基于水平集的复杂三维地层模型建模及在地下工程中的应用研究

由于地质体存在断层、尖灭、出露等复杂地质现象，在三维地层建模时，为了表达这些现象，无论是面模型还是体模型或混合模型，都存在空间分割或曲面求交线的问题。由于地质体拓扑关系的复杂性、数据误差以及计算机精度问题，使得这些模型在实际建模过程中常常失效。运用水平集理论可以有效解决这一问题，水平集用隐函数表达曲面（或超曲面），可以实现复杂地质体的表达及并、交、差等拓扑运算。在三维地层建模中，插值生成各种地质界面后，用水平集表达这些地质界面，利用水平理论完成各种复杂的拓扑操作，建立以水平集表达的三维地层模型。在此基础上，插入水平集表达的各种工程活动界面，利用水平集理论进行拓扑操作，可构建各种工程活动后的地层模型。再利用marchingcube算法抽取各种地质界面或工程活动界面，构建可用于实时可视化或用于工程评估（如有限元计算）等的nmtinf-br地层模型或工程活动后的nmtinf-br地层模型。