席嘉文， 張志成，劉偉方， 魏建新

(1.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院西北分院，甘肅 蘭州 730020； 2.中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司油藏描述重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730020；

3.北京南航立科機(jī)械有限責(zé)任公司，北京 100076； 4.中國(guó)石油大學(xué)(北京)，北京 102249)

?

方法探索

基于DMIS的斷層三維表面形態(tài)自動(dòng)檢測(cè)方法研究①

席嘉文1,2， 張志成3，劉偉方1,2， 魏建新4

(1.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院西北分院，甘肅 蘭州 730020； 2.中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司油藏描述重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730020；

3.北京南航立科機(jī)械有限責(zé)任公司，北京 100076； 4.中國(guó)石油大學(xué)(北京)，北京 102249)

摘要：針對(duì)斷層的測(cè)量需求，利用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)對(duì)空間曲面自動(dòng)測(cè)量程序進(jìn)行優(yōu)化，以DMIS(Dimensional Measuring Interface Specification)為開(kāi)發(fā)平臺(tái)分別形成四邊形鍵入坐標(biāo)式自動(dòng)檢測(cè)程序和任意多邊形自動(dòng)檢測(cè)程序，且通過(guò)所述程序完成塔里木盆地塔中26井區(qū)某斷層模型表面形態(tài)的仿真，給出兩種針對(duì)斷層三維表面形態(tài)檢測(cè)的建系方法：模型建系法和機(jī)床建系法。并將空間曲面的自動(dòng)測(cè)量技術(shù)應(yīng)用到斷層的三維表面形態(tài)測(cè)試中，形成一套針對(duì)斷層復(fù)雜表面形態(tài)的自動(dòng)檢測(cè)方法，使得斷層的三維表面形態(tài)可以通過(guò)上述程序自動(dòng)測(cè)量，且可以使用多個(gè)測(cè)頭角度連續(xù)進(jìn)行一次測(cè)量。該方法可以克服在傳統(tǒng)的斷層檢測(cè)過(guò)程中邊界不能完全銜接的問(wèn)題，提高斷層測(cè)量的效率和自動(dòng)化程度,降低測(cè)量過(guò)程中的人為因素和后期的數(shù)據(jù)處理難度。

關(guān)鍵詞：DMIS程序; 計(jì)算機(jī)控制技術(shù); 地質(zhì)斷層; 空間曲面; 三維表面形態(tài)的自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)

0引言

三坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)是以精密機(jī)械為基礎(chǔ)，結(jié)合先進(jìn)的電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、光學(xué)等的一種三維自動(dòng)化的高精度測(cè)量技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、航空航天和電子工業(yè)中。尤其是計(jì)算機(jī)引入后，它不但便于數(shù)據(jù)處理，而且可以完成CNC (Computer numerical control)的控制功能，縮短測(cè)量時(shí)間。

斷層表面由自由曲面構(gòu)成，它的表面形態(tài)直接關(guān)系到面波勘探調(diào)查[1]和近斷層地震動(dòng)作用下的土質(zhì)邊坡動(dòng)力響應(yīng)[2]等問(wèn)題，所以精度要求高且數(shù)據(jù)信息量大，傳統(tǒng)的三坐標(biāo)測(cè)量方法精度低、耗時(shí)長(zhǎng)，不能滿足要求，因此斷層表面形態(tài)的檢測(cè)更趨向于逆向工程[3]。對(duì)于斷層表面形態(tài)的自由曲面測(cè)量是將三坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)移植到地震物理模擬中的關(guān)鍵，而進(jìn)行曲面測(cè)量的重點(diǎn)則在于合理高效地定義曲面并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量。通過(guò)長(zhǎng)期的探索和研究，空間曲面自動(dòng)測(cè)量已經(jīng)在部分機(jī)械行業(yè)中以多種方式體現(xiàn)。目前有部分國(guó)內(nèi)外先進(jìn)行業(yè)通過(guò)DMIS平臺(tái)實(shí)現(xiàn)任意四邊形自動(dòng)測(cè)量，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)于空間曲面的自動(dòng)測(cè)量也做了大量工作：余小勇[4]完成了基于DIMS和UG的CMM檢驗(yàn)路徑生成及仿真；鄒剛[5]提出了通過(guò)截平面法生成理論測(cè)量路徑，進(jìn)而確定測(cè)量點(diǎn)并計(jì)算定位點(diǎn)的方法；宋春剛[6]提出了矩形細(xì)分和三角面片兩種測(cè)量路徑規(guī)劃方法。這些研究成果都對(duì)用三坐標(biāo)自動(dòng)測(cè)量技術(shù)檢測(cè)地震物理模型中的斷層表面形態(tài)有深遠(yuǎn)影響。

目前對(duì)于地震物理模型中斷層表面形態(tài)的測(cè)量以手動(dòng)接觸式測(cè)量為主，普通斷層常需要進(jìn)行多次不同角度的測(cè)量，且此方法存在工作量大、人為因素高、后期數(shù)據(jù)處理難度大等問(wèn)題。本文通過(guò)修改和優(yōu)化DMIS程序，將目前機(jī)械行業(yè)中CMM(Coordinate Measuring Machine)的自動(dòng)測(cè)量技術(shù)應(yīng)用到斷層表面形態(tài)測(cè)試中，將現(xiàn)有的手動(dòng)接觸式測(cè)量更改為自動(dòng)接觸式測(cè)量，對(duì)于普通斷層形態(tài)，只需測(cè)量一次即可完成多角度自動(dòng)檢測(cè)，從而達(dá)到提高測(cè)量精度、縮短工作時(shí)間、為后期數(shù)據(jù)處理降低了難度的目的。

1通過(guò)DMIS程序?qū)崿F(xiàn)斷層表面形態(tài)的自動(dòng)檢測(cè)

1.1修改現(xiàn)有四邊形自動(dòng)檢測(cè)程序的原因

目前四邊形自動(dòng)檢測(cè)程序多為機(jī)械行業(yè)中抽樣點(diǎn)檢測(cè)所用。因?yàn)闄C(jī)械零件多為規(guī)則形態(tài)，一般只需要一個(gè)角度即可完成測(cè)量，所以邊界部分是通過(guò)手動(dòng)打點(diǎn)來(lái)確定的。而斷層表面的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且對(duì)檢測(cè)度要求高，意味著必須從多個(gè)角度將斷層劃分為多個(gè)四邊形，經(jīng)多次測(cè)量才能完整地刻畫(huà)出斷層全貌。隨之而來(lái)的問(wèn)題是：(1) 手動(dòng)打入四個(gè)邊界點(diǎn)的方式無(wú)法保證這些四邊形的邊界完全重合，如果在拼接處有漏采或者重復(fù)采集的情況，則很容易造成模型數(shù)據(jù)失真，并增加后期數(shù)據(jù)處理的難度；(2)如僅使用四邊形來(lái)拼接，在斷層的邊緣部分則不一定能完整反映出斷層表面形態(tài)特征。若采用三角形、四邊形、五邊形等任意多邊形拼接，則可以以更清晰的點(diǎn)集形式呈現(xiàn)出斷層表面形態(tài)特征。修改目標(biāo)：

(1) 將手動(dòng)打入四個(gè)邊界點(diǎn)修改為鍵入四點(diǎn)邊界，保證分割的四邊形邊界可以完全銜接，并在一次測(cè)量中更換任意角度；

(2) 將四邊形自動(dòng)檢測(cè)優(yōu)化為任意多邊形自動(dòng)檢測(cè)，保證拼接更完全。

1.2利用DMIS開(kāi)發(fā)平臺(tái)完成程序修改

DMIS是自動(dòng)化系統(tǒng)之間檢測(cè)數(shù)據(jù)的通信標(biāo)準(zhǔn)[7]，可與一些功能強(qiáng)大的語(yǔ)言開(kāi)發(fā)工具完全兼容。內(nèi)置高級(jí)編程命令編輯窗口作為二次開(kāi)發(fā)工具，可與C、C++、VB、JAVA等語(yǔ)言共同實(shí)現(xiàn)這種通訊標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)中性格式的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的交互[8]，完成測(cè)量任務(wù)。此外，DMIS語(yǔ)言基于編譯原理的設(shè)計(jì)還利于C、C十十的功能嵌入[9]，增強(qiáng)自身程序的開(kāi)發(fā)功能。根據(jù)斷層表面形態(tài)的檢測(cè)要求，在DMIS開(kāi)發(fā)界面中對(duì)已有程序進(jìn)行開(kāi)發(fā)優(yōu)化，不論四邊形鍵入坐標(biāo)是自動(dòng)檢測(cè)程序還是任意多邊形自動(dòng)檢測(cè)程序，都需要通過(guò)B樣條曲面定義在DMIS搭建空間自由曲面函數(shù)，該部分工作在原有的四邊形程序中已經(jīng)完成，本文主要通過(guò)其定義求出偏導(dǎo)數(shù)，保證曲面方向正確。

空間自由曲面是曲面的一種，其面的形式呈自由變化的狀態(tài)，起伏多樣且無(wú)規(guī)律，是曲面中最為豐富的一種形式。在檢測(cè)行業(yè)中，如果沒(méi)有規(guī)則的幾何參數(shù)來(lái)精確定義，很難成為一種被檢測(cè)的幾何元素。Huang Yunbao等[10]提出動(dòng)態(tài)曲面重構(gòu)方法，在曲面數(shù)據(jù)獲取的過(guò)程中動(dòng)態(tài)重構(gòu)B樣條曲面，因該曲面具有幾何和仿射不變性、凸包性、交互性、局部性、分片性等性質(zhì)，可以使數(shù)據(jù)點(diǎn)參數(shù)化，有效避免無(wú)效測(cè)量。

定義B樣條曲面：

(1)

式中：m≥k、n≥h稱為k×h階非均勻B樣條曲面；B樣條Ni,k(u)(i=0,1,2,…,m)與Nj,h(v)(j=0,1,2,…,n)分別由節(jié)點(diǎn)矢量u和v按德布爾和考克斯遞推公式確定。

根據(jù)B樣條曲面定義，可以初步在DMIS中定義任意空間曲面。為保證空間曲面的方向正確，引入其偏導(dǎo)數(shù)的計(jì)算公式，保證程序在運(yùn)行時(shí)方向檢索正確。

對(duì)式(1)中定義的B樣條曲面，若把參數(shù)“固定在參數(shù)區(qū)間[us≤u

(2)

(3)

再對(duì)空間曲面定義進(jìn)行主成份分析，保證所采集測(cè)量點(diǎn)均勻分布。

1.3四邊形鍵入坐標(biāo)式自動(dòng)檢測(cè)

針對(duì)斷層表面形態(tài)測(cè)試的特點(diǎn)，將英國(guó)雷尼紹公司研制的PH10M自動(dòng)旋轉(zhuǎn)測(cè)頭結(jié)合三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)四邊形自動(dòng)檢測(cè)程序進(jìn)行修改和優(yōu)化。優(yōu)化后程序的流程如圖1所示。

在程序功能部分的最后部分，如果選擇：1—手動(dòng)采點(diǎn)”，保留原程序，手動(dòng)控制測(cè)頭打點(diǎn)；如果選擇“0—鍵盤(pán)輸入坐標(biāo)點(diǎn)”，程序跳轉(zhuǎn)至鍵入坐標(biāo)對(duì)話框，鍵入前一次測(cè)量的四點(diǎn)坐標(biāo)，測(cè)量機(jī)在程序模式下開(kāi)始自動(dòng)測(cè)量，該運(yùn)行界面如圖2所示。

圖1　四邊形鍵入坐標(biāo)式自動(dòng)測(cè)量程序流程圖Fig.1　Flowchart of quadrilateral coordinate automatic　　　 measurement

操作軟件中出現(xiàn)此對(duì)話框時(shí)，選擇鍵入坐標(biāo)點(diǎn)檢測(cè)，輸入被測(cè)四邊形的四個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)并記錄，此時(shí)程序參數(shù)設(shè)置完成。在確認(rèn)測(cè)頭升至一個(gè)安全高度后，程序循環(huán)運(yùn)行檢測(cè)模型。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)開(kāi)始自動(dòng)檢測(cè)地震物理模型，在選取下一個(gè)四邊形時(shí)，要保證鍵入的四點(diǎn)坐標(biāo)中有兩點(diǎn)的坐標(biāo)完全相同，達(dá)到邊界完全銜接的目的。以此類推，將地震物理模型表面分割為多個(gè)部分，分別進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，直到整個(gè)模型測(cè)量完成。這種方式可以有效地規(guī)避自由曲面不能完全銜接所帶來(lái)的誤差。

1.4任意多邊形自動(dòng)檢測(cè)

使用相同設(shè)備對(duì)任意多邊形自動(dòng)檢測(cè)程序進(jìn)行修改和優(yōu)化。優(yōu)化后程序主要流程如圖3所示。

圖2　四邊形鍵入坐標(biāo)式自動(dòng)測(cè)量程序運(yùn)行界面Fig.2　Running interface of quadrilateral coordinate　　　 automatic measurement

圖3　任意多邊形自動(dòng)測(cè)量程序流程圖Fig.3　Flowchart of arbitrary polygon automatic measurement

該程序通過(guò)3～20頂點(diǎn)來(lái)定義多邊形邊界(多邊形只能為凸多邊形)；定義結(jié)束后對(duì)該多邊形的函數(shù)進(jìn)行主成份分析，以確保測(cè)量點(diǎn)均勻分布，并確定被測(cè)曲面的方向;最后選擇是否在鍵入坐標(biāo)模式下進(jìn)行。該軟件的運(yùn)行界面如圖4所示。

2地震物理模型中斷層檢測(cè)實(shí)例

2.1測(cè)頭校正

測(cè)頭部分是測(cè)量機(jī)的重要數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。當(dāng)測(cè)針與標(biāo)準(zhǔn)球接觸發(fā)生形變時(shí)會(huì)發(fā)出一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)，該信號(hào)被傳送到控制系統(tǒng)后，控制系統(tǒng)對(duì)此刻光柵計(jì)數(shù)器中的數(shù)據(jù)鎖存，再傳送給計(jì)算機(jī)，表示測(cè)量一個(gè)點(diǎn)。

圖5　測(cè)頭校準(zhǔn)原因說(shuō)明Fig.5　Reason for the calibrating the probe

在測(cè)量過(guò)程中采用PH10M測(cè)頭，測(cè)頭包括3個(gè)電子接觸器、前端紅寶石探針以及自動(dòng)旋轉(zhuǎn)測(cè)座。當(dāng)測(cè)桿接觸物體使測(cè)桿偏斜時(shí)，至少有一個(gè)接觸器斷開(kāi)，此時(shí)機(jī)器的X、Y、Z光柵被讀出，這組數(shù)值表示此時(shí)的測(cè)桿球心位置。PH10M測(cè)頭采用偏心轉(zhuǎn)動(dòng)原理，且測(cè)量軟件顯示的坐標(biāo)數(shù)據(jù)不是測(cè)量機(jī)光柵數(shù)據(jù)，而是紅寶石球中心數(shù)據(jù)。當(dāng)紅寶石球由于接觸導(dǎo)致形變時(shí)，中心位置也會(huì)有所不同，如圖5所示。此時(shí)紅寶石球?qū)嶋H中心和系統(tǒng)默認(rèn)的中心之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)誤差Δ，為消除此誤差，每次更換角度前必須重新校正，一般是從標(biāo)準(zhǔn)球上取五個(gè)點(diǎn)來(lái)校正(可以在測(cè)量前將全部使用的角度預(yù)先校準(zhǔn)好)。

2.2選擇建系方法

2.2.1模型建系法

模型建系法是先利用三坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)中的默認(rèn)坐標(biāo)系(在ARCO CAD中稱為“MAC”)對(duì)地震物理模型校準(zhǔn)，用軟件找正來(lái)代替物理校準(zhǔn)，此過(guò)程的目的就是要建立一個(gè)不同于機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)系，稱為“模型坐標(biāo)系”。這相當(dāng)于將坐標(biāo)系直接建立在被測(cè)模型上。

這種方法需要被測(cè)模型有足夠的規(guī)則形體，例如：等高面、圓孔、圓柱、球等。而在斷層中很難找到這類規(guī)則形體。因此若要移植此方法，則必須對(duì)地震物理模型做簡(jiǎn)單的改造：每次在模型基底上連接三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)球(或鑿三個(gè)圓形孔)，通過(guò)測(cè)量三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)球的球心(三個(gè)圓孔的圓心投影位置)來(lái)建立坐標(biāo)系，確定原點(diǎn)。將機(jī)床坐標(biāo)擬合在物理模型坐標(biāo)上，保證儀器測(cè)量范圍內(nèi)模型上的各個(gè)點(diǎn)相對(duì)位置不變。

該坐標(biāo)法具有精度高、有效減少人為因素的優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)是工作量大，每個(gè)物理模型都需要在基地上連接標(biāo)準(zhǔn)球。

2.2.2機(jī)床坐標(biāo)法

機(jī)床坐標(biāo)法是為提高采集效率，減少工作量而直接使用機(jī)床坐標(biāo)系，不需要另外建立其他坐標(biāo)系。在測(cè)量開(kāi)始前需要制作一個(gè)針對(duì)不同大小模型都可以使用的裝槽來(lái)固定模型(裝槽采用三個(gè)半球形呈90°，從模型兩個(gè)側(cè)面固定)，保證它的絕對(duì)位置不變。此坐標(biāo)法具有工作量小、易于操作的優(yōu)點(diǎn)，但相較于模型建系法而言，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)可估計(jì)的誤差。

2.3自動(dòng)檢測(cè)實(shí)例

在軟件系統(tǒng)中分別導(dǎo)入原有的四邊形自動(dòng)檢測(cè)程序和更改后四邊形鍵入坐標(biāo)式自動(dòng)檢測(cè)程序及任意多邊形自動(dòng)檢測(cè)程序，并分別運(yùn)行比較差異。以塔里木盆地塔中26井區(qū)某處斷層為例(圖6)，采用英國(guó)雷尼紹公司研制的PH10M自動(dòng)旋轉(zhuǎn)測(cè)頭結(jié)合三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，對(duì)修改后的程序在斷層表面形態(tài)模擬中的實(shí)用性進(jìn)行檢驗(yàn)(圖7)。

圖6　塔里木盆地塔中26井區(qū)某斷層模型Fig.6　Model of a fault in Tazhong-26 well area, Tarim Basin

圖7　原有程序及優(yōu)化后程序的數(shù)據(jù)模型Fig.7　Data models of the original program and　　　 aptimized program

從圖7中可以看到數(shù)據(jù)右上方有一處數(shù)據(jù)缺失，由于數(shù)據(jù)量較大，不易觀察區(qū)別，所以利用Geomagic對(duì)所得數(shù)據(jù)做抽稀處理后再比較異同。

2.4數(shù)據(jù)處理后的對(duì)比結(jié)果

對(duì)原有的四邊形自動(dòng)檢測(cè)程序所得結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理:(1)在點(diǎn)界面中執(zhí)行體外孤點(diǎn)，為保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，敏感性調(diào)至95%，將選中的紅色部分點(diǎn)刪除，如圖8(a)所示；(2)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一采樣處理，設(shè)置連續(xù)兩點(diǎn)最小距離，并依照此距離自動(dòng)生成坐標(biāo)系，如圖8(b)所示；(3)為保證斷層數(shù)據(jù)完整性，將曲率最小值優(yōu)先進(jìn)行抽稀，結(jié)果如圖8(c)所示；(4)為便于觀察，最后再對(duì)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行統(tǒng)一采樣處理(選擇保留數(shù)據(jù)百分比50%),結(jié)果如圖9(a)所示。

按相同的方法步驟對(duì)更改后四邊形鍵入坐標(biāo)式自動(dòng)檢測(cè)程序和任意多邊形自動(dòng)檢測(cè)程序所得結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，結(jié)果如圖9(b)所示，并與修改前的結(jié)果[圖9(a)]進(jìn)行對(duì)比。

圖8　數(shù)據(jù)處理Fig.8　Data processing

圖9(a)因數(shù)據(jù)采樣不能鍵入坐標(biāo)，無(wú)法保證四邊形完全拼接，所以測(cè)頭垂直向下將整個(gè)模型表面作為一個(gè)四邊形進(jìn)行測(cè)量?？梢钥吹接疑辖怯幸粋€(gè)明顯的數(shù)據(jù)缺失,原因是此處有一條斷層阻擋了測(cè)頭，使得測(cè)頭無(wú)法測(cè)量到該斷層處數(shù)據(jù)。將造成數(shù)據(jù)缺失的斷層處放大，被阻擋部分如圖10黑色部分所示。如不更改程序，此時(shí)需重新定義數(shù)據(jù)缺失的曲面部分，再次進(jìn)行測(cè)量，完成后疊加兩次測(cè)量數(shù)據(jù)做抽稀處理。

在程序修改后[圖9(b)]，在斷層處直接更換測(cè)頭角度測(cè)量，測(cè)頭角度取為45°，記錄更換角度時(shí)的兩點(diǎn)坐標(biāo)，將斷層部分作為一個(gè)獨(dú)立四邊形(或任意多邊形)進(jìn)行測(cè)量，如圖11黑色部分所示。在角度更換完成后鍵入所記錄坐標(biāo)，并再次記錄其中兩點(diǎn)坐標(biāo)，作為下一個(gè)被測(cè)四邊形(或任意多邊形)的一條邊，以延伸下一個(gè)被測(cè)多邊形。依此類推，測(cè)量任務(wù)可一次完成。這樣滿足了多邊形完全拼接，且測(cè)頭角度可以多次選擇。從掃描結(jié)果可以看到，斷層處的數(shù)據(jù)完整且邊界部分并沒(méi)有數(shù)據(jù)缺失或數(shù)據(jù)重疊。

圖10　測(cè)頭被斷層阻擋部分Fig.10　The probe blocked by the fault

圖11　部分?jǐn)鄬幼鳛樗倪呅畏执螠y(cè)量Fig.11　Measurement of part of the fault as a quadrilateral

3結(jié)論與討論

本文針對(duì)斷層表面形態(tài)三維測(cè)試的需求，以三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)作為模型的測(cè)量裝置，DMIS作為開(kāi)發(fā)程序，利用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)將機(jī)械行業(yè)中的空間曲面自動(dòng)測(cè)量程序修改并應(yīng)用到斷層表面形態(tài)檢測(cè)中，并通過(guò)實(shí)例給出了地震物理模型和斷層的三維表面形態(tài)檢測(cè)方法與步驟。取得以下主要成果：

(1) 對(duì)于空間自由曲面而言形成了四邊形鍵入坐標(biāo)式自動(dòng)檢測(cè)程序；

(2) 將四邊形自動(dòng)檢測(cè)程序優(yōu)化為任意多邊形自動(dòng)測(cè)量程序(3～20頂點(diǎn)的凸多邊形)；

(3) 給出了兩種針對(duì)斷層三維表面形態(tài)檢測(cè)的建系方法：模型建系法和機(jī)床建系法；

(4) 將原有的手動(dòng)接觸式測(cè)量更改為自動(dòng)接觸式測(cè)量，原先需多次更換角度才能完成的測(cè)量任務(wù)，現(xiàn)一次即可完成多角度自動(dòng)檢測(cè)?？朔藬鄬颖砻娓鼡Q角度測(cè)量時(shí)邊界不能完全銜接的問(wèn)題，并將四邊形拼接衍生為任意多邊形拼接，提高了測(cè)量精度，縮短了工作時(shí)間。同時(shí)省去了重復(fù)數(shù)據(jù)抽稀、曲面重建等較為復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理過(guò)程，從而降低了后期數(shù)據(jù)處理的難度?？傊ㄟ^(guò)DMIS平臺(tái)將此兩款程序?qū)霚y(cè)量系統(tǒng)的配套軟件中，從而將自動(dòng)測(cè)量技術(shù)移植到斷層表面形態(tài)的檢測(cè)中，對(duì)于地質(zhì)勘探行業(yè)、DMIS程序開(kāi)發(fā)行業(yè)、逆向工程行業(yè)都有一定利用價(jià)值。

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Research on Automatic Detection Methods of Three-dimensional

Fault Surface Morphology Based on DMIS

XI Jia-wen1, 2, ZHANG Zhi-cheng3, LIU Wei-fang1, 2, WEI Jian-xin4

(1.NorthwestBranchofResearchInstituteofPetroleumExplorationandDevelopment,PetroChina,Lanzhou730020,Gansu,China;

2.KeyLaboratoryofReservoirDescription,CNPC,Lanzhou730020,Gansu,China;

3.NanhangLikeMachineryCo.,Ltd. 100076,Beijing,China; 4.ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,Beijing,China)

Abstract：Based on fault measurement requirements, we optimize the automatic measurement program of the space curved surface in some domestic and foreign advanced industries, using computer control technology. Moreover, we complete a quadrangle automatic coordinate entering program and an arbitrary polygon automatic detection program based on DMIS (Dimensional Measuring Interface Specification). In addition, we simulate the fault surface in the central Tarim Basin-26 well area using the above programs and inform two system building methods of 3D-surface morphology detection of faults: The Model Building System Method and The Machine Tool Building System Method. Subsequently, the automatic measuring technique of space surface is applied to the 3D-surface shape measurement of faults. In this way, an automatic detection method for the complex surface of the fault is formed. Thus, the 3D-surface shape of the fault can be measured automatically, and a measurement can be conducted by using multiple angles of view. This allows the boundaries of faults can be fully connected in the traditional fault detection process. This method improves the efficiency and automation degree of fault measurement as well as reduces the human factor and the difficulty of data processing in the measurement process.

Key words：DMIS program; computer control technology; geological fault; space curved surface; automatic detection technique of 3D-surface morphology

DOI:10.3969/j.issn.1000-0844.2015.04.1115

中圖分類號(hào):P315.9

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào):1000-0844(2015)04-1115-08

通信作者：張志成。E-mail:tallzhang@263.com。

作者簡(jiǎn)介：席嘉文(1991-)，男(漢族)，碩士，工程師，從事信號(hào)處理、電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的研究。E-mail：gamexi1115@163.com。

收稿日期：①2015-03-10