[发明专利]一种在数字地球软件平台上模拟和显示地质钻孔信息的方法

说明书

技术领域

本发明涉及地球空间信息技术领域中的数字地球技术，具体地说是一种在数字地球软件平台上模拟和显示地质钻孔信息的方法，该方法针对地质钻孔数据进行处理，能够解决在数字地球软件平台上管理、模拟、显示、分析地质钻孔信息过程中所遇到的各种难题。

背景技术

在实际的地质工作中，地质钻探是一类常见且重要的地质信息获取方式。通过钻孔，不仅能够获取钻探点位处的地层分布情况以及岩土体物理力学指标，还可根据钻孔资料构建地下地质体的三维实体模型，在三维空间中重现地下地层的空间分布特征及其内部物理、化学、水文地质、工程地质等属性参数的展布规律。近年来，钻孔信息的管理与可视化一直是国内外工程地质、岩土工程领域的重要研究方向，相关的研究进展主要体现在钻孔数据管理技术和钻孔信息可视化技术这两个方面。在钻孔数据管理技术方面，主要是研究地质钻孔的数据组织标准、基于数据库管理系统（DBMS）或地理信息系统（GIS）的钻孔数据管理方法，开发出了众多的钻孔数据管理信息系统。在钻孔信息可视化技术方面，主要是研究钻孔柱状图的绘制方法以及在真三维场景中模拟和显示钻孔的方法，研发出了一系列成熟的钻孔柱状图制图软件（如WellCAD、WinLoG和RockWorks等）和三维地质模拟软件（如MVS/EVS）。

但是，现有的技术、方法或系统在进行钻孔信息的管理和可视化时都存在或多或少的缺陷，其中一个最突出的问题就是现有的钻孔信息管理主要是依托于关系数据库管理系统（RDBMS）或二维地理信息系统（2DGIS）软件平台来实现的。在可视化时，钻孔只能显示为二维平面中的一个点（即钻探点位）。如果想要查看详细的钻孔资料或地层分层信息，还需要通过钻探点位查询到相应的数据库记录，或者链接到预先用专业的可视化软件绘制的柱状图或三维模型。然而，数据库记录不能直观、形象地展示钻孔在三维空间内的分布；钻孔柱状图制图软件偏重于纵向信息的绘制，生成的柱状图是二维的，不能展现钻孔所处的地理空间位置，因此无法用来系统的管理、发布、共享海量的钻孔信息；三维地质模拟软件的应用主要局限于个人计算机，由于缺乏高效的数据共享机制，它们一般不支持在网络上显示、发布、共享钻孔三维模型。

作为一类典型的地球空间信息，每一个钻孔以及钻孔所揭示的每一个地层都位于特定的地球空间之中，并拥有特定的三维空间位置。在一个统一的地球空间框架内管理、模拟和可视化甚至集成、分发、共享钻孔信息是一种自然而直接的要求。数字地球技术的出现为满足这一需求提供了一个有效的解决途径。近10年来，数字地球技术飞速发展，先后涌现出了一系列技术成熟、功能强大的数字地球软件系统（如Google Earth、NASA World Wind、Microsoft Virtual Earth、ESRI ArcGIS Explorer等）。这些数字地球软件系统提供了以地球坐标为依据的、具有多分辨率的海量数据和多维显示的虚拟地球模型，它们不仅可用于浏览、分析全球范围内的地形数据和遥感影像，还可作为交换和共享地球空间信息的基础平台。因此，数字地球软件系统有时也被称作“数字地球软件平台”或“数字地球平台”。

数字地球软件平台提供了强大的地球空间对象可视化工具，并支持OpenGIS KML编码标准（OpenGIS KML Encoding Standard，简称OGC KML或KML）。KML（Keyhole Markup Language）是一种由开放地理空间联盟（Open Geospatial Consortium,Inc.，简称OGC）维护、采用XML语法与格式的语言。在数字地球软件平台中，用户不须从底层开发可视化环境，只需要基于KML编码规范来描述和保存自己所拥有的地球空间信息，数字地球软件系统就能快速加载并渲染、绘制出这些信息所表达的地球空间对象。近年来，国内外学术界和工程界相继开展了在数字地球软件平台上使用KML进行地球物理模拟及地质构造可视化方面的探索，但尚未涉及地质钻孔信息的模拟与可视化，这在一定程度上限制了数字地球技术在地质行业应用中的作用。

发明内容