三维地震数据体可视化方法及系统

地震叠前数据三维可视化技术探讨
地震叠前数据三维可视化技术探讨
随着地震处理技术和解释技术的发展,三维可视化技术在地震勘探中的应用领域不断扩大,在地震处理和叠前分析环节,也可以利用三维可视化技术进行质量监控和叠前道集的分析,以提高地震处理的质量,增加利用叠前资料进行各向异性分析的技术手段.根据地震叠前海量数据的特点,采用层次细节模型进行数据分块处理与组织管理,以满足地震叠前数据三维可视化实时显示的要求;采用三维场景对象管理机制,完成海量地震叠前数据的三维显示.就层次细节模型的数据组织和三维场景对象管理的相关技术进行了讨论,并就地震叠前数据与虚拟三维空间的关系进行了阐述;给出了地震道集数据的三维显示实例,三维可视化在速度分析、共偏移距和共方位角数据分析中的应用实例.
作者：魏嘉唐杰武港山岳承祺张扬Wei Jia Tang Jie Wu Gangshan Yue Chengqi Zhang Yang 作者单位：魏嘉,岳承祺,张扬,Wei Jia,Yue Chengqi,Zhang Yang(中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院南京石油物探研究所,江苏南京,210014) 唐杰,武港山,Tang Jie,Wu Gangshan(南京大学计算机科学系,江苏南京,210093)
刊名：勘探地球物理进展英文刊名：PROGRESS IN EXPLORATION GEOPHYSICS 年，卷(期)：2009 32(1) 分类号：P631.4 关键词：叠前道集三维可视化层次细节模型数据分块三维场景虚拟三维空间。

㊀第４０卷第５期物㊀探㊀与㊀化㊀探Ｖｏｌ．４０，Ｎｏ．５㊀㊀２０１６年１０月ＧＥＯＰＨＹＳＩＣＡＬ＆ＧＥＯＣＨＥＭＩＣＡＬＥＸＰＬＯＲＡＴＩＯＮＯｃｔ．，２０１６㊀ｄｏｉ：１０．１１７２０／ｗｔｙｈｔ．２０１６．５．３０李逢春，王润秋，蒋先艺，等．起伏地表地震三维观测系统的实时可视化方法［Ｊ］．物探与化探，２０１６，４０（５）：１０３０－１０３４．ｈｔｔｐ：／／ｄｏｉ．ｏｒｇ／１０．１１７２０／ｗｔｙｈｔ．２０１６．５．３０ＬｉＦＣ，ＷａｎｇＲＱ，ＪｉａｎｇＸＹ，ｅｔａｌ．Ｒｅａｌ⁃ｔｉｍｅｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｌａｒｇｅｔｈｒｅｅ⁃ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｅｉｓｍｉｃｇｅｏｍｅｔｒｙｏｎｔｅｒｒａｉｎ［Ｊ］．ＧｅｏｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄＧｅｏｃｈｅｍｉｃａｌＥｘｐｌｏ⁃ｒａｔｉｏｎ，２０１６，４０（５）：１０３０－１０３４．ｈｔｔｐ：／／ｄｏｉ．ｏｒｇ／１０．１１７２０／ｗｔｙｈｔ．２０１６．５．３０起伏地表地震三维观测系统的实时可视化方法李逢春１，２，王润秋１，蒋先艺２，杨剑２（１．中国石油大学（北京）地球物理与信息工程学院，北京㊀１０２２４９；２．东方地球物理公司采集技术支持部，河北涿州㊀０７２７５１）摘要：针对起伏地形的大规模三维观测系统数据实时可视化问题，提出了一种基于多细节层次地形模型与精细炮检点符号模型相结合的地震观测系统实时显示方法㊂利用图形硬件将每帧地形数据渲染到深度纹理，运用ＧＰＵ着色器并行内插出炮检点实际显示高程，从而避免了炮检点立体符号与起伏地形高程的显示偏差㊂实验结果表明，该研究成果能够实现起伏地形大规模三维观测系统数据的逼真和高效可视化，能有效提高地震采集软件在复杂勘探区的采集设计能力㊂关键词：三维观测系统；ＧＰＵ；深度纹理；点纹理；实时可视化中图分类号：Ｐ６３１．４㊀㊀㊀文献标识码：Ａ㊀㊀㊀文章编号：１０００－８９１８（２０１６）０５－１０３０－０５㊀㊀收稿日期：２０１５－１２－２５；修回日期：２０１６－７－１３㊀㊀基金项目：国家重点基础研究发展计划（ ９７３ 计划） 深层油气藏地球物理探测的基础研究 项目（２０１３ＣＢ２２８６０２）㊀㊀地震观测系统是油气勘探采集设计㊁地质模型正演与照明㊁地震资料处理与解释系统的基础数据之一，他主要包括激发点㊁接收点㊁关系片㊁激发线和接收线［１３］㊂卫星遥感影像及数字高程模型（ｄｉｇｉｔａｌｅｌｅｖａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ，ＤＥＭ）作为国家基础地理信息，由于在三维表达㊁分析与模拟方面具有独特的直观性与丰富的信息特性，已经越来越广泛地应用到地震勘探生产的各个环节㊂日益增长的油气勘探生产对基于ＤＥＭ的地震观测系统三维显示提出了越来越高的要求㊂一方面，随着三维空间数据获取技术的发展，特别是数字摄影测量㊁高分辨率遥感㊁激光扫描系统的发展，包含被测目标更多细节的大范围数字地形和局部区域空间特征的数据获取成为可能，数据获取成本越来越廉价［３］；另一方面，随着地球物理探测技术的发展特别是宽方位㊁高密度地震勘探的推广应用，野外生产的接收道数不断增多，百万乃至千万级炮检点的布设越来越普遍㊂基于起伏地形的海量观测系统三维实时可视化已经成为油气软件系统的一大挑战［５７］㊂起伏地形的三维观测系统显示可归结为矢量特征数据在三维地形上的显示问题㊂将矢量特征数据投射到三维表面的过程称为 覆盖 （ｄｒａｐｉｎｇ）［８］㊂传统的矢量特征数据覆盖渲染方法，主要有基于几何投射的覆盖和基于纹理投射的覆盖两种［９］㊂基于纹理投射的覆盖是广泛使用的一种方法，其思想是先把矢量数据栅格化为纹理，再把纹理映射到地表，这就保证了矢量数据紧贴于地形表面㊂如Ｋｅｒ⁃ｓｔｉｎｇ［９］㊁Ｂｒｕｎｅｔｏｎ［１０］和杨超等［１１］提出一种基于四叉树结构的矢量数据栅格化方法，采用了视点相关的多级矢量栅格纹理映射，并在纹理等级切换过程中考虑了视点相关的纹理渐变过渡，提高了矢量特征数据渲染的效率和质量㊂基于几何投射的覆盖思想是，通过二维矢量数据与地表求交，计算得到二维特征数据在三维空间的几何体模型，并将其与地形ＤＥＭ共同显示㊂如ＳｕｎＭ等［１２］针对矢量数据绘制时出现与地形不匹配的问题，采用根据相应的地形几何数据，在矢量数据中引入新的顶点或线段，从而生成与地形相匹配的矢量数据㊂Ｄａｉ等［１２］运用模板阴影体技术实现了地形叠加绘制矢量数据㊂该方法相对于ＳｕｎＭ等人的方法，不受地形数据的约束，且绘制效率与地形数据复杂度无关㊂通过对研究现状的分析，不难发现无论是基于几何投射或基于纹理投射方法，均缺少对立体点状模型与地形叠加显示的方案描述㊂事实上，基于纹理的投射方法用来㊀５期李逢春等：起伏地表地震三维观测系统的实时可视化方法投射立体点状目标时，会存在缺乏三维真实感和空间立体感等问题㊂笔者提出多细节层次地形模型和精细炮检点符号模型相结合的地震观测系统实时显示方法，其基本思想是：利用ＯｐｅｎＧＬ深度纹理技术及其扩展功能帧缓存对象（ｆｒａｍｅｂｕｆｆｅｒｏｂｊｅｃｔ，ＦＢＯ）实现将地形深度值直接渲染至纹理缓存；然后利用ＧＰＵ处理单元的并行性快速获取炮检点显示高程值；为了平衡炮检点显示效率和显示质量，还将精细炮检点模型简化为点纹理；最后采用覆盖千余平方公里，具有百万级炮检点的三维观测系统对该方法进行了验证㊂１㊀起伏地表炮检点实时绘制问题地形的多细节层次（ＬＯＤ）方法一直是地形可视化领域的核心问题㊂其细分等级的计算，最普遍且效果较好的方法是通过屏幕空间误差来控制㊂屏幕空间误差计算具有保持地形形态特征，符合感知规律的简化标准，并能够避免离散层次模型切换所造成的跳跃现象［１５１６］㊂实时绘制时屏幕的分辨率是有限的，当从近处观察地形时，对近的细节丰富的区域用较多的三角形表示；相反，从远处观察地形时，使用较少的三角形表示㊂这样有利于根据屏幕的大小控制三角形的数目，使得所需要绘制的三角形数目主要跟屏幕的大小有关，而跟实际的地形数据量关系不大㊂假设给定屏幕宽度为ｘ个像素，相机视角为θ，相机到地形ＬＯＤ子块的距离为Ｄ，因简化产生的高程差为Δｈ，则对应的屏幕空间误差为ε个像素：ε＝［Δｈ㊃ｘ］／［２Ｄｔａｎ（θ／２）］㊂（１）㊀㊀如图１所示为沿起伏地表布设炮检点的二维剖面图，实线表达的是未经ＬＯＤ简化前的实际地形形态，虚线表达的是在某一视点位置下简化后的地形形态㊂图１中ａ，ｂ，ｃ， ，ｌ是沿地表布设的炮点（或检点），由于地形的实时ＬＯＤ简化，其中ｄ，ｈ，ｉ点悬空，而ａ，ｂ，ｆ，ｇ，ｋ则会掩埋至地下㊂为了达到炮检点与地表高度贴合一致的目的，每帧需要耗费大量的ＣＰＵ时间逐个内插出炮检点高程，从而降低了渲染的流畅性㊂图１㊀沿地表布设炮检点示意２㊀基于ＧＰＵ的炮检点实时绘制方法利用ＧＰＵ技术实现起伏地形炮检点实时高效绘制的基本思想是：以四叉树索引组织地形数据，综合运用地形视点相关可视化技术㊁ＯｐｅｎＧＬ渲染到纹理技术和点纹理技术，充分挖掘和发挥ＧＰＵ的图形并行处理能力，解决传统绘制技术的性能瓶颈㊂具体来说，本文提高炮检点绘制效率的关键技术包括三点：一是利用ＣＰＵ多线程动态数据调度并结合ＧＰＵ着色器渲染技术提高多分辨率地形绘制性能；二是利用深度浮点纹理提升炮检点实时高程匹配速度；三是根据视距远近不同分别以粗略和精细方式表达炮检点模型，兼顾了实时显示的效率和质量㊂２．１㊀地形多分辨率实时绘制ＬＯＤ表达思想是解决海量地形实时绘制的通用方法［１７１９］㊂即采用四叉树算法递归分割地形网格模型，直到最末一级数据块达到最高分辨率为止㊂由于ＬＯＤ算法需要动态生成简化模型，实时性要求很高，如何有效管理和调度大量的地形数据是实现连续ＬＯＤ算法的关键㊂为了达到实时动态显示的目的，建立基于分页的缓存机制㊂每一帧场景的渲染数据对应计算机内存中的一个数据页，即由若干连续分布的数据块构成的一个存储空间㊂如图２所示，在动态渲染过程中，随着视点的移动，调度层根据当前视点位置㊁视锥体大小和数据缓冲区占用情况，向数据层发出地形数据调度请求，不断更新数据页中的数据块㊂调度层同时负责清理和卸载视场之外数据块，在数据请求的同时运用视锥体裁剪，并以此控制无用数据页面的载入和无效场景部分的绘制，提高绘制速度㊂基于四叉树索引㊁数据分块以及数据页动态更新的算法，可以实现大规模㊁多细节层次的海量地形场景实时可视化㊂当更新数据页中的数据时，从硬盘中读入新的数据会耗用一定的时间，从而带来视觉上的 延迟 现象，这种 延迟 现象将大大影响交互绘制效果㊂为了消减这种延迟，可利用多线程运行机制来充分利用计算机的ＣＰＵ资源，即在横向漫游以图２㊀基于视点的数据动态预测与加载㊃１３０１㊃物㊀探㊀与㊀化㊀探４０卷㊀及纵向细节层次过渡的过程中，根据视点移动的方向趋势，预先把即将更新的数据从硬盘中读入内存，而其后实际的数据更新由于是在内存里实现的，从而可以大大消减 延迟 现象㊂㊀㊀地形渲染算法的性能问题本质上还可以看作是ＣＰＵ与ＧＰＵ之间的计算能力的协调或负载平衡问题㊂当ＣＰＵ与ＧＰＵ能够保证负载平衡时，计算能力资源总是可以获得最大程度的利用㊂针对ＧＰＵ图形硬件的并行运算能力和可编程特性，将大量计算（包括地表高程分层设色㊁顶点几何矩阵变换㊁光照计算）从ＣＰＵ分离出来转移到ＧＰＵ端，进一步降低ＣＰＵ负担，保证了ＣＰＵ和ＧＰＵ之间的负载均衡㊂２．２㊀基于ＧＰＵ深度纹理快速高程匹配ＦＢＯ作为ＯｐｅｎＧＬ扩展帧缓存，通常用来执行渲染到纹理（ｒｅｎｄｅｒｔｏｔｅｘｔｕｒｅ，ＲＴＴ）或执行离线渲染［２０］㊂ＯｐｅｎＧＬ帧缓存提供了一种有效的切换机制，使得挂接和卸载一个纹理对象非常之迅速，笔者利用现代ＧＰＵ的帧缓存扩展特性来解决炮检点与地表高程的一致性㊂如图３所示，地形经ＲＴＴ渲染后得到深度纹理对象ｔｅｘｔｕｒｅ㊂地表上一点Ｐ，在地形深度纹理ｔｅｘｔｕｒｅ上投影点Ｐᶄ，其纹理坐标记为（ｕ，ｖ），通过ＧＰＵ端深度纹理查找表，即可得到（ｕ，ｖ）与Ｐ点高程ｈ的映射关系：ｈ＝ｔｅｘ（ｕ，ｖ）㊂图３㊀地形高程浮点纹理生成示意㊀㊀实现的具体流程为：首先创建正射投影视图下的渲染到纹理（ＲＴＴ）相机，设定合适的视点位置（当前视场的立方体包围盒中心），将视锥体内的地形场景挂载在相机下，并将ＲＴＴ相机绑定到一幅大小为ＮˑＮ像素的纹理上；其次，调用ＯｐｅｎＧＬ３．０的ＧＬ＿ＡＲＢ＿ｆｒａｍｅｂｕｆｆｅｒ＿ｏｂｊｅｃｔ扩展，即调用Ｓｈａｄｅｒ程序，利用ＧＰＵ图形硬件将地形场景渲染为深度纹理㊂ＲＴＴ渲染的时候要选择正确的纹理格式，炮检点实时显示高程的精度主要由高程纹理的格式和分辨率决定，纹理的格式和分辨率越高，得到的纹理高程准确度就越高㊂纹理格式选用为３２位的浮点格式（即ＧＬ＿ＲＧＢＡ３２Ｆ＿ＡＲＢ）；纹理分辨率选择为２０４８ˑ２０４８像素大小，足以满足炮检点高程匹配所需的精度要求㊂２．３㊀炮检点绘制优化策略炮检点绘制优化采用两种策略：一是简化远距离视点条件下点符号模型表示，该方法能有效降低ＣＰＵ⁃ＧＰＵ数据传输压力；二是利用ＧＰＵ顶点缓冲对象提高炮检点数据向图形渲染管线提交的效率㊂首先，简化远距离视点条件下炮检点模型表示㊂通常以３ＤＳ模型表示炮点和检波点具有更高逼真度和更好的可视效果，但是３ＤＳ模型的使用又会给ＧＰＵ带来较大的带宽压力（每个３ＤＳ模型含有几十个顶点）㊂当然，近距离观察时，包含在视锥体内的精细３ＤＳ模型数量不大，更多的精细模型可以通过视锥体裁剪㊂相反，当处于较远的观察位置时，无需关注模型细节，视场内大量的精细模型则需要进一步简化以减轻系统渲染负荷㊂如图４所示，文中将３ＤＳ炮检点分别简化为纹理符号，运用ＯｐｅｎＧＬ２．０点精灵（ｐｏｉｎｔｓｐｒｉｔｅ）技术，即调用的ＧＬ＿ＡＲＢ＿ｐｏｉｎｔ＿ｓｐｒｉｔｅ扩展，通过绘制一个３Ｄ的点来把纹理符号映射到屏幕上㊂原本是作为一个矩形的几何图元（由４个顶点组成），然后把２Ｄ纹理映射到这个矩形上才能得到的效果，现在使用点精灵则只需要绘制一个３Ｄ点即可㊂炮检点模型简化并结合点精灵技术显著减少了图形处理器需要处理的顶点数量，降低了顶点传输所需的带宽，可有效提高绘制性能㊂图４㊀炮检点的点纹理符号表示其次，利用ＧＰＵ顶点缓冲对象（ｖｅｒｔｅｘｂｕｆｆｅｒｏｂ⁃ｊｅｃｔ，ＶＢＯ）将炮检点数据组织成为图形渲染管线便于高速访问的模式㊂在传统的炮检点绘制过程中，顶点数组的顶点数据是存储在主内存中的，每帧都需要经ＰＣＩｅ总线把数据从主内存送入渲染管线㊂ＶＢＯ本质上是显卡存储空间里的一块缓存区，将顶点数据封装进ＶＢＯ后，则可直接从显存送入渲染管线，传输效率较ＰＣＩｅ方式高几个数量级，从而避免宝贵的带宽资源浪费㊂３㊀应用实例３．１㊀实例数据与环境研究成果已成功应用于多个地区大规模三维观㊃２３０１㊃㊀５期李逢春等：起伏地表地震三维观测系统的实时可视化方法测系统数据的实时可视化㊂图５所示为中国西部某地探区，该区块面积１１２０ｋｍ２（东西向长３５ｋｍ，南北向宽３２ｋｍ）㊂规则格网数字高程模型ＤＥＭ分辨率为２ｍ，高程范围为１９６８ ３６０７ｍ，数据量大小为１ＧＢ㊂彩色背景图像分辨率为０．２ｍ，图像数据７４ＧＢ㊂地形数据ＬＯＤ预处理分级后，形成不同细节层次共为１１层，得到数据瓦片（包括地形和纹理图像）共计８３０００块㊂三维观测系统布设参数如下，以Ｌ１２０Ｓ８Ｔ１１５２００（１２０线８炮１１５２００道，９６０点／接收线，接收点距１２．５ｍ，接收线距为１００ｍ，炮点点距１２．５ｍ，炮线距１００ｍ㊁滚动距为１００ｍ）为参数的正交模板为例，纵向（ｉｎｌｉｎｅ）和横向（ｘｌｉｎｅ）各滚动２００次，得到勘探区域ｉｎｌｉｎｅ方向长３１８８７．５ｍ，ｘｌｉｎｅ方向宽３１８０００ｍ㊂激发点数３２００００，接收点数８１４０８８，点数共计１１３４０８８㊂图５㊀勘探区数字地形本实验采用ＤＥＬＬ工作站ＰｒｅｃｉｓｉｏｎＴ３６００，ＣＰＵ为英特尔至强Ｅ５系列８核处理器３．６ＧＨｚ㊂ＧＰＵ为ＮＶＩＤＩＡＱｕａｄｒｏＫ２０００，显存２ＧＢ，显存位宽１２８ｂｉｔ㊂着色器程序使用ＧＬＳＬ语言编写㊂操作系统为ｗｉｎ７专业版６４位，显卡驱动支持ＯｐｅｎＧＬ４．４㊂具体参数如表１所示㊂表１㊀实验环境设备参数ＣＰＵＩｎｔｅｌ（Ｒ）Ｘｅｏｎ（Ｒ）Ｅ５⁃１６２０，３．６ＧＨＺ，３２ＧＢＭｅｍｏｒｙ８Ｃｏｒｅｓ／１６ＴｈｒｅａｄｓＧＰＵＮＶＩＤＩＡＱｕａｄｒｏＫ２０００，３８４ＳｔｒｅａｍＰｒｏｃｅｓｓｏｒｓ２ＧＢＭｅｍｏｒｙ／１２８ｂｉｔ３．２㊀绘制效果与性能分析针对上述数字地形ＤＥＭ和三维观测系统数据，利用本文方法实现了沿起伏地形的炮检点三维实时可视化㊂三维显示窗口大小１３５０ˑ８００像素，深度纹理大小为２０４８ˑ２０４８像素，屏幕显示误差设定为２个像素㊂沿预设路径进行三维漫游，主内存缓冲区中的地形数据瓦片数目维持在５０ ７０之间㊂图６ａ所示为近距离视点下三维观测系统炮检点数据在起伏地形上的绘制效果㊂地形精细度会随着视点与地形的远近距离发生动态变化㊂炮检点显示高度与ＬＯＤ表达的地表高程吻合一致，无 漂浮 和 掩埋 现象㊂近距离视点条件下，激发点和接收点均以逼真的３ＤＳ模型显示，地球物理工程师结合地形起伏度㊁地表通行状况和通视条件，便于判断实地勘探施工的难易程度，对于交互式炮点偏移与观测系统变观非常有意义㊂图６ｂ所示为远距离视点下三维视觉效果，视野范围明显变大，便于掌握勘探区整体概况㊂此时视场中包含的炮检点数据增多，炮检点自动以简化的点纹理显示㊂ａ 近距离视点下三维视觉效果；ｂ 远距离视点下三维视觉效果图６㊀起伏地形炮检点立体透视显示为了展示基于ＧＰＵ的深度纹理高程匹配方法（ＧＰＵ方法）在实时绘制中所起到的关键作用，本文采用了基于ＯｐｅｎＭＰ并行化的ＣＰＵ插值高程匹配方法（ＣＰＵ方法）予以对比㊂性能测试结果如图７所示，当使用ＧＰＵ方法时，显示帧率保持在３０ ３５帧／秒；当使用ＣＰＵ方法时，显示帧率在８ ３０帧／秒㊂影响ＣＰＵ方法流畅性的原因在于：随着视点的移动，主存中的地形数据块动态更新，每当有新的地形数据块载入时，图形渲染管线停顿以等待ＣＰＵ插值和更新炮检点高程㊂性能对比结果表明，基于ＧＰＵ的深度纹理方法整体优于ＣＰＵ插值方法㊂图７㊀不同高程匹配方法下的显示性能比较４㊀结论三维观测系统可视化技术在石油地震采集中的作用日益凸显，基于实际ＤＥＭ起伏地形的地震观测系统的实时可视化技术是辅助地球物理工程师们分析处理地震资料的重要工具和手段，对地震采集工程软件系统具有重要意义㊂针对山地㊁丘陵㊁黄土塬㊃３３０１㊃物㊀探㊀与㊀化㊀探４０卷㊀等地震勘探，提出了一种基于多细节层次地形模型和精细炮检点符号模型相结合的地震观测系统实时显示方法㊂能够将每帧地形数据渲染成深度纹理，运用着色器并行内插出炮检点实际显示高程，避免了炮检点符号与起伏地形高度的显示偏差，是一种立足于ＧＰＵ的适合现代图形硬件的解决方案；采用基于精细３ＤＳ模型和简化的点纹理符号相结合的渲染方法，进一步提高了系统实时显示和交互性能㊂本文方法中的炮检点数据全部存储于ＧＰＵ端，对显卡显存容量有相对较高的要求㊂今后将对炮检点实行分块组织，研究 硬盘 主存 ㊁ 主存 显存 的多级数据缓冲机制和批量调度算法，以便增强本文方法对复杂硬件环境的适应性㊂参考文献：［１］㊀王宏琳．地震软件技术 勘探地球物理计算机软件开发［Ｍ］．北京：石油工业出版社，２００５．［２］㊀李培明，何永清．三维地震勘探设计［Ｍ］．北京：石油工业出版社，２００８．［３］㊀王润秋，罗国安．地震勘探应用软件基础教程［Ｍ］．北京：石油工业出版社，２０１３．［４］㊀李清泉，杨必胜，史文中，等．三维空间数据的实时获取㊁建模与可视化［Ｍ］．武汉：武汉大学出版社，２００３．［５］㊀刘振武，撒利明，董世泰，等．中国石油高密度地震技术的实践与未来［Ｊ］．石油勘探与开发，２００９，３６（２）：１２９１３５．［６］㊀刘振武，撒利明，董世泰，等．中国石油物探技术现状及发展方向［Ｊ］．石油勘探与开发，２０１０，３７（１）：１１０．［７］㊀赵改善．地球物理软件技术发展趋势与战略研究［Ｊ］．勘探地球物理进展，２０１０，３３（２）：７７８６．［８］㊀申闫春，王锐，翟春丽．海量地形的ＧＩＳ特征数据实时渲染算法研究［Ｊ］．计算机仿真，２０１１，２８（１０）：２２３２２７．［９］㊀ＫｅｒｓｔｉｎｇＯ，ｌｌｎｅｒＪＤ．Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ３ｄｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｖｅｃｔｏｒｄａｔａｉｎＧＩＳ，ＵＳＡ［Ｃ］／／ＮｅｗＹｏｒｋ：Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅ１０ｔｈＡＣＭＩｎｔｅｒｎａ⁃ｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＧｅｏｇｒａｐｈｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｓ，２００２：１０７１１２．［１０］ＢｒｕｎｅｔｏｎＥ，ＮｅｙｒｅｔＦ．Ｒｅａｌ⁃ｔｉｍｅｒｅｎｄｅｒｉｎｇａｎｄｅｄｉｔｉｎｇｏｆｖｅｃｔｏｒ⁃ｂａｓｅｄｔｅｒｒａｉｎｓ［Ｊ］．ＣｏｍｐｕｔｅｒＧｒａｐｈｉｃｓＦｏｒｕｍ，２００８，２７（２）：３１１３２０．［１１］杨超，徐江斌，赵健，等．虚拟战场环境中大尺度矢量数据实时绘制研究［Ｊ］系统仿真学报，２００８，２０（ｓ）：４７４９．［１２］ＳｕｎＭ，ＬｖＧＬ，ＬｅｉＣ．Ｌａｒｇｅ⁃ｓｃａｌｅｖｅｃｔｏｒｄａｔａｄｉｓｐｌａｙｉｎｇｆｏｒｉｎｔｅｒ⁃ａｃｔｉｖｅｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎｉｎ３Ｄｌａｎｄｓｃａｐｅｍａｐ［Ｃ］／／Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＴｈｅＩｎｔｅｒ⁃ｎａｔｉｏｎａｌＡｒｃｈｉｖｅｓｏｆｔｈｅＰｈｏｔｏｇｒａｍｍｅｔｒｙ，ＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇａｎｄＳｐａ⁃ｔｉａｌＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅｓ，２００８，ＸＸＸⅦ（Ｂ４）：５０７５１０．［１３］ＤａｉＣＧ，ＺｈａｎｇＹＳ，ＹａｎｇＪＹ．Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ３Ｄｖｅｃｔｏｒｄａｔａｕｓｉｎｇｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｓｔｅｎｃｉｌｓｈａｄｏｗｖｏｌｕｍｅｓ［Ｃ］／／Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＴｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＡｒｃｈｉｖｅｓｏｆｔｈｅＰｈｏｔｏｇｒａｍｍｅｔｒｙ，ＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇａｎｄＳｐａｔｉａｌＩｎ⁃ｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅｓ，２００８，ＸＸＸⅦ（Ｂ２）：６４３６４７．［１４］阎晓东，戴晨光，杨靖宇．基于模板阴影体原理的３维矢量数据绘制算法［Ｊ］．测绘科学技术学报，２００８，２５（１）：２８３４．［１５］陆艳青．海量地形数据实时绘制的技术研究［Ｄ］．杭州：浙江大学，２００３．［１６］张慧杰，孙吉贵，刘雪洁，等．大规模三维地形可视化算法研究进展［Ｊ］．计算机科学，２００７，３４（３）：１０１５．［１７］王源，刘建永，江南，等．视点相关实时ＬｏＤ地形模型动态构网算法［Ｊ］．测绘学报，２００３，３２（１）：４７５２．［１８］戴晨光，张永生，邓雪清．一种用于实时可视化的海量地形数据组织与管理方法［Ｊ］．系统仿真学报，２００５，１７（２）：４０６４０９．［１９］李尚林，郑利平，张迎凯，等．ＧＰＵＴｅｓｓｅｌｌａｔｉｏｎ全球地形可视化方法［Ｊ］．中国图象图形学报，２０１５，２０（１０）：１４１２１４２１．［２０］ＳｈｒｅｉｎｅｒＤ著．ＯｐｅｎＧＬ编程指南（第七版）［Ｍ］．李军，徐波译．北京：机械工业出版社，２００９．Ｒｅａｌ⁃ｔｉｍｅｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｌａｒｇｅｔｈｒｅｅ⁃ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｅｉｓｍｉｃｇｅｏｍｅｔｒｙｏｎｔｅｒｒａｉｎＬＩＦｅｎｇ⁃Ｃｈｕｎ１，２，ＷＡＮＧＲｕｎ⁃Ｑｉｕ１，ＪＩＡＮＧＸｉａｎ⁃Ｙｉ２，ＹＡＮＧＪｉａｎ２（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＧｅｏｐｈｙｓｉｃｓａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ，Ｂｅｉｊｉｎｇ㊀１０２２４９，Ｃｈｉｎａ；２．ＡｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅＳｕｐｐｏｒｔｓ，ＢＧＰＩｎｃ．，ＣＮＰＣ，Ｚｈｕｏｚｈｏｕ㊀０７２７５１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｔｈｅｅｖｅｒｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｄａｔａｑｕａｎｔｉｔｙｏｆｔｈｒｅｅ⁃ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｅｉｓｍｉｃｇｅｏｍｅｔｒｙ，ｇｅｏｍｅｔｒｙｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔｏｎｔｈｅＧＰＵｉｓｂｅｃｏｍｉｎｇａｓｅｖｅｒｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｉｎｐｅｔｒｏｌｅｕｍｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓａｎｅｆｆｉｃｉｅｎｔｗａｙｔｏｒｅｎｄｅｒｌａｒｇｅｔｈｒｅｅ⁃ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｅｉｓｍｉｃｇｅｏｍｅｔｒｙｏｎｌｅｖｅｌ⁃ｏｆ⁃ｄｅｔａｉｌｄｉｇｉｔａｌｅｌｅｖａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｓ（ＤＥＭｓ）．ＢｙｕｓｉｎｇｔｈｅＯｐｅｎＧＬｆｒａｍｅｂｕｆｆｅｒｏｂｊｅｃｔ，ｔｈｅｔｅｒｒａｉｎｅｌｅｖａｔｉｏｎｖａｌｕｅｓａｒｅｒｅｎｄｅｒｅｄｄｉｒｅｃｔｌｙｔｏｄｅｐｔｈｔｅｘｔｕｒｅ．ＡｎｄｔｈｅｎＧＰＵｓｈａｄｅｒｉｓｅｍｐｌｏｙｅｄｆｏｒａｃｑｕｉｒｉｎｇｅｌｅｖａｔｉｏｎｏｆｐｏｉｎｔｓｉｎｒｅａｌｔｉｍｅ．Ｗｉｔｈ３ｄｓｍｏｄｅｌａｎｄｐｏｉｎｔｔｅｘｔｕｒｅ，ｌｅｖｅｌ⁃ｏｆ⁃ｄｅｔａｉｌｐｏｉｎｔｍｏｄｅｌｓａｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｉｎｔｈｅｄｅｔａｉｌｅｄｌｅｖｅｌ，ｔｈｅ３ｄｓｍｏｄｅｌｓａｒｅｕｓｅｄｔｏｒｅｎｄｅｒｓｈｏｔｓａｎｄｒｅｃｅｉｖｅｒｓａｃｃｕｒａｔｅｌｙ，ａｎｄｉｎｔｈｅｃｏａｒｓｅｌｅｖｅｌｐｏｉｎｔｔｅｘｔｕｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓａｒｅｕｓｅｄｔｏｒｅｎｄｅｒｓｈｏｔｓａｎｄｒｅｃｅｉｖｅｒｓａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙｙｅｔｍｏｒｅｑｕｉｃｋｌｙ．ＴｈｅｍｅｔｈｏｄｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｓｕｎｉｖｅｒｓａｌｌｙａｐｐｌｉｃａｂｌｅｔｏｒｅｎｄｅｒｉｎｇｓｅｉｓｍｉｃｇｅｏｍｅｔｒｙｏｎｖａｒｉｏｕｓＬＯＤｔｅｒｒａｉｎｍｏｄｅｌｓ，ａｎｄｔｈｅｒｅｎｄｅｒｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｓｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｏｆｔｈｅｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙｏｆｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇｔｅｒｒａｉｎｓｕｒｆａｃｅｓ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ，ｔｈｅｍｅｔｈ⁃ｏｄｃａｎａｃｈｉｅｖｅｓｅａｍｌｅｓｓａｎｄｒａｐｉｄｒｅｎｄｅｒｉｎｇｏｆｌａｒｇｅ３ＤｓｅｉｓｍｉｃｇｅｏｍｅｔｒｙｏｎＬＯＤｔｅｒｒａｉｎｓｕｒｆａｃｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：３Ｄｇｅｏｍｅｔｒｙ；ｇｒａｐｈｉｃｓｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｕｎｉｔ（ＧＰＵ）；ｄｅｐｔｈｔｅｘｔｕｒｅ；ｐｏｉｎｔｔｅｘｔｕｒｅ；ｒｅａｌ⁃ｔｉｍｅｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ作者简介：李逢春（１９７６－），男，重庆人，博士学位，研究方向为并行计算㊁三维可视化及石油勘探软件研发㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｌｉｆｃｍａｉｌ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ㊃４３０１㊃。

三维可视化技术在地震解释中的应用学生：xx学号：2012xxxx专业：建筑与土木工程指导老师：xxx摘要：随着经济以及科学技术的不断发展，三维可视技术也逐步走向成熟。

在地震解释中应用三维可视化技术，可以对三维地震资料进行立体的、多方位的展示和观察，以研究地震资料的宏观特征和构造细节，最终达到提高解释精度，提高地质解释的合理性的目的。

Abstract：With the development of economy and science technology, 3D visualizationtechnology has gradually matured. Application of 3D visualization technique in seismic data interpretation, can be used in multiple directions stereoscopic 3D seismic data, display and observation, the study of macroscopic features of seismic data and structural details, and finally improve interpretation accuracy, improve the geological interpretation of the rationality of the.关键词：三维地震；数据可视化；体可视化Keywords：The 3D seismic; data visualization; visualization1 引言三维可视化技术始于20世纪80年代后期,但由于受到计算机硬件条件(如内存小、速度慢等)的限制,该技术的应用受到了一定制约。

20世纪90年代中期以后,三维可视化技术才日趋成熟。

由于三维可视化技术相对于传统的显示技术具有巨大的优势，因此在现实生活中得到广泛的应用。

三维可视化技术在地震资料解释中的研究与应用【摘要】随着经济以及科学技术的不断发展，三维可视技术也逐步走向成熟，并且在现实生活中得到广泛的应用。

如，医院单位、建筑行业、矿产开发等领域的工作中都应用了三维技术，地震资料解释中也应用了三维可视技术。

下面本文将从三维可视技术在地震资料解释中的研究和应用两个方面进行简单的分析。

【关键词】三维可视技术；地震资料解释；技术研究三维技术在地震资料解释中的应用已经有一定的历史，随着该项技术不断的创新和发展，其技术水平得到极大的提高，在地震资料解释中也得到更好的应用。

一、三维可视技术研究（一）现状随着三维技术的发展，目前三维技术研究人员已经开发出很多种商业应用软件，并被广泛的应用到实际生活中。

如，国外Paradigm公司研发的V olelGeo、Landmark公司发明的GeoProbe以及GeoQuest公司发明的Geoviz、等，这些都是现在三维可视技术应用的最佳技术成果。

我国国内科研组在三维可视技术方面也取得一些研究成果，著名的有石油探测局的3DV和保定双狐软件公司研发的三维地震微机解释系统，这些软件都很好的应用了三维可视技术中的三维可视化显示以及成图工具。

它们各有各的特点，并且软件功能上也具有独特优势，其基本功能有：①加载地震资料，②显示控制，主要是控制图像的移动、缩放以及旋转，③数据体动画浏览，④多样化的显示方式，一般使用的有：常规2D剖面和切片、盒式数据体以及3D空间的剖面和切片；⑤各种可视化显示参数的调节，如，显示范围、比例大小、透明度、光源、颜色等参数的调节；⑥层位和断层段以及层位面和断层面等时间域资料的显示；⑦子体的定义和剥离；⑧透明体的显示；⑨层面和断层的拾取；⑩种子店定义与自动追踪、岩层位雕刻以及多属性数据体可视化叠合显示等。

（二）技术应用原理三维可视技术是依靠体素显示和透明度控制的工作平台，它拥有一个三维显示平台，其显示功能的好坏决定着地震资料解释工作的质量，该技术由颜色、透明度、运动以及光线四要素构成，而三维可视化技术运行又由体素显示和透明度控制。

起伏地表地震三维观测系统的实时可视化方法李逢春;王润秋;蒋先艺;杨剑【摘要】With the ever increasing data quantity of three⁃dimensional seismic geometry, geometry throughput on the GPU is becoming a severe performance limitation in petroleum exploration software.This paper presents an efficient way to render large three⁃dimensional seismic geometry on level⁃of⁃detail digital elevation models(DEMs). By using the OpenGL frame buffer object, the terrain elevation values are rendered directly to depth texture. And then GPU shader is employed for acquiring elevation of points in real time. With 3ds model and point texture,level⁃of⁃detail point models are established. In the detailed level, the 3ds models are used to render shots and receivers accurately, and in the coarse level point textue techniques are used to render shots and receivers approximately yet more quickly. The method proposed in this paper is universally applicable to rendering seismic geometry on various LOD terrain models, and the rendering performance is independent of the complexity of underlying terrain surfaces. The experimental results show that, the meth⁃od can achieve seamless and rapid rendering of large 3D seismic geometry on LOD terrain surfaces.%针对起伏地形的大规模三维观测系统数据实时可视化问题，提出了一种基于多细节层次地形模型与精细炮检点符号模型相结合的地震观测系统实时显示方法。

科技资讯科技资讯S I N &T NOLOGY I N FORM TI ON 2008NO .10SC I EN CE &TECH NO LOG Y I N FOR M A TI O N 高新技术三维地震勘探技术的逐步发展,煤田勘探特别是最近几年普遍开展的采区勘探,对地震勘探各项技术指标提出了更高的要求,尤其在采区地质构造比较复杂的情况下,对采区勘探的任务要求越来越高,作为采区地震勘探设计这一环节至关重要。

地质任务地震观测系统设计的合理性和适用性,直接影响到地震数据采集和资料处理解释[1]。

三维观测系统是一个系统化工程,设计前所考虑的因素较多,且多个参数互相制约,要使震源线和接收线的布置能达到接近期望的结果,因而要考虑的各种参数的影响和它们之间的制约关系[2]。

三维设计必须首先进行如下7个关键参数的计算:①覆盖次数;②面原大小;③最小偏移;④最大偏移;⑤偏移范围;⑥覆盖渐减带;⑦记录长度。

本文只完成其中的中点覆盖次数的计算和显示,采用Vi s ua l C ＋＋6.0和Acce ss 数据库软件在W i ndows XP 平台上进行开发。

1软件开发的程序设计说明三维观测系统是地震勘探系统的一个子模块,此三维观测系统需要实现的功能为:当用户给出一组数据(包括炮点和检波点的坐标),根据这些数据计算出每一个炮点与检波点的中点叠加次数,具体意义如图1。

1.1实际数据(单位提供)第一项为记录号,第二项为炮点的纵坐标,第三项为炮点的横坐标,第四、五项为对应此炮点的第一个检波点的横、纵坐标。

每一个炮点对应八条检波线,每一条检波线有24各检波点,每两条检波线相隔20米,每两个检波点也相邻20米,所以当我们知道了第一个检波点的坐标后就可知道其他191个检波点的坐标。

每一个炮点和检波点都有一条连线,每条连续都有一个中点,即每一个炮点对应192个中点。

但是这些数据中并不是所有的数据都可用,要求只计算一道线的叠加次数,即炮点的纵坐标为10,80,170。

基于VolumeViz的地震数据三维可视化关键技术钱爽;张岩【摘要】Along with the application of 3D visualization technology becoming more and more extensive, the problems become the obstacle of restricting the development of 3D visualization of seismic data. For example,the amount of information of 3D seismic data is too much, the computation of 3D visualization rendering is too large and rendering speed is too slow. This paper based on the Open Inventor VolumeViz, through the conversion of 3D seismic data storage format, it achieves the storage of a large amount of data, through the automatic control of the resolution ratio, it reduces the amount of computation. And finally with building the scene database and rendering scene, it finishes 3D visualization of seismic data.%随着三维可视化技术的应用领域越来越广泛,三维地震数据的信息量过多,三维可视化绘制的运算量过大,渲染速度过慢等问题成为制约地震数据三维可视化技术发展的桎梏。

３三维地震数据体漫游３．１．２二维交互技术在交互界面上只显示三维数据场是某个数据对象的二维单片数据，用户利用鼠标直接指定欲访问的点，反馈给用户数据对象的特征值。

图３．３数据对象二维交互技术３．１．３三维交互技术鼠标在桌面上的二维运动反映为光标在屏幕上的二维运动。

鼠标事件的返回值为屏幕上的二维坐标。

当所处理的数据对象是一个二维物体时，光标的二维运动可以一一映射Ｎ－维物体上，从面方便地实现所有需要的操作。

当交互对象是一个三维物体时，二维屏幕与三维物体会产生如下矛盾：（１）光标在二维屏幕上指示的一个点与三维场景中的无穷多点对应；（２）光标只能在屏幕上作二维运动，而实际需要实现点在三维场景中的三维运动。

要实现三维交互技术［５】，必须解决以上两个基本矛盾。

实现三维定位首先需要准确表示三维场景中的定点。

但仅用光标无法区分三维场中的所有点，因此必须加入适当的辅助线或辅助面。

（１）辅助线方法三维场景定点定位里童翌垫垄兰翌主兰堡垒墨囿够（箭头为面或体可移动方向）（箭头为面或体可移动方向）图３．１０鼠标落在数据子体控制点上图３．１１鼠标落在数据子体剖面区域内图３．１２三维交互技术（三维鼠标任意面切割）１８西安科技大学硕士学位论文象素具有与原三维数据母体相对应的数值，一个三色（红、绿、蓝）值以及一个暗度变量，该变量用来调整数据体的透明度。

这样，每一个地震道被转换成为一个三维象素柱。

图４．１多属性体可视化４．４三维地震数据体虚拟现实技术介绍虚拟现实…】是在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接ＶＩ技术、多媒体技术以及传感技术的基础上发展起来的一门交叉技术，英文为‘＇ＶｉｒｔｕａｌＲｅａｌｉｔｙ”，意指“在效果上是实在的、与真实相同的东西，但却不是真实的。

”“虚拟现实”中的“现实”是泛指在物理意义上或在功能意义上存在的世界上的任何事物或环境，它可以是实际上可实现的，也可以是实际上难以实现的或根本无法实现的；“虚拟”是指用计算机生成的意思。

硕士学位论文三维地震数据体可视化方法及系统3D SEISMIC DATASET VISUALIZATION METHODS AND SYSTEM作者：导师：中国矿业大学学位论文使用授权声明Certificate of thesis authority本人完全了解中国矿业大学有关保留、使用学位论文的规定，同意本人所撰写的学位论文的使用授权按照学校的管理规定处理：作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者须授权所在学校拥有学位论文的部分使用权，即：①学校档案馆和图书馆有权保留学位论文的纸质版和电子版，可以使用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文；②为教学和科研目的，学校档案馆和图书馆可以将公开的学位论文作为资料在档案馆、图书馆等场所或在校园网上供校内师生阅读、浏览。

另外，根据有关法规，同意中国国家图书馆保存研究生学位论文。

（保密的学位论文在解密后适用本授权书）。

作者签名：导师签名：年月日年月日摘要三维可视化技术是用来显示、描述和理解地下及地面各种地质现象的一种先进手段，广泛应用于地质和地球物理学及其它行业的各个方面，在国内外研究应用如火如荼。

随着三维地震勘探的开展，迫切需要与之相应的三维可视化显示、解释方式，这种方式能有效地利用各种结构的大规模数据，从中考察构造的连续性，辨认构造的形态，发现对地震勘探研究及生产实践有用的信息，并以此来指导钻探、矿井建设、采区布设等生产活动，可以极大提高生产效率，保障矿井生产工作安全进行。

三维可视化技术既是一种成果表达手段，也是一种解释辅助工具。

与传统的二维剖面解释方法不同，三维体可视化技术可以让解释人员用“走进去”的方式，形象生动地选定目标，同时还可以结合精细的钻井标定方法，帮助解释人员准确快速地描述各种复杂的地质现象。

本文使用目前世界上功能强大、构架优秀的可视化工具包VTK(Visualization Toolkit)来开发本设计中所用到的多条可视化管道线（Pipeline），实现了三维数据体的切片显示、提取等值面、三垂面显示等多种面绘制效果及光线投射法的体绘制效果，并利用了流行高效的跨平台图形界面开发工具包Qt来开发人机交互界面(GUI, Graphic User Interface)，为开发跨平台桌面应用程序提供了良好的支持。

地震监测数据的可视化与分析方法研究地震是一种破坏性极大的自然灾害，对人类社会造成了严重的影响。

为了能够更好地了解地震的发生规律和预测地震的可能性，科学家们使用各种监测设备来收集地震数据。

然而，单纯的数据收集并不能直观地揭示地震的模式和趋势，因此，可视化与分析地震监测数据成为了一种重要的研究方法。

一、地震监测数据的可视化方法地震监测数据的可视化方法主要包括地震波形图、时空图和三维可视化图等。

1. 地震波形图地震波形图是将地震信号以波形的形式进行展示，通过波形的振幅、频率和时间等信息可以获得地震的特征。

波形图可以直观地显示出地震的震级和震源位置，对于研究地震的强度和发生机理非常有价值。

2. 时空图时空图是通过将地震监测数据在时间和空间上进行绘制，以揭示地震的变化规律。

时空图可以将地震的分布情况、发生频率和震级等信息直观地展示出来，帮助人们更好地理解地震的演化过程。

3. 三维可视化图三维可视化图可以将地震监测数据以三维模型的形式呈现，使得人们可以在更直观的环境中观察和分析地震的特征。

通过三维可视化图，可以更全面地了解地震的结构和变化情况，进一步探究地震的成因和演化。

二、地震监测数据的分析方法地震监测数据的分析方法主要包括频谱分析、小波变换和时频分析等。

1. 频谱分析频谱分析可以将地震信号转换为频域信号，通过检测不同频率的成分来分析地震信号的特征。

频谱分析可以获得地震信号的主要频率成分，从而揭示地震的震级和震源特征。

2. 小波变换小波变换是一种能够在时域和频域上同时展现地震信号信息的分析方法。

通过小波变换，可以将地震信号分解为不同尺度和频率的成分，从而更全面地了解地震信号的特征。

3. 时频分析时频分析是将地震信号在时域和频域上同时进行分析的一种方法。

通过时频分析，可以获得地震信号的时间变化和频率变化情况，从而更准确地研究地震的发生机制和演化过程。

三、地震监测数据可视化与分析方法的应用地震监测数据的可视化与分析方法可以应用于地震预测、灾害评估和地震工程设计等领域。

7 三维可视化技术三维可视化(3D Visualization)技术是20世纪80年代中期诞生的一门集运算机数据处置、图像显示的综合性前缘技术。

它是利用三维地震数据体显示、描述和说明地下地质现象和特点的一种图像显示工具。

它可使地球物理学家和地质学家“钻入”到数据体中，更深刻地明白得各类地质现象的发生、进展和彼此之间的联系。

三维可视化技术概述可视化技术是把描述物理现象的数据转化为图形、图像，并运用颜色、透视、动画和观看视点的实时改变等视觉表现形式，令人们能够观看到不可见的对象，洞察事物的内部结构。

可视化技术有两种大体类型：基于平面图的可视化(Surface Visualization)和基于数据体的可视化(Volume Visualization)，也称为层面可视化和体可视化。

层面可视化指的是地质层位、断层和地震剖面在三维空间的立体显示，其要紧用于说明功效的查验和显示。

体可视化是通过对数据体(能够是常规地震振幅数据体，也能够是地震属性数据体，如波阻抗体或相干体)作透明度等调整，从而使数据体呈透明显示，其要紧用于数据体的显示和全三维说明。

在体可视化说明中，经常使用技术有5种：体元自动追踪技术、锁定层位可视化技术、锁按时窗可视化技术、垂直剖面叠合可视化技术和多属性可视化技术。

(1) 体元自动追踪技术追踪进程是从说明人员概念种子体元(Seed Voxel)开始的，体元追踪是沿着真正的三维途径追踪数据体，因此追踪结果是数据体而不是层位。

图7—1给出利用体元自动追踪技术说明某油田含油砂体的进程，即从油层标定、种子点拾取、体元追踪到三维显示。

(2) 锁定层位可视化技术利用已有的层位数据(或层位数据做定量时移)作为约束条件，将目的层段的数据从整个数据体中提掏出来，然后针对层段内部数据体调整颜色、透明度和光照参数，能够更有效地圈定地质体的散布范围，更准确地判定断层的延展方向和断层之间的切割关系。

图7—2为淮南张集煤矿西部采区13—1煤层振幅体可视化图。

2004年2月SHUILI XUEBAO第2期文章编号：0559-9350 (2004) 02-0106-05大坝地震反应数据场三维动态可视方法贾艾晨１，韩国城１，魏小鹏２(1.大连理工大学土木水利学院，辽宁大连 116024； 2.大连大学校长办公室，辽宁大连 116622)摘要：为了动态地显示大坝地震反应数据场的整体变化情况，本文提出了基于网络、表面、体绘制和多断面的数据场三维动态可视方法，可以立体地反映出三维数据场的整体数据分布，实现大规模数据场实时动态可视，使人们及时准确地了解大坝地震反应过程，正确地做出决策。

可视化图形用VC6.0编程，并使用了OpenGL函数，在实现动态显示时，采用了连续帧显示技术。

关键词：大坝；数据场；三维动态；可视化中图分类号：TP391.41 文献标识码：A大坝在地震荷载作用下将产生振动，继而产生变形、裂缝，甚至倒塌，严重影响下游城镇和居民的生命安全，因此大坝的地震反应分析是人们关注的焦点之一。

研究者们把实测地震波形或借助计算机人工产生的地震波形，输入到大坝结构中，会得到大坝地震反应全过程的动态数据，从而分析大坝地震反应规律及变化过程。

但这样产生的数据规模庞大，必须要利用可视化技术［1，2］，将大规模数据信息转化为直观的、易于理解的画面。

随着可视化技术的发展，已有一些具有后处理功能的软件受到人们的欢迎，如Ansys、Sap91、Ideas等，但这些软件的可视化显示多为二维显示，对基于时间序列的三维数据场的动态显示更是无能为力。

本文在大坝地震反应数据场的可视化方法上作了研究工作，提出了基于网格、表面、体绘制和多断面的数据场三维动态可视方法，可以立体地反映出三维数据场的整体数据分布，实现大规模数据场实时动态可视，使人们及时准确地了解大坝地震反应过程，正确地做出决策。

1 基于网格的数据场动态可视大坝的地震反应是通过有限元计算的，因此有限元网格最能直接地反映出坝体各处的场值情况。