# 反演剖面三维体：客户目标方法（Surfer）对照与客户端差距 — 2026-06-27

> 来源：客户提供的演示视频 `ScreenShot/9f67e80cb823170bb9374d779ec4c0cb.mp4`（Golden Software Surfer，13min）
> 与参考成果图 `ScreenShot/Weixin Image_20260627080012_429_2117.png`。
> 结论一句话：**客户用的就是"合并点云 + 3D 反距离加权(IDW) + 边界裁剪(Blanking) + 体绘制/等值面"。**
> 客户端插值内核已与之一致，差距只在「搜索半径 / 边界裁剪 / 等值面」三点。

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## 0. 背景与一次认知纠偏

用户反馈："选多个 dd_inversion_data（江西理工四条井字相交测线）做三维体，得到的是四个剖面各自左右
拉伸的薄板，不连成完整体。"

排查中曾推荐"逐深度层各向异性插值"——看了客户演示视频后**确认是过度设计**。客户没有逐层做，
就是**朴素的三维 IDW**（对合并后的整团散点云一次性 3D 网格化）。本文以视频实证为准。

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## 1. 客户目标方法（Surfer 实测，逐帧为证）

| 步骤 | 操作 | 视频帧（时间戳）证据 |
|---|---|---|
| 1. 合并点云 | 所有测线/剖面反演单元合并成**一个 XYZC 文件** `combine-e_m_m.xyz`，列= **X, Y, Elevation, Resistivity, Conductivity, Sensitivity** | t48.7：Grid Data 导入对话框，Data Type=**XYZC** |
| 2. 三维网格化 | Grid Data → 方法 **Inverse Distance to a Power（IDW，幂次）** → XYZC 直接生成 **3D 网格体**；注脚明示"does not extrapolate beyond the range of data" | t48.7：Gridding Method 选中 IDW；t97.5：Gridding 进度；t195：`.grd has been created` |
| 3. 边界裁剪 | 数字化**测区边界多边形**（Base vector / Polyline）→ **Blanking** 把体裁到测区真实足迹 | t292.5：Polygon 工具数字化边界 |
| 4. 三维渲染 | 3D View → 3D Grid Volume（`out-BAIHUA.vtk`）：**Volume render**(Sliced / Slice count 500 / Tri-linear / Alpha blending / Opacity 80%) + **Isosurface**(阈值 isovalue) + **Image slice**(YZ/Z) | t585：Volume render 属性；t682：Isosurface(isovalue=1794.39)；t633：Image slice(YZ) |

要点：
- **真三维 IDW**，对合并点云一次成体（非逐层 2D）。
- IDW **不外推到数据范围外**；测区足迹靠 **Blanking 多边形**裁出（参考图那个不规则边界即来源于此）。
- 红色异常体 = **等值面抽取**（Isosurface 按阈值）。
- 坐标为真实投影坐标 + 高程，可叠地形/影像底图。

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## 2. 客户端现状（已实现部分）

生产路径：`Api3dRepository::createVolume`（`src/data/api/Api3dRepository.cpp`）
→ 把所有选中 ds 的反演单元按测线真实几何配准合并成 `PointSet`
→ `buildVolume(pts, cellXY, cellZ, power, maxDist)`（`src/core/algo/VolumeBuilder.cpp`）
→ **三维 IDW**（`src/core/algo/IdwInterpolator.cpp`）：`maxDist` 外置 NaN 留空。

即：**「合并点云 + 3D IDW」内核与 Surfer 一致**。参数见 `src/data/repo/VolumeBuildParams.hpp`：
`cellXY=1.0, cellZ=0.5, power=2.0, maxDist=4.0`。

渲染：`VoxelActor`（`src/render/actors/VoxelActor.hpp`）仅 GPU 体绘制（NaN→透明），**无等值面**
（`GridContourActor`/`ContourBands` 是 2D 网格等值线，非 3D 等值面）。地形/影像/坐标轴/电极点已有
（`TerrainActor`/`TileBasemap`/`AxesActor`/`ElectrodeActor`）。

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## 3. 差距与修复（共 3 点）

> 不需改插值算法（内核已对）；改的是搜索域、裁剪、与等值面。

### G1. 搜索半径 maxDist 太小 → "四块板"
`maxDist=4m` 远小于井字测线间距 → IDW 只填测线 ±4m 管套，线间留空 → 四块薄板。
**修复**：把搜索半径放大到覆盖测区（或提供"覆盖全域"选项），对齐 Surfer 默认搜索域行为。

### G2. 缺边界裁剪(Blanking) → 单纯放大半径只会"变粗"
**这是用户观察到"调大 maxDist 只是让体看起来更粗"的真正原因**：没有足迹裁剪，放大半径会把体
鼓满整个外接盒 → 粗大臃肿。Surfer 不粗，是因为 Blanking 把体裁到了测区真实多边形足迹。
**修复**：加**足迹掩膜**——
- 自动：散点平面**凸包 / alpha-shape**（或沿测线 buffer 并集）；
- 或手动：支持用户数字化/导入边界多边形（对齐 Surfer Blanking）。
掩膜外体素整列置空（NaN/透明）。

### G3. 缺 3D 等值面 → 出不来红色异常体
`VoxelActor` 只有体绘制。
**修复**：在体上加 **`vtkFlyingEdges3D` / `vtkContourFilter`** 抽等值面，阈值可调（对齐 Surfer Isosurface）。

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## 4. 修复落地顺序

1. **G1+G2 一起做**（插值搜索域放大 + 足迹掩膜）→ 出满铺、裁到测区足迹的体。这是核心，先做。
2. **G3 等值面**（阈值可调）→ 出红色异常体。参考图第二主角，紧接着做。
3. 影像底图/坐标轴/电极点复用现有。

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## 5. 必须先和客户对齐的预期（避免"又看起来不对"）

参考图是**密集测网**（顶面可见很多条测线点阵）；江西项目只有**四条井字线**。
- **形态可复刻**（满铺体 + 等值面 + 影像底图）；
- 但**框内细节出不来**——参考图的细碎红异常源于密集采样，四条线之间只能给出平滑趋势，
  等值面会是几个光滑大团。要那种精度需加密测线。

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## 6. 非目标 / 说明

- 不改 IDW 内核算法本身（已与 Surfer 一致），不引入逐层各向异性（客户未用）。
- 各向异性搜索椭球可作为后续可选增强（Surfer 亦为可选项，非默认），本期不做。
- Kriging 仍为占位（`VolumeBuildParams::Model::Kriging`，core 未实现），本期不依赖。

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## 7. 续：白化方式之争 + 体绘制边界「梯田」（2026-06-28，branch `fix/3d-volume-blanking-mask`）

> 本节记录 §1–6 之后这一轮的来龙去脉、技术取舍与权威佐证，供后续决策不再反复。

### 7.1 前因后果（时间线）

客户原话："**我们这个白化确实有问题，填色了，填了蓝色**"——无数据区被填成蓝色，而非 Surfer 那种透明白化。排查分三层、逐个修：

1. **切片填蓝**：`vtkImagePlaneWidget` 会按【输入标量范围】(含哨兵)自动 window/level，把哨兵顶到 LUT 最低色格(蓝)且不透明。
   修复：`SliceTool` 钉死 `SetWindowLevel([vmin,vmax])` + `ColorLutBuilder` 预留 0 号"白化槽"(全透明)，哨兵(<vmin)钳到该槽即透明。实测证据：`tests/spike/slice_alpha_probe.cpp`（真 widget 离屏渲染 + 回读像素：背板透出=透明成功）。**这条同时纠正了切片颜色映射**（之前 colorbar 被错误拉伸到切片局部范围）。
2. **早期"满屏蓝"是误判**：实为 `maxDist=0`（自动覆盖测区，`kDefMaxDist=0.0`）把整个凸包**填实**=真实低值数据(蓝)，**不是空值**（见 §3 G1）。日志实证请求体 `"maxDist":0`。
3. **三维体渗蓝**：无数据格设哨兵 `vmin-1`、不透明度 0；三线性插值在"哨兵↔真值"交界处插出低值(蓝)且不透明度非零 → 渗一圈蓝。为消除，给体绘制加**二值 mask**（`VoxelActor::makeMaskLike` + `assembleVolume` 用 `vtkGPUVolumeRayCastMapper`+`SetMaskInput`+`SetMaskTypeToBinary`，mask=0 体素被光线投射**硬跳过**）。

**mask 的副作用 = 用户 2026-06-28 截图的「竖条/梳齿/底边锯齿」**：硬跳过=边界不再三线性插值/羽化。`maxDist=0` 下体填满**凸包足迹**（带斜边多边形），斜边在 1m 规则网格上离散成**体素阶梯(staircase)**。以前(SmartVolumeMapper+哨兵→不透明度0 软消隐)斜边被羽化抹圆、看不出；加 mask 后变成逐体素硬台阶。**即使色阶不透明度=100% 也可见**——因 mask 在不透明度传函【之前】就把体素从光线上删了（两个并行子代理：渲染侧 + 数据/建体侧共同确诊）。

### 7.2 取舍的本质

| 方案 | 边界观感 | 数据诚实度 | 误判风险 |
|---|---|---|---|
| **二值 mask（当前）** | 体素梯田（难看） | ✅ 只画真数据、零假值 | 低（梯田明显是网格对齐的足迹边界，不像地质体） |
| 软消隐（哨兵→不透明度0，无 mask） | 平滑 | ❌ 边界是插值出的假值 | **高** |

### 7.3 「细蓝边」是什么 + 为何【不能】回退软消隐（权威佐证）

软消隐回退后的"细蓝边" = 真数据格与哨兵格(`vmin-1`)三线性插值出的、**数据里根本不存在的假低阻值**。低阻在物探通常指含水/导电体，这圈蓝出现在测区最外缘会被**误读成"边界存在真实低阻(导电)异常带"**——真有数据分析歧义。

多个权威来源一致认定"插值进 NoData 产生边缘伪影"是错误做法、应 mask 排除：

- **ESRI 官方**：双线性/三次插值 "**interpolate incorrectly into the NoData** and background areas... producing **artifacts or black ridges**" —— 我们的"蓝脊"与之同源（哨兵钳到最低色=蓝）。<https://support.esri.com/en-us/knowledge-base/faq-why-do-bilinear-interpolation-and-cubic-convolution-000003271>
- **GDAL 官方**：正确做法是把 masked NoData 的 "**weights of contributing source pixels are set to zero to ignore them**" / "will not be used in interpolation"。<https://gdal.org/en/stable/programs/gdalwarp.html>
- **rasterio**：bilinear 重采样在 NoData 边界产生 invalid 值（已知 issue #1721）。<https://github.com/rasterio/rasterio/issues/1721>
- **Golden Software Surfer**（客户参照工具）：NoData "**removed from the neighborhood**"，不跨它插值。<https://surferhelp.goldensoftware.com/gridmisc/Blanked_Nodes_Grid_Filter.htm>（定义 <https://surferhelp.goldensoftware.com/glossary/def_blanking.htm>）
- **凸包外 = 外推**："**Extrapolated data is usually meaningless and misleading.**" <https://github.com/fatiando/fatiando/pull/44>、<https://www.spatialanalysisonline.com/HTML/gridding_and_interpolation_met.htm>

**结论：二值 mask = 业界标准的"把 NoData 排除出插值"做法，是对的**；梯田只是 mask 在斜足迹边界上的网格离散观感（诚实、不误导）。**不应回退软消隐**（=让哨兵参与插值=以上权威明确反对的造假值做法）。

### 7.4 决策与待办（截至 2026-06-28，本分支未提交）

- ✅ **保留二值 mask**（数据诚实/合规，符合 ESRI/GDAL/Surfer 标准）。
- 梯田若要压平，走**不造假值**的路（二选一，**待用户/客户拍板**）：
  - (a) **细化 XY 网格**：`cellXY` 1m→0.5m，阶梯缩到亚像素；代价：体素×4、耗时 ~3.5s→~14s、内存×4。
  - (b) **接受梯田**：它诚实、且明显是足迹边界，不会被当成地质体。
- 渲染侧本轮其它已落地修复（排查"分层/稠密"时做、确认非主因但保留）：GPU 探测+CPU 回退(`setVolumeGpuSupported`)、细采样距离+`UseJittering`、`ScalarOpacityUnitDistance=对角/10`、去 `kMaxOpacity`(改由色阶「不透明度」单一控制、100%=实心)、移除工具条「透」滑块。
- **附带缺陷（待修）**：`VoxelGenerateRequest::maxDist` 结构体默认 `4.0`（`src/data/dto/Vtk3dRequests.hpp:18`）与对话框 `kDefMaxDist=0.0`（`VolumeParamsDialog.cpp:34`）不一致——绕过对话框直建会拿到 4m → 退回"四块板/线间空隙"老问题，应统一为 0。
- 抽稀空间哈希 `(ix*p1)^(iy*p2)^(iz*p3)`（`VolumeBuilder.cpp` ~146-151）为 XOR 非单射、有碰撞风险（与本症无关，但宜换 `(iz*ny+iy)*nx+ix` 线性键）。