，将其和另一个岩层段的起点连接形成切割线，实现岩层的横向尖灭。按不同岩层沉积的先后顺序，新岩层应覆盖在老岩层上。本实施例中对侧面的剖分方式也可以理解为根据岩层段的层序条件进行剖分。侧面中的两个岩层段也可以理解为相邻垂直柱上的具有空间连接关系的两个岩层段。另外，对六面体的四个侧面进行剖分，也可以理解为对相邻两个垂直柱上具有空间连接关系的两个岩层段所构成的四边形进行剖分，然后再选择邻近的四个垂直柱，将这个四个垂直柱中具有空间连接关系的岩层段的起点连接，从而构成六面体。即在本发明中，可以先围成六面体，对六面体的侧面进行剖分，也可以沿X轴或Y轴方向，先对相邻两个垂直柱上的具有空间连接关系的两个岩层段所构成的四边形进行剖分，再选择四个邻近的垂直柱，由四个邻近的垂直柱中形成的四个四边形围成六面体，从而得到六面体。

[0091] 在本发明一个实施例中，在判断目标岩层段和另一个岩层段的起点或末点相连的上岩层段或下岩层段在Z轴方向上是否存在重叠且岩层属性是否相同的步骤之后，若目标岩层段与上岩层段以及下岩层段不满足在Z轴方向上重叠且岩层属性相同，根据六面体的侧面中两个岩层段所属的垂直柱中岩层段的属性关系确定该侧面的分割方式的步骤还可包括：

[0092] 查找侧面中两个岩层段的末点中在Z轴方向上较高的末点，并判断与较高的末点连接的岩层段的末点是否仍高于侧面中另一个较低的末点；若是，选择与较高的末点连接的岩层段的末点，并将其与侧面中末点较低的另一个岩层段的起点连接形成切割线。

[0093] 在本实施例中，参见图6，在图6中，将B2段作为目标岩层段，假设B2段和B1段的岩层属性不同，B2段与A1段不满足在Z轴方向上重叠且岩层属性相同，B2段与C1段也不满足在Z轴方向上重叠且岩层属性相同。当前岩层段(B1段)的岩层属性与相邻垂直柱的当前岩层段(B2段)以及下岩层段(C2段)的岩层属性不同时，例如，B1段的岩层属性为B1，B2段的岩层属性为B2，C2段的岩层属性为C2。如果B2段的顶(起点)高于B1段的顶(起点)，且B1段的末点低于B2段和C2段的末点，则B2段的末点(底)下移到C2段的末点，连接C2段的末点(下移后的B2段的末点)和B1段的起点，使得B2段和C2段覆盖在B1段上。如果B2段的底不下移，连接方式如图6中的虚线所示，会导致B2段和C2段之间填充B1段，使得B2段覆盖B1段，C2段楔入B1段，造成B1段的形态过于复杂。本实施例中对侧面的剖分方式也可以理解为根据岩层段的连续覆盖原则进行剖分。当然本实施例只处理两层(如B2段和C2段)连续尖灭，对于两层以上的类似情况，还是出现楔入情况。

[0094] 在本发明一个实施例中，在判断侧面中两个岩层段的末点在Z轴方向上的高低的步骤之后，若侧面中两个岩层段的末点在Z轴方向上的高度相同，根据六面体的侧面中两个岩层段所属的垂直柱中岩层段的属性关系确定该侧面的分割方式的步骤还可包括：

[0095] 计算侧面的两个对角线的长度，并比较两个对角线的长短，选择较长的对角线作为切割线。

[0096] 在本实施例中，参见图7，将B2段作为目标岩层段，假设B2段和B1段的岩层属性不同，B2段与A1段不满足在Z轴方向上重叠且岩层属性相同，B2段与C1段也不满足在Z轴方向上重叠且岩层属性相同。B1段和B2段的末点在Z轴方向上的高度相同，即Z轴方向的坐标相同。B1段的起点高于B2段的起点，那对角线A1C2的长度大于对角线A2C1到的长度。选择在Z轴方向上较高的起点(B1段的起点)，将其和另一个岩层段的末点(B2段的末点)连接形成切割线，即按最长对角线原则分割四边形。这种情况主要针对相邻垂直柱中B1段和B2底部深度相等(末点在Z轴方向上的高度相同)，考虑岩层厚度权重，将薄岩层尖灭到厚岩层。

[0097] 在通过上述实施例对六面体的侧面进行分割的时候，可以优先采用连通条件对侧面进行分割，在不满足连通条件的情况下，采用层序条件对侧面进行分割，在层序条件不适用的情况下，采用连续覆盖原则对侧面进行分割，在连续覆盖原则不适用的情况下，采用最长对角线原则对侧面进行分割。

[0098] 为了方便理解，下面通过一个具体示例描述六面体的剖分。

[0099] 参见图8，其中的图8a沿着网格的X轴方向(I方向)和Y轴方向(J方向)，将邻近的四个垂直柱分别编号为0(I，J)、1(I+1，J)、2(I+1，J+1)和3(I，J+1)。当前岩层段(B段)合围成一个顶底面不平整的多面体单元L，即六面体。各垂直柱上B段的岩层属性可以不完全一致。沿着网格的I或者J方向，4个邻近垂直柱中B段的起点以及末点对应连接形成4个四边形的侧面。每个侧面依据上述分割方式可以分割为2个三角形，即进行三角形分割，也可以理解为四边形三角化。利用六面体的顶底面和四边形三角化构建岩层分割面对六面体进行空间划分，形成具体的岩性剖分网格单元，分割面如图8中的图8b所示。分割面也可以理解为四面体的面。从单元划分结果可以看出，B段的岩层属性和侧面四边形对角线的选取共同决定着六面体的空间划分结果。将六面体分割为四面体的一个示例可以参见图9，图9是根据本发明另一个实施例的将六面体分割为四面体的结构示意图。

[0100] 由于六面体的4个B段的岩层属性可能存在差异，最复杂情况是4个B段的岩层属性都不相同。相邻两个B段所形成的侧面沿对角线剖分有2种可能。因此，考虑到4个B段岩性属性都不一致时，在对4个侧面进行剖分的时候，最多可以得到16种组合情况。针对每一种组合情况，可给出一个可行的六面体剖分方式，基于16种组合情况的剖分方式制定六面体中空间岩层属性的计算模板。另外，相邻的六面体存在公共面情况，如共侧面或底面或者顶面等。相邻六面体所公共的面的分割方式保持一致。例如，为了保证上下相邻六面体的顶底公共异面四边形分割的一致性(顶或底面的两个对角线往往是异面的)，考虑到效率问题，本发明没有使用双线性插值法，而是在模板构建时默认使用过1(I+1，J)和3(I，J+1)点的对角面先进行单元细分，另一方向的对角面接续到该对角面上，如图10所示。一般情况下，在确定了六面体的四个侧面的分割方式后，顶底面对角线的连接方式也就可以确定了。

[0101] 在本发明一个实施例中，根据剖分方式制作六面体中采样点的岩层属性的计算模板的步骤可包括：

[0102] 经过采样点制作一个与Y轴方向平行的截面，截面与六面体的顶面、底面以及两个侧面相交，从而与六面体和四面体形成多个交线；

[0103] 根据各个交线的连接方式制作计算模板；其中，计算模板在沿Y轴方向上包括4个分区，每个分区中记录有其内每条交线的首末交点。

[0104] 在本实施例中，经过采样点P制作一个与Y轴方向(J方向)平行的截面，如图10所示。六面体的空间划分可能是多解的。空间划分为多解的原因在于岩性网格模型内缺少相邻垂直柱上的岩层空间划分信息或者构成具体岩性单元的拓扑信息。比如图9中，0(I，J)、1(I+1，J)、2(I+1，J+1)和3(I，J1+1)的B段岩层属性不一致，六面体的4个四边形的侧面以及顶底面的对角线连接后会形成四个由分割面围成的岩层属性未知的四面体，本发明并未对这4个四面体全部进行展示，只对其中的两个四面体进行了展示。利用平行于Y方向的截面可以看出图10的中间的四边形的岩层属性是不确定的。该四边形的岩层属性只能是从4个B段的岩层属性中选取，故会有4种可能情况。如图11所示，图11是图10的中间的四边形的岩层属性的多个解的示意图，也可以理解为是六面体的空间划分的多个解的示意图。图11中包括了图11a、图11b、图11c和图11d四种情况，因此空间划分是多解的。对于岩层属性未知的区域，其岩层属性可以按岩层属性占比原则(4个B段中岩层属性类别中相对最多的一个)和随机原则(岩层属性无法确定的情况下，从四个B段中随机选取并分配一个岩层属性)确定。

[0105] 上述截面与六面体以及四面体(也可以理解为岩性分割面)的交线呈现三个特点：特点1，所有交线的端点可由六面体的8个顶点的坐标和采样点X方向的坐标得到。特点2，在六面体内随着截面位置变化，所有交线的个数和连接方式不发生变化。特点3，所有的交线可以归属到4个分区。一般情况下，4个分区的划分可以依据各交线的端点坐标和六面体的顶底面的对角线坐标。因此，把所有16种单元L空间划分情况的交线端点进行分类总结，根据截面交线连接方式做成一个计算模板，如图12所示。在图12中，所有交线端点可标准化为
13个结点，并沿Y方向(J方向)分为4个分区，13个结点的坐标仅为示意，并不对本发明造成任何限制。采样点P(P点)位于其中一个分区内，例如，参见图13，P点位于第一个分区中。具体地，例如，根据六面体的分割方式(每种分割方式可以用一个编码表示)，每个分区从上到下依次记录该分区内每条交线(首末结点)。图13可以为图9中六面体分割方式的计算模板，指示了各个交线的连接方式。根据每条交线所在区域的岩层属性可知相邻交线间的岩层属性，一般情况下，所在区域可以理解为交线上方的区域以及交线下方的区域。

[0106] 在本发明一个实施例中，通过计算模板得到采样点的岩层属性的步骤可包括：

[0107] 确定采样点所属的分区为目标分区；

[0108] 根据六面体的各个顶点坐标确定目标分区中各个交点的坐标，从而确定采样点与目标分区中各交线的位置关系；

[0109] 根据目标分区中各个岩层段的岩层属性以及尖灭方式得到目标分区中相邻两个交线之间的岩层属性；

[0110] 根据采样点与目标分区中各交线的位置关系以及目标分区中相邻两个交线之间的岩层属性得到采样点的岩层属性。

[0111] 在本实施例中，根据六面体的各个顶点坐标确定目标分区中各个交点的坐标，从而确定采样点与目标分区中各交线的位置关系，即指可以确定采样点位于哪两条相邻的交线之间，进而根据这两条交线之间的岩层属性确定采样点的属性。尖灭方式可以参考上述实施例中对侧面的分割方式。

[0112] 在本发明一个实施例中，在通过计算模板得到采样点的岩层属性，从而确定六面体中各个位置的岩层属性的步骤之后，还可包括：

[0113] 判断三维地质岩性网格模型中的六面体中是否存在岩性为空的空岩层段；

[0114] 若存在，确定空岩层段位于垂直柱的起点还是末点位置，根据空岩层段位于垂直柱的起点还是末点位置，将六面体中空岩层段的高程作为该空岩层段所在垂直柱的起点或末点的高程，将岩性为非空的岩层段的高程修正为该岩层段所在垂直柱的起点或末点高程。

[0115] 在本实施例中，若六面体中存在空岩层段，需要先确定这个空岩层段位于其所在的垂直柱的起点还是末点，若在起点，将这个空岩层段的高程作为所在垂直柱的起点的高程，并将这个六面体中非空的岩层段的高程作为其所在垂直柱的起点的高程，若在末点，将这个空岩层段的高程作为所在垂直柱的末点的高程，并将这个六面体中非空的岩层段的高程作为其所在垂直柱的末点的高程。一般情况下，三维地质岩性网格模型的顶或底边界的高程差会导致构成六面体侧面的某些岩层段上的岩层存在空的情况，例如，参见图14，图14中的图14a顶部岩层D的左半部分为空区域，空区域也可以理解为无效区域，这种情况会造成非空岩层不能完全覆盖在下伏岩层上。若将岩层D的顶沿着连接线与岩层B的顶连接，岩层D则与上覆岩层(岩层C)不完全接触，连接线也可以理解为图14b中的虚线。因此，需要找到三维地质岩性网格模型中的六面体中岩性为空的空岩层段。假设构成这个六面体的岩层段为四个垂直柱的B岩层段，即4个B段。若这个岩性为空的B段位于所属垂直柱的起点，设置岩性为空的B段的高程为其所在垂直柱的起点的高程，即厚度为零，将岩性非空的B段的高程设置为其所在垂直柱的起点高程，处理结果如图14b所示，修正后的岩层D可以与上覆岩层完全接触，并且完全覆盖在下伏岩层上。

[0116] 在本实施例中，假设工程地质岩层水平，现有技术中，由于只处理输入点水平方向的邻近层段，因此属性计算过程是在岩层横向水平延伸控制范围内进行(如图14a)。本发明所提出的层面连接规则实际上给出了相邻垂直柱上岩层段的连接方式以及岩层尖灭方式，可以形成按PillarGrid网格组织的岩层结构模型(如图14c)，由于岩层间顶底高程的巨大差异，直接连接尖灭可能造成狭长的钝角三角形，即尾敲问题。因此，本实施例处理时既考虑了岩层横向水平延伸控制范围，又考虑了岩层段的连接规则以及尖灭情况，处理效果如图14b所示，既不存在图14a所示最近邻采样造成的锯齿问题，也不存在图14c所示的尾敲问题。

[0117] 在本发明一个实施例中，对三维地质岩性网格模型的边界进行平滑处理的步骤可包括：

[0118] 判断三维地质岩性网格模型中的六面体的侧面中的岩层段所在的垂直柱是否存在岩性为空的空垂直柱；

[0119] 若是，判断空垂直柱的数量是否大于1；

[0120] 若大于1，对空垂直柱所在的六面体不予处理；

[0121] 若等于1，将六面体中与空垂直柱相邻的两个岩层段的起点和末点分别连接，以将六面体分割为两个三棱柱，保留不包含空垂直柱的三棱柱。

[0122] 在本实施例中，若空垂直柱的个数大于1，说明空垂直柱所在的六面体在三维地质岩性网格模型的外部，因此可以对空垂直柱所在的六面体不予处理。在本实施例中，空垂直柱只要有一部分位于某个六面体中，就可以理解为空垂直柱在这个六面体中。另外，还可以将与空垂直柱相邻的任意一个垂直柱的岩层属性作为这个空垂直柱的属性。

[0123] 为了方便理解，下面对本发明的实现与测试进行详细介绍。

[0124] 在本发明中，可以利用ThreeJS搭建测试环境，采用WebGL 2.0GLSL实现游程压缩三维地质岩性网格的体绘制和抗锯齿边界平滑流程。由于压缩后的三维网格可能存在不均匀性，可以采用Graciano方法利用二维纹理进行数据组织进行光线透射算法实现以及加速优化。

[0125] 测试数据为某地区工程的地质三维网格模型，如图15所示，图15中右侧的每个岩层属性编码表示一个岩层属性，例如编码101、编码102、编码103、编码104、编码105、编码106、编码107、编码108、编码109、编码110、编码201，共11个岩性分层，每个岩层水平沉积且横向连续。沿X轴、Y轴、Z轴三个方向将地质三维网格模型按照网格规模为64*64*100的规模划分，网格间距为10米*10米*1米。为保证各个方向浏览效果，可将网格沿Z轴方向拉伸10倍。

[0126] 将整体模型体绘制边界平滑处理和未平滑处理的整体效果进行对比，其中，边界未平滑体绘制算法的光线投射采样按最近邻属性取值，边界平滑体绘制算法采用本发明的方法进行属性计算。对比效果如图16所示，图16a为未平滑的效果图，图16b为平滑后的效果图。很明显，平滑处理后，岩层分界面的锯齿消失，绘制效果得到提升。另一方面，由于边界平滑处理比最近邻采样需要更多的纹理读取操作以及属性计算操作，会导致帧率下降明显，对模型的交互性造成影响。例如，未平滑处理的帧率为45，平滑处理后的帧率为30。

[0127] 将整体模型体绘制边界平滑处理和未平滑处理的纵向切片(YZ面)的绘制效果进行对比，如图17所示，图17a为未平滑处理的效果图，图17b为平滑后的效果图。很明显，边界平滑处理后纵向切片岩层分界面的锯齿消失，提升了绘制效果。同时，边界平滑处理后绘制帧率也下降明显，例如，未平滑处理的帧率为66，平滑处理后的帧率为42。

[0128] 将整体模型体绘制边界平滑处理和未平滑处理的横向切片(XY面)的绘制效果对比，如图18所示，图18a为未平滑处理的效果图，图18b为平滑后的效果图。很明显，边界平滑处理后岩层分界面的锯齿有一定改善。同时，边界平滑处理后绘制帧率也下降明显，例如，未平滑处理的帧率为80，平滑处理后的帧率为64。然而，横向切片的边界平滑处理仍存在一些不合理地方，具体地，例如，将图18a的A01区域和图18b的B01区域进行放大，放大效果如图19所示。在图19中，与图A01相比，图B01中的大锯齿状态得到了改善。但是如图19圈内所示，仍然存在一些问题。例如，在圈g3所示的部分仍存在“毛刺状”边界，在圈g1和圈g2所示的部分仍存在不合理的岩层穿插。这些问题与六面体内岩层连接处理方法导致的局部岩层相互覆盖的空间叠置关系有关。

[0129] 具体地，以圈g1中的现象为例，对圈g1中的现象进行解释。参见图20，图20是根据本发明另一个实施例的对岩层相互穿插的进行解释的原理图示意图，其中，图20a为XY面的切片示意图，图20a中的圆点为岩层属性的结点，XY面的切片包括了单元1、单元2和单元3，在这里，单元即指六面体。其中，深色部分表示编码为105的岩层，浅色部分表示编码为106的岩层。图20b中单元1内岩层106的形态为螺旋扭曲，因为尖灭在同一个垂直柱的上下两个点，单元2内两个岩层也存在一定扭曲尖灭，这就是造成两个岩层在空间上相互穿插。而造成这个问题的根据原因在于岩层连接规则只考虑了相邻垂直柱的空间接触特征，没有考虑岩层局部以及整体的空间特征，导致单元侧面上沿对角线分割后两个岩层的上下叠置关系不一样，如图20b的单元1中，105岩层垂直柱的两个相邻侧面105岩层和106岩层上下叠置是矛盾的。按本发明的剖分规则，单元1和单元2可以分别使用图21中的2号和13号模板进行单元分割和属性计算，便出现图19所示现象。因此，若消除该现象，只能优化网格模型，补充全局岩层的空间层序叠置关系以及局部单元内岩层连接关系。

[0130] 综上所述，本发明提出的三维地质岩性网格模型的处理方法，改善了体绘制岩性边界的锯齿问题。根据体绘制光线投射算法空间采样特点，需利用采样点周围属性进行计算。本发明为突出岩层边界并保证边界的光滑连续，利用游程编码对三维地质岩性网格进行纵向压缩，形成横向规则分布的垂直柱，通过定义相邻柱上岩层连接规则和16种六面体剖分模板，实现了模型空间内任意点岩性属性的计算方法。通过WebGL实现了该方法，验证了本发明的方法。16种六面体剖分模板可以如图21所示，图21中共包括了0‑15共16种模板。在并结合六面体的顶面以及底面的对角线得到将六面体分割为四面体的剖分方式的步骤之后，还可包括：根据六面体中各侧面的对象线斜率正负性进行二值化编码作为该六面体的剖分方式的编码。对象线也可以理解为对角线。16种六面体剖分模板依次按图9中的垂直柱编号逆时针形成侧面四边形，按四边形的对象线斜率正负性进行二值化编码作为模板序号，如图9对应的编码为0110(图21中的第6个模板)。斜率二值化的处理为便于模板查询，同时四边形的对象线编码在相邻六面体是一致的，保证岩层在横向邻近单元处理的空间一致性。

[0131] 通过验证，本发明可以明显使得纵向上的岩层分界面平滑，改善了体绘制岩性边界的锯齿问题，提升了绘制效果。然而，在横向上，岩层界线锯齿问题虽有一定的改善，但由于剖分单元内岩层间相互覆盖的合理的空间叠置关系无法全局获得，使得在岩层边界处存在明显不合理的岩层穿插问题，影响了平滑效果。同时，由于平滑处理降低了体绘制的显示帧率，实时交互绘制时不宜采用。

[0132] 本发明的核心在于根据空间采样特点和工程地质岩层水平连续假设，设计了16种单元细分模板进行属性计算，可统一处理不同属性组合的情况，便于进行GPU并行处理。

[0133] 由于采样点所在六面体主要利用了岩层属性的局部空间连接规则(四边形三角化的规则)和水平延伸特点，因此，岩层可尖灭在六面体(单元)内部，这与传统PillarGrid网格的岩层连接方式不同，可避免相邻岩层顶底位置差异过大造成的尾翘问题。当然，本发明单元剖分也更加复杂，剖分后细碎区域更多，不适合网格的组织管理。但本发明的剖分方法适用于网格模型的在线可视化与快速平滑要求，一方面无需存储六面体单元，只需利用采样点位置可动态构建六面体进行属性计算，另一方面无需使用基于非均匀网格的体绘制流程，而是完全利用基于规则网格的光线投射体绘制算法流程。

[0134] 本发明由于针对工程地质特点进行了水平连续假设，岩层间没有明确清晰的层序关系，故而本发明不能处理带断层模型，也不能处理大倾角岩层横向不连通的情况。后续研究一方面可以考虑增加岩层连接约束，提高横向岩层边界平滑效果，另一方面可以考虑本方法运用到岩性三维网格多分辨率绘制中。

[0135] 在一些其他实施例中，对于任一侧面，若侧面中两个岩层段的岩层属性相同，且这两个岩层段在Z轴方向上存在交集，可以将这两个岩层段的起点连接，并将这两个岩层段的末点连接，实现岩层的尖灭。具体地，参见图22，B1段和B2段的岩层属性相同，可以都记为B属性，且在Z轴方向上存在交集，可以将B1段的起点和B2段的起点连接，将B1段的末点和B2段的末点连接，实现岩层的尖灭。另外，在对本实施例的侧面进行三角形剖分的时候，因为侧面中两个岩层段的岩层属性相同，且这两个岩层段在Z轴方向上存在交集，可以将两个岩层段的任意一个的起点和另一个岩层段的末点连接，以此图为例，可以将B1的起点和B2的末点连接，或者将B1的末点和B2的起点连接。

[0136] 参见图23，图23是根据本发明另一个实施例的经三维地质岩性网格模型体绘制的边界线性平滑方法处理后的岩性效果图。从图中可以看出，明显改善了岩层分界面的锯齿和台阶问题，提升了模型的绘制效果。

[0137] 基于同一构思，本发明还提供了一种三维地质岩性网格模型体绘制的边界线性平滑装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并在处理器上运行的机器可执行程序，并且处理器执行机器可执行程序时实现根据上述任一项实施例的三维地质岩性网格模型体绘制的边界线性平滑方法。

[0138] 上述各个实施例可以任意组合，根据上述任意一个优选实施例或多个优选实施例的组合，本发明实施例能够达到如下有益效果：

[0139] 在本发明的三维地质岩性网格模型体绘制的边界线性平滑方法中，利用游程编码对三维地质岩性网格模型中Z轴方向上表示相同岩层属性的网格进行合并得到多个岩层段；将Z轴方向上的各个岩层段作为一个垂直柱，将各垂直柱中具有空间连接关系的岩层段的起点用直线连接；通过邻近的四个垂直柱中表示同一岩层的岩层段围成六面体，沿X轴或Y轴方向，根据六面体各侧面中两个岩层段的属性关系确定将六面体分割为四面体的剖分方式；根据剖分方式制作六面体中采样点的岩层属性的计算模板；通过计算模板得到采样点的岩层属性，从而确定六面体中各个位置的岩层属性，明显改善了岩层分界面的锯齿和台阶问题，实现了三维地质岩性网格模型体绘制的边界线性平滑，提升了模型的绘制效果。

[0140] 至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。