基于OpenGL的三维图形显示在精细油藏描述中的应用

马媛　王英　王晓波

摘要：现实中，所有的物体都是三维的。但是在计算机中，所有的三维物体必须以二维平面图像的形式表现出来。将物体的三维坐标转换到计算机的像素位置，需要经过几何变换、投影变换、裁剪变换、视口变换等操作，才能正确显示出储层的三维图像。

关键词：OpenGL；三维图形显示；精细油藏描述

中图分类号：TP37 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）36-8764-02

1 模块描述

对经随机模拟模块和网格粗化模块处理后的数据体进行三维显示，将所有数据以图形的方式来表示。并显示经过模拟后的相模型，以及网格粗化后的物性参数模型。

2 设计方法

2.1 OpenGL环境和视景体设置

程序运行时，从Display3D类中进入，调用CmainFrame类和CDoc文档类以及Cview视图类。设置OpenGL环境和视景体：

1） 调用CDisplay3DView：：OnCreate（LPCREATESTRUCT lpCreateStruct）函数，设置象素格式和OpenGL描述表。

2） 调用CDisplay3DView：：OnSize（UINT nType， int cx， int cy）函数设置视景体。

3） 在程序运行将要完成后要销毁OpenGL描述表。

2.2 加载数据

消息函数

void OnFileOpen（）

调用对话框类

CLoadDateDlg

调用函数

BOOL CStratum.ReadFile（CString filename）

BOOL CStratum.ReadColorFile（CString filename）

void rdfl（CString filename）

设计思路：

1） 打开对话框，利用对话框中的不同控件来确定打开的文件，利用对话框类中变量记录下需要的变量；

2） 调用函数CStratum.ReadColor（CString filename），读取颜色值和取值范围；

3） 调用CStratum类中的函数ReadData（CString filename），读取文件中的数据；

4） 调用SearchViewBox（）为多层显示寻找合适的视见体；

5） 利用DrawScence（），调用CStratum中的绘图函数绘制三维图形；

6） 利用DrawScence（），调用DrawCoord（）绘制坐标轴线和WriteScale（）标注刻度；

7） 利用DrawScence（），最后绘制色表，并在界面上显示图形的属性，地质层面。

2.3 地质层

利用布尔变量m_bDraw3D 和m_bDrawCoord来控制“地质层”和“坐标”的显示和不显示。

“剥层显示”，利用“剥层显示”对话框实现用户交互，得到要显示的地质层和地质小层。通过函数CStratum：：DrawStratum（BOOL Atrr，BOOL flag，int z，BOOL init，float thick，bool m_bBoundary）传递到CStratum类中。再利用DrawScence（），依赖布尔变量m_bDrawDivLayer调用CStratum中的绘图函数绘制只要求显示的地质面的三维图形。

2.4 井位

利用CWell类的成员函数读取测井文件中的井名，在“加载井位”对话框中显示，让用户选择要显示的井位（包括地质层、井位）、井柱长度、井柱半径、井柱颜色、是否显示井名以及井位显示模式。再利用CWell类中的成员函数来绘制图形。

2.5 色表

以布尔变量m_bDrawColorList来控制是否显示色表。对于色表设置，以“色表设置”对话框来实现人机交互，修改色表颜色，色表表示的属性值界限，保存修改后的值到rgb文件中。

2.6 边界

“边界裁减”调用CStratum类中的成员函数ReadIndexFile（CString filename），再以布尔变量m_bDrawBoundary3D来控制调用CStratum对象的成员函数DrawIndices（m_bAttr，m_bDef，m_DivLayer，0，m_fThick，m_bBoundary）来绘制三维图形，这时的三维图形是以三角形为图元来绘制的。

“边界线绘制”，用m_bBoundary来控制是否显示。

“绘制侧面”，用四边形图元来绘制出这个边界侧面，用GL_SMOOTH函数进行插值，得到插值后的侧面。

2.7 变换

主要是对地质层图形进行模型变换得到用户想要的视觉效果，包括两个层次。一是多个地质层间的模型变换，以地质层为单位。一是对地质小层进行模型变换。

2.8 剖切

操作流程：“开始剖切”——“X方向剖切”“Y方向剖切”“任意方向剖切”。

“开始剖切”操作利用OpenGL的矩阵压栈功能，对模型矩阵压入单位矩阵，实现矩阵的初始化。这样就使图形的旋转平移操作失效，保证了剖切时的的精度。

“X方向剖切”，只有点击了“开始剖切”按钮这一项才有效，这时菜单项“X方向剖切”才会有效。这里用布尔变量g_bMenu来控制菜单项的是否变灰。

函数GetSectionX（m_xcut，m_ycut） 得到每个地质层的切面数据的具体算法如下：endprint

1） 得到鼠标点的世界坐标（m_xcut，m_ycut）；

2） 判断这一点在Y方向的第几个网格节点上；

3） 沿X方向剖切，剖切面的上的所有点的y坐标就是m_ycut；

4） 剖切面上的所有点的x坐标就是这一行网格节点的x坐标；

5） 剖切面上的所有点的z坐标是经过线性插值而得到（ （m_ycut-mesh.y）/dy*（（mesh+1）.z-mesh.z）+mesh.z）；

剖切面上的所有点的属性经过线性插值而得到（ （m_ycut-mesh.y）/dy*（（mesh+1）.attr-mesh. attr）+mesh. attr）。

3 程序流程图

图1 地质层三维显示的程序流程图

4 结束语

目前为止，OpenGL依然是行业领域中最为广泛的2D/3D 图形 API，是一个针对图形硬件开放的三维图形软件包，独立于硬件设备、窗口系统和操作系统，可以很方便在各种平台上移植。它提供了120多个函数，开发者可以用这些函数来建立三维模型和进行三维实时交互。技术人员可以根据其三维显示来完成油气储层的建模工作，以此指导精细油藏描述。

参考文献：

[1] 曾新平， 杨自安， 刘碧虹，等. 地质体三维可视化建模的技术方法研究[J]. 地矿与地质， 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] 吴健生，王仰麟，曾新平，等.三维可视化环境下矿体空间数据插值[J].北京大学学报，2004，40（4） ：635-642.

[4] 刘祚秋，周翠英，赵旭升，等.三维地层模型及可视化技术研究[J].中山大学学报，2003，42（4） ：41-44.

1） 得到鼠标点的世界坐标（m_xcut，m_ycut）；

2） 判断这一点在Y方向的第几个网格节点上；

3） 沿X方向剖切，剖切面的上的所有点的y坐标就是m_ycut；

4） 剖切面上的所有点的x坐标就是这一行网格节点的x坐标；

5） 剖切面上的所有点的z坐标是经过线性插值而得到（ （m_ycut-mesh.y）/dy*（（mesh+1）.z-mesh.z）+mesh.z）；

剖切面上的所有点的属性经过线性插值而得到（ （m_ycut-mesh.y）/dy*（（mesh+1）.attr-mesh. attr）+mesh. attr）。

3 程序流程图

图1 地质层三维显示的程序流程图

4 结束语

目前为止，OpenGL依然是行业领域中最为广泛的2D/3D 图形 API，是一个针对图形硬件开放的三维图形软件包，独立于硬件设备、窗口系统和操作系统，可以很方便在各种平台上移植。它提供了120多个函数，开发者可以用这些函数来建立三维模型和进行三维实时交互。技术人员可以根据其三维显示来完成油气储层的建模工作，以此指导精细油藏描述。

参考文献：

[1] 曾新平， 杨自安， 刘碧虹，等. 地质体三维可视化建模的技术方法研究[J]. 地矿与地质， 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] 吴健生，王仰麟，曾新平，等.三维可视化环境下矿体空间数据插值[J].北京大学学报，2004，40（4） ：635-642.

[4] 刘祚秋，周翠英，赵旭升，等.三维地层模型及可视化技术研究[J].中山大学学报，2003，42（4） ：41-44.

1） 得到鼠标点的世界坐标（m_xcut，m_ycut）；

2） 判断这一点在Y方向的第几个网格节点上；

3） 沿X方向剖切，剖切面的上的所有点的y坐标就是m_ycut；

4） 剖切面上的所有点的x坐标就是这一行网格节点的x坐标；

5） 剖切面上的所有点的z坐标是经过线性插值而得到（ （m_ycut-mesh.y）/dy*（（mesh+1）.z-mesh.z）+mesh.z）；

剖切面上的所有点的属性经过线性插值而得到（ （m_ycut-mesh.y）/dy*（（mesh+1）.attr-mesh. attr）+mesh. attr）。

3 程序流程图

图1 地质层三维显示的程序流程图

4 结束语

目前为止，OpenGL依然是行业领域中最为广泛的2D/3D 图形 API，是一个针对图形硬件开放的三维图形软件包，独立于硬件设备、窗口系统和操作系统，可以很方便在各种平台上移植。它提供了120多个函数，开发者可以用这些函数来建立三维模型和进行三维实时交互。技术人员可以根据其三维显示来完成油气储层的建模工作，以此指导精细油藏描述。

参考文献：

[1] 曾新平， 杨自安， 刘碧虹，等. 地质体三维可视化建模的技术方法研究[J]. 地矿与地质， 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] 吴健生，王仰麟，曾新平，等.三维可视化环境下矿体空间数据插值[J].北京大学学报，2004，40（4） ：635-642.

[4] 刘祚秋，周翠英，赵旭升，等.三维地层模型及可视化技术研究[J].中山大学学报，2003，42（4） ：41-44.