基于VTK的盐穴储库三维建模方法研究.pdf

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1、第4期矿山测量No．42012年8月MINESURVEYINGAug．2012doi：10．3969／j．issn．1001—358X．2012．04．011基于VTK的盐穴储库三维建模方法研究辛梓瑞，徐爱功，崔杨(辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院，辽宁阜新123099)摘要：盐穴储库中由于盐层属于塑性地层，腔体在运行过程中因压力不断变化，会导致盐层发生蠕变而使腔体体积缩小。因此在运行过程中，要每隔一定的周期对溶腔进行声纳测量，确定腔体变形状况，了解腔体稳定性。这样就需要建立一套相应的盐穴储库软件系统，以便对其安全与稳定进行客观、有效的评价。文中对此进行了初步尝试，首先对空间Delaunay

2、剖分算法进行了研究，然后基于VTK(VisualizationToolKit)可视化工具开发包编写了一个针对盐穴储库的三维建模程序。该程序能够绘制单个盐穴储库的水平剖面图和垂直剖面图，并能进一步对其进行三维建模。关键词：盐穴；Delaunay；VTK；三维建模中图分类号：P209文献标识码：B文章编号：1001—358X(2012)04—0031—04随着我国社会、经济的高速发展，石油对外依存个重要的准则：度已于2008年达到了52％。在未来几年，我国政府(1)空外接圆特性：Delaunay三角网是唯一的规划，天然气在能源消费结构中的比例提高到8％一(任意四点不能共圆)，在Delaunay三角

3、形网中任意10％，目前这一比例为3％左右，这将意味着我国天一个三角形的外接圆范围内不会有其它点存在。然气的产量和进口量将激增。如何经济、安全、有效(2)最大化最小角特性：在三角剖分中，Delau—地存储石油和天然气成为需要解决的一个难题。采nay三角剖分所形成的三角形的最小角最大。用水溶法采盐形成的盐穴存储石油和天然气作为一1．2Delaunay三角剖分的特性项成熟的技术已经在西方发达国家应用了数十年。Delaunay剖分所具备如下优异特性：盐穴储库三维建模技术是控制盐穴形态，进行盐穴(1)最接近：以最临近的三点形成三角形，且各储库群安全和稳定性评价的关键技术之一，这项技线段(三角形的边)皆不

4、相交。术目前在国内还刚刚起步。本文探讨利用世界最先(2)唯一性：不论从区域何处开始构建，最终都进的盐穴测量公司测量的盐穴数据文件，基于VTK将得到一致的结果。可视化工具开发包，对盐穴储库进行三维建模。(3)最优性：任意两个相邻三角形形成的凸四边形的对角线如果可以互换的话，那么两个三角形六1Delaunay三角剖分的定义及特性个内角中最小的角度不会变大。将散乱点集连接成三角网，即散乱点集的三角(4)最规则：如果将三角网中的每个三角形的最剖分。在所有三角剖分中，DelaunaY三角剖分最具小角进行升序排列，则Delaunay三角网的排列得到有代表性，它是优化的三角剖分。的数值最大。1．1Delau

5、nay三角剖分的定义(5)区域性：新增、删除、移动某一个顶点时只会Delaunay边是指：假设E中的一条边e(两个端影响临近的三角形。点为0，b)，e若满足下列条件，则称之为Delaunay(6)具有凸多边形的外壳：三角网最外层的边界边：存在一个圆经过o，b两点，圆内不含点集中任形成一个凸多边形的外壳。何其他的点，这一特性又称空圆特性。2空间Delaunay三角剖分算法Delaunay三角剖分：如果点集的一个三角剖分只包含Delaunay边，那么该三角剖分称为目前，二维平面点集的Delaunay三角剖分已经Delaunay三角剖分。相当成熟，但三维空间三角剖分技术仍需要进一步要满足Delaun

6、ay三角剖分的定义，必须符合两研究，对于后者，现在比较流行的算法有三类，即三31第4期矿山测量2012年8月角网增长算法、分割归并算法和逐点插入算法。法思想。Lee和Schachter，Bowyer，Watson，Sloan，2．1三角网增长算法Macedonio和Pareschi，Floriani和Puppo，Tsai先后对Green和Sibson首次实现了生成Dirichlet多边该算法进行了发展和完善。形图的生长算法。逐点插入算法的基本思路是：先在包含所有数三角网增长算法的基本思路是先找出点集中距据点的一个多边形中建立初始三角网，然后将余下离最近的两点连接成一条Delaunay边，并按D

7、elau—的点逐一插入，用LOP算法确保其成为D一三角网。nay三角网的判别准则找出包含此边Delaunay三角具体实现步骤如下：形的另一端点，依次处理所有新生成的边，直到所有(1)定义一个包含所有数据点的初始多边形；点处理完毕。三角网增长算法基本步骤如下：(2)首先在初始多边形中建立初始三角网，然后(1)生成初始三角形。在数据点中任取一点(该迭代步骤(3)(4)，直至所有数据点都被处理；点一般是