基于OpenGL的三維圖形顯示在精細(xì)油藏描述中的應(yīng)用

馬媛　王英　王曉波

摘要：現(xiàn)實中，所有的物體都是三維的。但是在計算機(jī)中，所有的三維物體必須以二維平面圖像的形式表現(xiàn)出來。將物體的三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到計算機(jī)的像素位置，需要經(jīng)過幾何變換、投影變換、裁剪變換、視口變換等操作，才能正確顯示出儲層的三維圖像。

關(guān)鍵詞：OpenGL；三維圖形顯示；精細(xì)油藏描述

中圖分類號：TP37 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）36-8764-02

1 模塊描述

對經(jīng)隨機(jī)模擬模塊和網(wǎng)格粗化模塊處理后的數(shù)據(jù)體進(jìn)行三維顯示，將所有數(shù)據(jù)以圖形的方式來表示。并顯示經(jīng)過模擬后的相模型，以及網(wǎng)格粗化后的物性參數(shù)模型。

2 設(shè)計方法

2.1 OpenGL環(huán)境和視景體設(shè)置

程序運(yùn)行時，從Display3D類中進(jìn)入，調(diào)用CmainFrame類和CDoc文檔類以及Cview視圖類。設(shè)置OpenGL環(huán)境和視景體：

1） 調(diào)用CDisplay3DView：：OnCreate（LPCREATESTRUCT lpCreateStruct）函數(shù)，設(shè)置象素格式和OpenGL描述表。

2） 調(diào)用CDisplay3DView：：OnSize（UINT nType， int cx， int cy）函數(shù)設(shè)置視景體。

3） 在程序運(yùn)行將要完成后要銷毀OpenGL描述表。

2.2 加載數(shù)據(jù)

消息函數(shù)

void OnFileOpen（）

調(diào)用對話框類

CLoadDateDlg

調(diào)用函數(shù)

BOOL CStratum.ReadFile（CString filename）

BOOL CStratum.ReadColorFile（CString filename）

void rdfl（CString filename）

設(shè)計思路：

1） 打開對話框，利用對話框中的不同控件來確定打開的文件，利用對話框類中變量記錄下需要的變量；

2） 調(diào)用函數(shù)CStratum.ReadColor（CString filename），讀取顏色值和取值范圍；

3） 調(diào)用CStratum類中的函數(shù)ReadData（CString filename），讀取文件中的數(shù)據(jù)；

4） 調(diào)用SearchViewBox（）為多層顯示尋找合適的視見體；

5） 利用DrawScence（），調(diào)用CStratum中的繪圖函數(shù)繪制三維圖形；

6） 利用DrawScence（），調(diào)用DrawCoord（）繪制坐標(biāo)軸線和WriteScale（）標(biāo)注刻度；

7） 利用DrawScence（），最后繪制色表，并在界面上顯示圖形的屬性，地質(zhì)層面。

2.3 地質(zhì)層

利用布爾變量m_bDraw3D 和m_bDrawCoord來控制“地質(zhì)層”和“坐標(biāo)”的顯示和不顯示。

“剝層顯示”，利用“剝層顯示”對話框?qū)崿F(xiàn)用戶交互，得到要顯示的地質(zhì)層和地質(zhì)小層。通過函數(shù)CStratum：：DrawStratum（BOOL Atrr，BOOL flag，int z，BOOL init，float thick，bool m_bBoundary）傳遞到CStratum類中。再利用DrawScence（），依賴布爾變量m_bDrawDivLayer調(diào)用CStratum中的繪圖函數(shù)繪制只要求顯示的地質(zhì)面的三維圖形。

2.4 井位

利用CWell類的成員函數(shù)讀取測井文件中的井名，在“加載井位”對話框中顯示，讓用戶選擇要顯示的井位（包括地質(zhì)層、井位）、井柱長度、井柱半徑、井柱顏色、是否顯示井名以及井位顯示模式。再利用CWell類中的成員函數(shù)來繪制圖形。

2.5 色表

以布爾變量m_bDrawColorList來控制是否顯示色表。對于色表設(shè)置，以“色表設(shè)置”對話框來實現(xiàn)人機(jī)交互，修改色表顏色，色表表示的屬性值界限，保存修改后的值到rgb文件中。

2.6 邊界

“邊界裁減”調(diào)用CStratum類中的成員函數(shù)ReadIndexFile（CString filename），再以布爾變量m_bDrawBoundary3D來控制調(diào)用CStratum對象的成員函數(shù)DrawIndices（m_bAttr，m_bDef，m_DivLayer，0，m_fThick，m_bBoundary）來繪制三維圖形，這時的三維圖形是以三角形為圖元來繪制的。

“邊界線繪制”，用m_bBoundary來控制是否顯示。

“繪制側(cè)面”，用四邊形圖元來繪制出這個邊界側(cè)面，用GL_SMOOTH函數(shù)進(jìn)行插值，得到插值后的側(cè)面。

2.7 變換

主要是對地質(zhì)層圖形進(jìn)行模型變換得到用戶想要的視覺效果，包括兩個層次。一是多個地質(zhì)層間的模型變換，以地質(zhì)層為單位。一是對地質(zhì)小層進(jìn)行模型變換。

2.8 剖切

操作流程：“開始剖切”——“X方向剖切”“Y方向剖切”“任意方向剖切”。

“開始剖切”操作利用OpenGL的矩陣壓棧功能，對模型矩陣壓入單位矩陣，實現(xiàn)矩陣的初始化。這樣就使圖形的旋轉(zhuǎn)平移操作失效，保證了剖切時的的精度。

“X方向剖切”，只有點擊了“開始剖切”按鈕這一項才有效，這時菜單項“X方向剖切”才會有效。這里用布爾變量g_bMenu來控制菜單項的是否變灰。

函數(shù)GetSectionX（m_xcut，m_ycut） 得到每個地質(zhì)層的切面數(shù)據(jù)的具體算法如下：endprint

1） 得到鼠標(biāo)點的世界坐標(biāo)（m_xcut，m_ycut）；

2） 判斷這一點在Y方向的第幾個網(wǎng)格節(jié)點上；

3） 沿X方向剖切，剖切面的上的所有點的y坐標(biāo)就是m_ycut；

4） 剖切面上的所有點的x坐標(biāo)就是這一行網(wǎng)格節(jié)點的x坐標(biāo)；

5） 剖切面上的所有點的z坐標(biāo)是經(jīng)過線性插值而得到（ （m_ycut-mesh.y）/dy*（（mesh+1）.z-mesh.z）+mesh.z）；

剖切面上的所有點的屬性經(jīng)過線性插值而得到（ （m_ycut-mesh.y）/dy*（（mesh+1）.attr-mesh. attr）+mesh. attr）。

3 程序流程圖

圖1 地質(zhì)層三維顯示的程序流程圖

4 結(jié)束語

目前為止，OpenGL依然是行業(yè)領(lǐng)域中最為廣泛的2D/3D 圖形 API，是一個針對圖形硬件開放的三維圖形軟件包，獨立于硬件設(shè)備、窗口系統(tǒng)和操作系統(tǒng)，可以很方便在各種平臺上移植。它提供了120多個函數(shù)，開發(fā)者可以用這些函數(shù)來建立三維模型和進(jìn)行三維實時交互。技術(shù)人員可以根據(jù)其三維顯示來完成油氣儲層的建模工作，以此指導(dǎo)精細(xì)油藏描述。

參考文獻(xiàn)：

[1] 曾新平， 楊自安， 劉碧虹，等. 地質(zhì)體三維可視化建模的技術(shù)方法研究[J]. 地礦與地質(zhì)， 2005， 19（107）： 103-106.

[2] Liu J，Yang F.Analyzing structural evolution and the significance of oil-gas geology in Xixuan area of Shiwu Fault depression by using 3D seismic data Jianghan Shiyou Xueyuan Xuebao/Journal of Jianghan Petroleum Institute，2005（27）.

[3] 吳健生，王仰麟，曾新平，等.三維可視化環(huán)境下礦體空間數(shù)據(jù)插值[J].北京大學(xué)學(xué)報，2004，40（4） ：635-642.

[4] 劉祚秋，周翠英，趙旭升，等.三維地層模型及可視化技術(shù)研究[J].中山大學(xué)學(xué)報，2003，42（4） ：41-44.

1） 得到鼠標(biāo)點的世界坐標(biāo)（m_xcut，m_ycut）；

2） 判斷這一點在Y方向的第幾個網(wǎng)格節(jié)點上；

3） 沿X方向剖切，剖切面的上的所有點的y坐標(biāo)就是m_ycut；

4） 剖切面上的所有點的x坐標(biāo)就是這一行網(wǎng)格節(jié)點的x坐標(biāo)；

5） 剖切面上的所有點的z坐標(biāo)是經(jīng)過線性插值而得到（ （m_ycut-mesh.y）/dy*（（mesh+1）.z-mesh.z）+mesh.z）；

剖切面上的所有點的屬性經(jīng)過線性插值而得到（ （m_ycut-mesh.y）/dy*（（mesh+1）.attr-mesh. attr）+mesh. attr）。

3 程序流程圖

圖1 地質(zhì)層三維顯示的程序流程圖

4 結(jié)束語

目前為止，OpenGL依然是行業(yè)領(lǐng)域中最為廣泛的2D/3D 圖形 API，是一個針對圖形硬件開放的三維圖形軟件包，獨立于硬件設(shè)備、窗口系統(tǒng)和操作系統(tǒng)，可以很方便在各種平臺上移植。它提供了120多個函數(shù)，開發(fā)者可以用這些函數(shù)來建立三維模型和進(jìn)行三維實時交互。技術(shù)人員可以根據(jù)其三維顯示來完成油氣儲層的建模工作，以此指導(dǎo)精細(xì)油藏描述。

參考文獻(xiàn)：

[1] 曾新平， 楊自安， 劉碧虹，等. 地質(zhì)體三維可視化建模的技術(shù)方法研究[J]. 地礦與地質(zhì)， 2005， 19（107）： 103-106.

[2] Liu J，Yang F.Analyzing structural evolution and the significance of oil-gas geology in Xixuan area of Shiwu Fault depression by using 3D seismic data Jianghan Shiyou Xueyuan Xuebao/Journal of Jianghan Petroleum Institute，2005（27）.

[3] 吳健生，王仰麟，曾新平，等.三維可視化環(huán)境下礦體空間數(shù)據(jù)插值[J].北京大學(xué)學(xué)報，2004，40（4） ：635-642.

[4] 劉祚秋，周翠英，趙旭升，等.三維地層模型及可視化技術(shù)研究[J].中山大學(xué)學(xué)報，2003，42（4） ：41-44.

1） 得到鼠標(biāo)點的世界坐標(biāo)（m_xcut，m_ycut）；

2） 判斷這一點在Y方向的第幾個網(wǎng)格節(jié)點上；

3） 沿X方向剖切，剖切面的上的所有點的y坐標(biāo)就是m_ycut；

4） 剖切面上的所有點的x坐標(biāo)就是這一行網(wǎng)格節(jié)點的x坐標(biāo)；

5） 剖切面上的所有點的z坐標(biāo)是經(jīng)過線性插值而得到（ （m_ycut-mesh.y）/dy*（（mesh+1）.z-mesh.z）+mesh.z）；

剖切面上的所有點的屬性經(jīng)過線性插值而得到（ （m_ycut-mesh.y）/dy*（（mesh+1）.attr-mesh. attr）+mesh. attr）。

3 程序流程圖

圖1 地質(zhì)層三維顯示的程序流程圖

4 結(jié)束語

目前為止，OpenGL依然是行業(yè)領(lǐng)域中最為廣泛的2D/3D 圖形 API，是一個針對圖形硬件開放的三維圖形軟件包，獨立于硬件設(shè)備、窗口系統(tǒng)和操作系統(tǒng)，可以很方便在各種平臺上移植。它提供了120多個函數(shù)，開發(fā)者可以用這些函數(shù)來建立三維模型和進(jìn)行三維實時交互。技術(shù)人員可以根據(jù)其三維顯示來完成油氣儲層的建模工作，以此指導(dǎo)精細(xì)油藏描述。

參考文獻(xiàn)：

[1] 曾新平， 楊自安， 劉碧虹，等. 地質(zhì)體三維可視化建模的技術(shù)方法研究[J]. 地礦與地質(zhì)， 2005， 19（107）： 103-106.

[2] Liu J，Yang F.Analyzing structural evolution and the significance of oil-gas geology in Xixuan area of Shiwu Fault depression by using 3D seismic data Jianghan Shiyou Xueyuan Xuebao/Journal of Jianghan Petroleum Institute，2005（27）.

[3] 吳健生，王仰麟，曾新平，等.三維可視化環(huán)境下礦體空間數(shù)據(jù)插值[J].北京大學(xué)學(xué)報，2004，40（4） ：635-642.

[4] 劉祚秋，周翠英，趙旭升，等.三維地層模型及可視化技術(shù)研究[J].中山大學(xué)學(xué)報，2003，42（4） ：41-44.