本發(fā)明屬于計(jì)算幾何與地質(zhì)知識(shí)定量化表征，尤其涉及一種單一曲流帶現(xiàn)代沉積構(gòu)型特征的自動(dòng)提取與定量表征方法。

背景技術(shù)：

1、河流是流水由陸地流向湖泊和海洋的重要通道，也是把沉積物由陸地搬運(yùn)到海洋和湖泊中去的主要地質(zhì)營(yíng)力。在河流搬運(yùn)過(guò)程中伴隨有沉積作用，形成廣泛的河流沉積。河流沉積產(chǎn)生的河道砂體可構(gòu)成油氣儲(chǔ)集的良好場(chǎng)所。如果古河流砂體接近油源，可成為油氣的儲(chǔ)層。古河流砂體可形成巖性油藏、地層-巖性油藏以及構(gòu)造-巖性油藏。

2、目前這類(lèi)油藏在世界各地不斷有所發(fā)現(xiàn)，在我國(guó)也存在多個(gè)以河流相砂體為儲(chǔ)層的大型油氣田，例如，陜北馬嶺侏羅系油田、勝利油田范圍內(nèi)的孤島和孤東油田、渤海灣盆地新近系館陶組等。因此人們?cè)诓粩嗟貒L試著開(kāi)采以河流相砂體為儲(chǔ)層的大型油氣田，如中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)cn104297787a公開(kāi)了一種河流相低滲致密砂巖儲(chǔ)層的三維巖相數(shù)據(jù)處理方法及裝置，涉及石油天然氣開(kāi)發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，方法包括：根據(jù)砂體的長(zhǎng)度、砂體的寬度、砂體的厚度、砂體的物源方向參數(shù)獲取得到巖相的主要變差函數(shù)；根據(jù)自然伽馬曲線與地震數(shù)據(jù)，獲取得到自然伽馬場(chǎng)；根據(jù)自然伽馬曲線和自然伽馬場(chǎng)，通過(guò)序貫高斯模擬方法建立巖相的主要變差函數(shù)約束下的自然伽馬模型；根據(jù)自然伽馬模型與砂巖概率的對(duì)應(yīng)關(guān)系，生成砂巖概率體；建立三維訓(xùn)練圖像，并根據(jù)三維訓(xùn)練圖像、井點(diǎn)的巖相數(shù)據(jù)和砂巖概率體，通過(guò)多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法建立巖相模型。又如中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)cn?107356958a公開(kāi)了一種基于地質(zhì)信息約束的河流相儲(chǔ)層分步地震相預(yù)測(cè)方法，包括如下步驟：地質(zhì)資料評(píng)估；建立分析柱狀圖，對(duì)柱狀圖和工區(qū)河道砂體綜合分析疊置關(guān)系；抽象化地震響應(yīng)模型；構(gòu)成地震敏感屬性集合；利用概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別地震模式；對(duì)地震屬性做相關(guān)預(yù)處理操作；地震相預(yù)測(cè)，得到地震相圖。

3、綜上所示，河流相儲(chǔ)層一直是油氣勘探開(kāi)發(fā)中的熱點(diǎn)與難點(diǎn)，在油田開(kāi)發(fā)的中后期，定量分析河流相沉積特征的形態(tài)與規(guī)模，對(duì)油氣勘探開(kāi)發(fā)具有重要的意義。

4、依據(jù)河流的河道幾何形態(tài)可將河流分為曲流河、辨狀河、順直河、網(wǎng)狀河等類(lèi)型，其中曲流河與辮狀河是油氣地質(zhì)研究的重點(diǎn)對(duì)象。這兩類(lèi)河流由于不同的地質(zhì)應(yīng)力，沉積作用有所區(qū)別，導(dǎo)致河流沉積相的差異。

5、針對(duì)曲流河而言，點(diǎn)壩是曲流河沉積中有利儲(chǔ)層發(fā)育微相單元，單河道砂體的規(guī)模和曲流河點(diǎn)壩規(guī)模是油田在開(kāi)發(fā)階段的關(guān)鍵參數(shù)。這些參數(shù)的其中一個(gè)重要部分便是表面幾何特征的表達(dá)，現(xiàn)階段的解決方案大多使用遙感影像數(shù)據(jù)配合采集的河流各類(lèi)數(shù)據(jù)通過(guò)各種矢量化軟件的方式人工識(shí)別河道，通過(guò)手動(dòng)標(biāo)定河流拐點(diǎn)，交匯點(diǎn)等特征提取沉積特征，隨后計(jì)算對(duì)應(yīng)的幾何參數(shù)，但是這種方式工作量大且識(shí)別結(jié)果受工作人員主觀認(rèn)識(shí)的限制。目前，大量遙感地圖數(shù)據(jù)源為現(xiàn)代沉積構(gòu)型特征的研究提供了豐富的資料，但如何高效且準(zhǔn)確地從中自動(dòng)提取特征參數(shù)，從而形成大數(shù)據(jù)環(huán)境下的地質(zhì)知識(shí)庫(kù)仍是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：有鑒于此，本發(fā)明提供一種單一曲流帶現(xiàn)代沉積構(gòu)型特征的自動(dòng)提取與定量表征方法，用以為當(dāng)前大數(shù)據(jù)環(huán)境下的曲流河現(xiàn)代沉積構(gòu)型特征提取及其知識(shí)庫(kù)構(gòu)建提供智能高效技術(shù)手段。

2、技術(shù)方案：?jiǎn)我磺鲙КF(xiàn)代沉積構(gòu)型特征的自動(dòng)提取與定量表征方法，包括以下步驟：

3、s1、構(gòu)建曲流河現(xiàn)代沉積構(gòu)型要素的空間數(shù)據(jù)模型，其中：

4、所述曲流河現(xiàn)代沉積構(gòu)型要素包括曲流帶、彎曲河段、點(diǎn)壩；

5、s2、基于計(jì)算幾何方法，逐一提取和定量表征曲流河現(xiàn)代沉積構(gòu)型要素的形態(tài)多邊形，并建立各構(gòu)型要素之間的空間關(guān)系；

6、s3、曲流河現(xiàn)代沉積構(gòu)型要素幾何特征參數(shù)的定量表征：

7、基于所生成的各構(gòu)型要素的幾何圖形和及其曲流河中軸線，確定各項(xiàng)特征的弧長(zhǎng)、長(zhǎng)度、寬度、面積、曲率，實(shí)現(xiàn)構(gòu)型要素幾何特征的定量表征。

8、進(jìn)一步地，步驟s1的具體步驟如下：

9、s11、描述并定義曲流帶、彎曲河段、點(diǎn)壩的構(gòu)型要素的幾何圖形；

10、s12、描述并定義曲流帶、彎曲河段、點(diǎn)壩的構(gòu)型要素的特征參數(shù)。

11、更進(jìn)一步地，步驟s11中，曲流帶、彎曲河段、點(diǎn)壩的幾何圖形均為一個(gè)多邊形對(duì)象，其中：

12、曲流帶與彎曲河段之間為包含關(guān)系；

13、曲流帶與點(diǎn)壩之間為包含關(guān)系；

14、彎曲河段與點(diǎn)壩之間為鄰接關(guān)系；

15、相臨近的彎曲河段之間為鄰接關(guān)系。

16、更進(jìn)一步地，步驟s12中，曲流帶、彎曲河段、點(diǎn)壩的構(gòu)型要素的特征參數(shù)均包括弧長(zhǎng)、長(zhǎng)度、寬度、面積、曲率。

17、進(jìn)一步地，步驟s2中所述計(jì)算幾何方法為voronoi圖骨架線。

18、進(jìn)一步的，步驟s2的具體步驟如下：

19、s21、生成曲流帶多邊形；

20、s22、對(duì)所述曲流帶多邊形進(jìn)行剖分，并提取曲流河中軸線；

21、s23、基于向量旋轉(zhuǎn)方向確定曲流河中軸線候選拐點(diǎn)集，并通過(guò)彎曲河段尺度、河流形態(tài)、曲流河河彎周期性規(guī)律過(guò)濾掉所述曲流河中軸線候選拐點(diǎn)集中的不合理的拐點(diǎn)；

22、s24、將識(shí)別的曲流河中軸線的拐點(diǎn)依次連接形成整個(gè)曲流帶中軸線；過(guò)各拐點(diǎn)作垂直于曲流帶中軸線的橫截線，用于將曲流河河道分割成一段段的彎曲河段；

23、s25、點(diǎn)壩多邊形生成：

24、對(duì)于每一個(gè)彎曲河段，將其兩個(gè)拐點(diǎn)連接的線段與其對(duì)應(yīng)的凸岸邊界線所圍成的區(qū)域生成對(duì)應(yīng)的點(diǎn)壩多邊形，同時(shí)記錄彎曲河段與該點(diǎn)壩的鄰接關(guān)系。

25、更進(jìn)一步地，步驟s21的具體步驟如下：

26、s211、針對(duì)曲流河河道區(qū)構(gòu)建delaunay三角網(wǎng)；

27、s212、對(duì)所述delaunay三角網(wǎng)實(shí)施“剝皮”操作，即逐步刪除位于外圍的邊長(zhǎng)大于第一閾值的三角形，逐層向里侵蝕直到外圍邊界上的三角形邊長(zhǎng)均小于第一閾值，此時(shí)外圍的三角形邊依次連接得到的多邊形便構(gòu)成了曲流帶的分布范圍，其中：

28、定義delaunay三角網(wǎng)的過(guò)濾因子為k，delaunay三角網(wǎng)中三角形的平均邊長(zhǎng)為lavg，其中：

29、第一閾值為k*lavg，即當(dāng)三角形的三條邊中存在長(zhǎng)度大于k*lavg的邊時(shí)，則從三角網(wǎng)中剔除該三角形；

30、s213、合并delaunay三角網(wǎng)中剩余的三角形，即可得到曲流帶多邊形。

31、更進(jìn)一步地，步驟s22包括以下步驟：

32、s221、以構(gòu)成的曲流帶多邊形的外圍輪廓線的折點(diǎn)作為點(diǎn)集構(gòu)建voronoi圖骨架線；

33、s222、將所述voronoi圖骨架線轉(zhuǎn)化為無(wú)向圖的表達(dá)形式，其中：

34、定義無(wú)向圖g(v，e)，其中:v為voronoi圖中voronoi多邊形交點(diǎn)的集合{vi|i＝1，...，m}，e為voronoi圖中voronoi多邊形邊的集合{ej|j＝1，...，n}，v和e均不包含重復(fù)對(duì)象；

35、s223、定義構(gòu)成曲流河中軸線的邊的集合為c＝{ek，...，el},使得最小，基于此，采用最短路徑算法對(duì)無(wú)向圖g(v，e)進(jìn)行搜索，找到目標(biāo)邊的集合c，該集合c即可用以表示曲流河中軸線。

36、更更進(jìn)一步地，步驟s221的具體步驟如下：

37、s2211、在所有的曲流帶多邊形的外圍輪廓線的折點(diǎn)中劃分出符合delaunay準(zhǔn)則的不規(guī)則三角網(wǎng)；

38、s2212、通過(guò)三角形各邊的垂直平分線即可形成泰森多邊形的邊,各平分線的交點(diǎn)決定voronoi邊形折點(diǎn)的位置，曲流帶多邊形內(nèi)部的voronoi多邊形的邊與交點(diǎn)所構(gòu)成的幾何網(wǎng)絡(luò)即為voronoi圖骨架線。

39、更進(jìn)一步地，步驟s23的具體步驟如下：

40、s231、基于向量旋轉(zhuǎn)方向確定中軸線候選拐點(diǎn)集；

41、s232、基于彎曲河段尺度過(guò)濾該中軸線候選拐點(diǎn)集中的拐點(diǎn)：

42、中軸線形態(tài)上的波動(dòng)將導(dǎo)致在較短距離內(nèi)提取多個(gè)拐點(diǎn)，此時(shí)提取的拐點(diǎn)之間包含的中軸線頂點(diǎn)一般較少，因此設(shè)置彎曲河段尺度閾值s，在得到候選拐點(diǎn)集后，計(jì)算每?jī)蓚€(gè)拐點(diǎn)之間的中軸線頂點(diǎn)數(shù)量，將頂點(diǎn)個(gè)數(shù)小于彎曲河段尺度閾值s的拐點(diǎn)直接刪除；

43、s233、基于河流形態(tài)過(guò)濾該中軸線候選拐點(diǎn)集中的拐點(diǎn)：

44、當(dāng)中軸線候選拐點(diǎn)集中中相鄰拐點(diǎn)之間的河段表現(xiàn)為近似平直時(shí)，刪除相應(yīng)拐點(diǎn)；

45、s234、基于曲流河河彎的周期規(guī)律過(guò)濾該中軸線候選拐點(diǎn)集中的拐點(diǎn)：

46、在曲流河的同一彎曲河段中，往往僅存在兩個(gè)拐點(diǎn)，定義拐點(diǎn)連線與中軸線圍成的多邊形集合為t＝{tm|m＝1，...，o}，此時(shí)，t中相鄰河段的組合模式可以分為b型模式與s型模式兩種，其中：

47、b型模式代表相鄰多邊形位于中軸線的一側(cè)，s型模式則代表相鄰多邊形分別處于中軸線的兩側(cè)，僅保留s型模式的拐點(diǎn)，剔除b型模式的拐點(diǎn)，其中：

48、設(shè)獲取s223中曲流河中軸線上的頂點(diǎn)集合表示為l＝{p1，p2，...，pm}，其中pj(j∈1，2，...，m)為曲流河中軸線上的第j個(gè)頂點(diǎn),pk(k∈1，2，...，m)為曲流河中軸線上的第k個(gè)頂點(diǎn)，則判斷相鄰彎曲河段組合模式的方法如下：

49、a，b，c為曲流河中軸線上任意相鄰的三個(gè)拐點(diǎn)，從拐點(diǎn)a向拐點(diǎn)a，c之間的頂點(diǎn)pj做向量同理從拐點(diǎn)b向拐點(diǎn)b，c之間的頂點(diǎn)pk做向量令當(dāng)向量方向相反時(shí)，拐點(diǎn)b為s模式拐點(diǎn)，當(dāng)向量方向相同時(shí)，拐點(diǎn)b為b模式拐點(diǎn)，此時(shí)刪除拐點(diǎn)b，然后繼續(xù)判斷下一相鄰彎曲，直到遍歷完所有拐點(diǎn)為止。

50、更更進(jìn)一步地，步驟s231的具體步驟如下：

51、s2311、提取曲流河中軸線上所有的頂點(diǎn)，以曲流河中軸線矢量中線段的默認(rèn)存儲(chǔ)順序所對(duì)應(yīng)的方向作為曲流河中軸線方向，以曲流河中軸線起始點(diǎn)作為第一個(gè)向量的尾部，起始點(diǎn)下一點(diǎn)作為第一個(gè)向量的頭部，依此遍歷曲流河中軸線上頂點(diǎn)構(gòu)建向量，直至所有頂點(diǎn)均被遍歷，循環(huán)結(jié)束，此時(shí)得到曲流河中軸線所對(duì)應(yīng)的向量組；

52、s2312、計(jì)算該向量組中前后向量方向的變化，當(dāng)前后向量角度的變化方向出現(xiàn)變化時(shí)，便認(rèn)為該點(diǎn)是幾何意義上的拐點(diǎn)。

53、進(jìn)一步地，步驟s3的具體步驟如下：

54、s31、設(shè)曲流帶或一條彎曲河段的多邊形表示為p＝{v1,v2,…,vn}，其中vi(i∈1,2,…,n)為邊界線上的第i頂點(diǎn)，其坐標(biāo)為(xi,yi)；由于多邊形邊界線是閉合的，v1與vn具的坐標(biāo)重合；其曲流河中軸線定義為l＝{p1,p2,…,pm}，其中pj(j∈1,2,…,m)為曲流河中軸線上的第j個(gè)節(jié)點(diǎn),其坐標(biāo)為(xj,yj)，則基本幾何參數(shù)的計(jì)算方法如下：

55、①、曲流河中軸線長(zhǎng)度:

56、②、直線長(zhǎng)度：:

57、③、面積：

58、④、平均寬度：

59、⑤、曲率：

60、⑥、周長(zhǎng)：

61、s32、對(duì)于點(diǎn)壩而言，其長(zhǎng)度與寬度與彎曲河段不同：

62、設(shè)組成點(diǎn)壩的兩個(gè)拐點(diǎn)為點(diǎn)vk,vl，其坐標(biāo)分別為(xk,yk)和(xl,yl)，則點(diǎn)壩長(zhǎng)度計(jì)算公式為：

63、⑦、點(diǎn)壩長(zhǎng)度：

64、設(shè)置包圍點(diǎn)壩的凸岸弧線上的頂點(diǎn)集合為p＝{p1,p2,…,pn}，則pi點(diǎn)向線段vkvl作垂線，垂足為o,點(diǎn)pi和o其坐標(biāo)分別為(xi,yi)和(xo,yo)，pi和o之間的距離為則點(diǎn)壩寬度可確定為：

65、⑧、點(diǎn)壩寬度：w＝max(||pio||)，max表示取最大值，i∈{1,2,…,n}。

66、有益效果：本發(fā)明提供的單一曲流帶現(xiàn)代沉積構(gòu)型特征的自動(dòng)提取與定量表征方法具有以下有益效果：

67、利用該方法能夠從曲流河河道中自動(dòng)提取曲流河現(xiàn)代沉積構(gòu)型要素的幾何特性及各種特征參數(shù)，支撐曲流河現(xiàn)代沉積構(gòu)型要素知識(shí)庫(kù)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)曲流河現(xiàn)代沉積構(gòu)型特征的圖形化和定量表征。