一种基于点云优化的超体素数字露头构型聚类分析方法

本发明涉及油气勘探领域，是一种对露头剖面点云通过优化的超体素数字露头构型聚类分析方法进行剖面的岩性识别，从而划分露头剖面的沉积微相类型的形态大小和分布的方法。

背景技术：

1、三维激光扫描仪通过发射激光到露头表面上，通过反射回来的激光信号获取信息，激光雷达扫描可以精准的计算露头表层每一个点的空间位置，收集数以万计的点，从而产生接近目标表面形状的点云，返回的激光的任何点的位置都可以记录为(x，y，z)坐标、反射强度(i)和颜色(r，g，b)等。与传统的野外数据测量技术相比，激光雷达具有实时、精细且结构化的感知能力，优势：(1)采集的数据是完全针对露头所处的三维空间收集的，并不是设置了特定点或特定的扫描测线采集数据点；(2)可以在难以勘查的高度区域采集数据；(3)客观记录了当时的现场条件，可以供后来再次勘查重新解释；(4)能进行快速的数据采集。点云都是从真实的野外露头收集而来的，其自然而然就包含了真实场景下的结构先验。

2、除了提供详细的空间数据进行三维建模，还可以考虑激光雷达的光谱能力。在同一的光谱波长下，野外露头的强度回波(反射功率/发射功率)，主要受目标距离和反射率的影响，具体是由露头剖面的沉积岩表面颗粒的组成、粒径的大小共同组成的。当发射的光源的光子遇到露头剖面时，一些光子被吸收，一些光子被散射。粒径越大，散射的光子就越多，反射强度越大；粒径越小，散射的光子就越少，反射强度越小。所以从这个理论上讲，砂岩比泥岩和页岩更有反射性。因此可以把三维激光扫描仪的点云数据的激光雷达强度被看作是一种可以值得研究的岩性识别技术。主要的研究区域为鄂尔多斯盆地南部延长组。

3、野外露头剖面可以直观、完整的展示其沉积特征，为进一步的精细表征储层内部结构奠定良好基础，建立砂体构型模式，对地下砂体构型研究具有很好的示范作用。其中砂体构型是解决沉积地层中某一沉积年代，沉积微相和该储层累积厚度相匹配的有效设想方案。沉积微相特征是油气开发的主要内容，有利的沉积微相对储层的发育有重大影响，优质的砂岩储层的沉积微相类型一般为水下分流河道。露头不同的沉积古地理环境(沉积微相)带来不同的沉积物。三维激光扫描仪的点云特征存在差异，即沉积物的岩性特征存在差异；根据岩性特征的指示，进而分析其沉积环境，判定沉积微相类型，进行露头构型模式的划分，总的来说，点云数字露头的不同区域特征代表实际露头剖面的不同构型。但三维激光扫描仪获得的点云数据仍然存在精确度的问题，给数据处理带来了挑战，而且野外地质露头也存在沉积复杂性以及构型形态的不规则化问题，所以通过优化的方法流程，构建具有高分辨率的点云数字露头，进行岩性识别，快速且定量的描述不同沉积微相类型的大小、形态和分布情况，从而进行沉积露头的砂岩储层识别，能够实现高效的油气勘探开发。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提出一种基于点云优化的超体素数字露头构型聚类分析方法。

2、1、为了实现上述目的，通过以下技术方案来实现的，其具体步骤为：

3、步骤一、利用三维激光扫描仪进行野外露头剖面的数据采集，获得空间位置几何信息，并重建露头点云曲面模型。

4、步骤二、对重建的数字露头模型的点云距离规则化。

5、步骤三、对重建的数字露头模型的点云数量，设置半径与阈值，进行下采样。

6、步骤四、对露头点云进行克里金插值，可以用下列关系式表示：

7、

8、其中p表示一个未知点，它的值z(p)可以通过已知点λi值z(pi)和他们之间的空间相关性来估计，λi是根据半变异函数确定的权重系数。

9、步骤五、将点云的不同特征值按照不同的权重进行多属性特征融合，生成点云超体素露头。

10、步骤六、超体素特征降维，确定聚类参数。

11、步骤七、选择合适的露头进行构型聚类分析训练与验证，看是否贴近实际露头剖面结果。

12、步骤八、根据训练结果，确定聚类方法中的半径、阈值和加权参数，进行输出。

13、步骤九、对其余生成的点云超体素数字露头进行构型的聚类分析。

技术特征：

1.一种基于改进多线性插值办法的航拍露头砂体构型建模方法，其特征在于采用以下步骤：

技术总结本发明涉及油气勘探领域。一种基于点云优化的超体素数字露头构型聚类分析方法，针对野外露头沉积复杂性的特点，构建具有高分辨率的点云数字露头，进行露头的砂岩储层勘探。本发明的技术核心包括：用激光扫描进行露头数据采集，重建露头点云曲面模型；对露头点云距离规则化、设置半径与阈值进行下采样、克里金插值；将不同特征值按权重进行多属性融合，生成点云超体素露头；特征降维，确定聚类参数；选择合适的露头进行聚类分析训练验证；根据训练结果，确定方法中的半径、阈值和加权参数并输出；对延长组露头进行构型的聚类分析，划分不同沉积微相的大小形态，确定砂岩储层。本发明可对野外露头进行岩性的识别，确定露头构型。技术研发人员：王兴建,陈阳,何发岐,齐荣受保护的技术使用者：成都理工大学技术研发日：技术公布日：2024/11/14