一种基于拓扑排序的地层顺序获取方法

技术领域

本发明属于地学建模领域，具体涉及一种基于拓扑排序的地层顺序获取方法。

背景技术

随着信息技术的发展，三维地质建模技术得到了显著的发展。地质体的三维建模与可视化是当前地球信息科学领域的研究与应用热点。基于三维地学模拟技术构建的三维地质实体模型能够直观形象的展现复杂地质现象的边界条件以及地质体内部的各种地质构造。

国内外至今已经发明了多种地学建模方法，其中基于钻孔数据的三维建模技术是其中庞大的一支，如主TIN法，GTP法等。同时这些方法都要求人为指定地层序列作为建模依据，因为只有指定了地层序列，才能在各种算法中自动判断出不同地层间的上下关系。

以往，这个过程往往需要搜集实验区背景区域的标准地层表来与实验区地层数据进行对比，从而确定地层序列，非常繁琐；特别是在在实验区涉及到的钻孔数量多，地层多时更容易出错。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于拓扑排序的地层顺序获取方法解决了现有技术中地层顺序获取繁琐且容易出错的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种基于拓扑排序的地层顺序获取方法，包括以下步骤：

S1、采集若干实验区钻孔数据，得到每个钻孔数据对应的地层顺序；

S2、根据每个钻孔数据对应的地层顺序，构建加权有向图；

S3、基于加权有向图，对地层进行排序，得到预估地层顺序；

S4、核查预估地层顺序是否正确，若是，则得到最终地层顺序，否则对错误的地层顺序进行修改，得到最终地层顺序。

进一步地，所述步骤S1中钻孔数据包括从地表至地心方向顺序排列的若干地层，且同一地层在不同钻孔数据中的标号相同。

进一步地，所述步骤S2具体为：

S2.1、依次读取若干实验区钻孔数据，设定计数器T＝1；

S2.2、将第T个钻孔数据对应且不重复的地层作为有向图顶点，并以相邻的地层覆盖关系构建顶点的边，令每条边的初始权重为1；

S2.3、读取第T个钻孔数据对应的地层，并判断第T个钻孔数据包含的每个地层是否已作为有向图顶点，若是，则进入步骤S2.4，否则将不是顶点的地层作为有向图顶点，并进入步骤S2.4；

S2.4、根据第T个钻孔数据对应的地层顺序，判断每对相邻的地层覆盖关系之间是否已存在边，若是，则令对应边的权重加一，并进入步骤S2.5，否则为对应的两个相邻的地层覆盖关系建边，并将新增边的初始权重设置为1，进入步骤S2.5；

S2.5、判断计数器T是否等于钻孔数据的总数，若是，则得到加权有向图，否则令T的计数值加一，并返回步骤S2.3。

进一步地，所述步骤S2中相邻的地层覆盖关系之间的边为有向边，其方向为近地表地层至近地心地层。

进一步地，所述步骤S3具体为：

S3.1、获取加权有向图中入度为0的顶点；

S3.2、判断是否有多个入度为0的顶点，若是，则取出权重最小的顶点，并将其放入结果地层顺序列表中，进入步骤S3.3，否则，直接将入度为0的顶点放入结果地层顺序列表中，并进入步骤S3.3；

S3.3、从加权有向图中删除已放入结果地层顺序列表中的顶点，判断加权有向图是否存在顶点，若是，则计算与删除顶点相连的其他顶点的权重，并返回步骤S3.1，否则输出结果地层顺序列表，得到预估地层顺序。

进一步地，所述结果地层顺序列表中的顶点按放入先后顺序排序。

进一步地，所述步骤S4中核查次级地层顺序是否正确的具体方法为：核查结果地层顺序列表中的地层顺序是否与钻孔数据对应的地层顺序相同，若是，则正确，否则错误。

本发明的有益效果为：

(1)本发明提供了一种基于拓扑排序的地层顺序获取方法，将三维地学建模中需要人工构建地层序列改为半自动化操作。

(2)本发明通过钻孔数据本身进行数据分析，从而自动生成地层序列，再由人工进行核对，既减少了错误和人工工作量，也提高了工作效率。

(3)本发明能够在缺少地质背景资料的情况下获取地层序列；且能在有地质背景资料的下，快速核对地层序列，从而减少人工工作量。

附图说明

图1为本发明提出的一种基于拓扑排序的地层顺序获取方法流程图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

下面结合附图详细说明本发明的实施例。

如图1所示，一种基于拓扑排序的地层顺序获取方法，包括以下步骤：

S1、采集若干实验区钻孔数据，得到每个钻孔数据对应的地层顺序；

S2、根据每个钻孔数据对应的地层顺序，构建加权有向图；

S3、基于加权有向图，对地层进行排序，得到预估地层顺序；

S4、核查预估地层顺序是否正确，若是，则得到最终地层顺序，否则对错误的地层顺序进行修改，得到最终地层顺序。

所述步骤S1中钻孔数据包括从地表至地心方向顺序排列的若干地层，且同一地层在不同钻孔数据中的标号相同。

所述步骤S2具体为：

S2.1、依次读取若干实验区钻孔数据，设定计数器T＝1；

S2.2、将第T个钻孔数据对应且不重复的地层作为有向图顶点，并以相邻的地层覆盖关系构建顶点的边，令每条边的初始权重为1；

S2.3、读取第T个钻孔数据对应的地层，并判断第T个钻孔数据包含的每个地层是否已作为有向图顶点，若是，则进入步骤S2.4，否则将不是顶点的地层作为有向图顶点，并进入步骤S2.4；

S2.4、根据第T个钻孔数据对应的地层顺序，判断每对相邻的地层覆盖关系之间是否已存在边，若是，则令对应边的权重加一，并进入步骤S2.5，否则为对应的两个相邻的地层覆盖关系建边，并将新增边的初始权重设置为1，进入步骤S2.5；

S2.5、判断计数器T是否等于钻孔数据的总数，若是，则得到加权有向图，否则令T的计数值加一，并返回步骤S2.3。

所述步骤S2中相邻的地层覆盖关系之间的边为有向边，其方向为近地表地层至近地心地层。

所述步骤S3具体为：

S3.1、获取加权有向图中入度为0的顶点；

S3.2、判断是否有多个入度为0的顶点，若是，则取出权重最小的顶点，并将其放入结果地层顺序列表中，进入步骤S3.3，否则，直接将入度为0的顶点放入结果地层顺序列表中，并进入步骤S3.3；

S3.3、从加权有向图中删除已放入结果地层顺序列表中的顶点，判断加权有向图是否存在顶点，若是，则计算与删除顶点相连的其他顶点的权重，并返回步骤S3.1，否则输出结果地层顺序列表，得到预估地层顺序。

计算顶点权重的方法不唯一，如以权重最小为目标(也可以权重最大为目标)则方法可为：由于删去的顶点是与之相连的其他顶点中的边，所以顶点权重要加上边对应的顶点在结果地层顺序列表中的顺序/边的权重。

所述结果地层顺序列表中的顶点按放入先后顺序排序。

所述步骤S4中核查次级地层顺序是否正确的具体方法为：核查结果地层顺序列表中的地层顺序是否与钻孔数据对应的地层顺序相同，若是，则正确，否则错误。

本发明的有益效果为：

(1)本发明提供了一种基于拓扑排序的地层顺序获取方法，将三维地学建模中需要人工构建地层序列改为半自动化操作。

(2)本发明通过钻孔数据本身进行数据分析，从而自动生成地层序列，再由人工进行核对，既减少了错误和人工工作量，也提高了工作效率。

(3)本发明能够在缺少地质背景资料的情况下获取地层序列；且能在有地质背景资料的下，快速核对地层序列，从而减少人工工作量。