三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型精度評估理論與誤差修正方法研究

三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型精度評估與誤差修正問題是當(dāng)前制約三維地質(zhì)建模技術(shù)深入發(fā)展應(yīng)用的瓶頸。我們以典型場區(qū)地質(zhì)體三維空間分布形態(tài)為研究對象，對三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建方法、地質(zhì)實(shí)體模型精度評估理論、誤差檢測及修正技術(shù)進(jìn)行了深入研究。我們提出了三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型精度評估、誤差檢測、動態(tài)修正的總體研究框架。在三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型精度評估方面，分別構(gòu)建三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型精度評估的一般理論模型、面向特定地質(zhì)體的實(shí)際操作模型和地質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)造不確定性的三維空間分布模型，重點(diǎn)研究了地質(zhì)實(shí)體自身特性、三維地質(zhì)建模方法對三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型精度的影響，解決了由一般地質(zhì)界面的內(nèi)插誤差和特殊地質(zhì)體的外推誤差引起的精度評估問題。在模型誤差修正方面，提出了基于建模初始數(shù)據(jù)的模型誤差修正方法和基于建模中間結(jié)果的模型誤差修正方法，在具體實(shí)現(xiàn)時，引入“數(shù)據(jù)—模型的可視化交互技術(shù)”。針對典型研究場區(qū)的地層分布特點(diǎn)，我們提出了一種重構(gòu)沉積地層系統(tǒng)三維實(shí)體模型的新方法“鉆孔-層面-實(shí)體法”。沉積地層系統(tǒng)三維構(gòu)模的難點(diǎn)主要集中于對缺失地層地質(zhì)成因的判定以及缺失邊界的界定上。為了重構(gòu)缺失地層引起的不連續(xù)地質(zhì)界面，“鉆孔-層面-實(shí)體法”首先使用二分拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將鉆孔數(shù)據(jù)離散化為一系列散點(diǎn)，并基于這些散點(diǎn)插值擬合出各個地層頂、底界面的初始高程，自動推算出缺失地層的地質(zhì)成因；然后按照不同的地質(zhì)成因，自動對缺失地層及其控制界面進(jìn)行交切處理、高程調(diào)整與一致性處理；最后生成用三維塊體或三棱柱體元充填的三維實(shí)體模型?！般@孔-層面-實(shí)體法”具有自動性高、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，研究實(shí)例顯示了其建模結(jié)果自然、合理，非常接近于實(shí)際地層分布情況。在項(xiàng)目執(zhí)行過程中，公開發(fā)表論文14篇（其中SCI刊物《Engineering Geology》1篇，EI收錄6篇）；申請發(fā)明專利3項(xiàng)（其中1項(xiàng)已授權(quán)）。這些研究成果為建立一套完整的三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型精度評估與誤差修正的理論體系和方法體系奠定了基礎(chǔ)，有助于完善復(fù)雜地質(zhì)條件下三維地質(zhì)模擬的方法與技術(shù)。 2100433B

三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型精度評估與誤差修正問題已成為制約三維地質(zhì)建模技術(shù)深入發(fā)展應(yīng)用的瓶頸。本課題以典型場區(qū)典型地質(zhì)體三維空間分布形態(tài)為研究對象，將三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建與模型精度評估、誤差檢測、修正作為整體過程加以研究，將模型的精度控制因素和誤差修正方法相結(jié)合，將工程實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算結(jié)果相結(jié)合，采用計(jì)算機(jī)圖形三維可視化技術(shù)來克服場地模型試驗(yàn)的缺點(diǎn)，建立三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型精度評估的一般理論模型、面向特定地質(zhì)體的實(shí)際操作模型和地質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)造不確定性的三維空間分布模型，重點(diǎn)研究建模源數(shù)據(jù)的屬性、地質(zhì)實(shí)體自身特性、三維地質(zhì)建模方法對三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型精度的影響，提出、實(shí)現(xiàn)并完善三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型誤差修正方法，形成三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型精度評估、誤差檢測、動態(tài)修正的標(biāo)準(zhǔn)流程框架，達(dá)到預(yù)測與控制模型精度、修正模型誤差的目的。本課題研究成果有助于完善復(fù)雜地質(zhì)條件下三維地質(zhì)模擬的方法與技術(shù)。

隨著二維GIS應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬和應(yīng)用的深入，其在能源、礦產(chǎn)資源和地質(zhì)災(zāi)害等領(lǐng)域中凸現(xiàn)的缺陷日漸突出，迫切需要建立三維地質(zhì)信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜三維地質(zhì)模型的快速構(gòu)建，并進(jìn)行高精度立體展示及專業(yè)應(yīng)用。由于地質(zhì)現(xiàn)象的高度復(fù)雜性以及位于地下無法直接觀測等，使得三維地質(zhì)模型數(shù)據(jù)的生成成為制約三維地質(zhì)信息系統(tǒng)研發(fā)和應(yīng)用的主要瓶頸之一。本課題緊扣地質(zhì)領(lǐng)域的特點(diǎn)，擬通過以任意交叉折剖面為框架、基于多元數(shù)據(jù)集成的三維復(fù)雜地質(zhì)模型自動構(gòu)建、模型精細(xì)化及動態(tài)更新、模型評價與質(zhì)量控制、模型優(yōu)化（光滑）等多種方法來綜合解決三維地質(zhì)模型構(gòu)建中復(fù)雜模型、高精度和快速等難題。本研究成果不但可以豐富三維地質(zhì)建模的相關(guān)理論方法，而且對于研制我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的三維地質(zhì)信息系統(tǒng)提供強(qiáng)有力的方法支撐，切實(shí)提高礦產(chǎn)、油氣資源評價和開發(fā)水平以及地質(zhì)環(huán)境保護(hù)和地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)能力。 2100433B

第1章 緒論

1.1 模型

1.2 地形模型

1.3 三維地形建模

第2章 地形建模與精度評估基礎(chǔ)

2.1 地形因子及計(jì)算方法

2.2 地形建模與插值方法

2.3 地形模型精度評估內(nèi)容和方法

2.4 地形模型精度評估的可視化方法

第3章 地形建模原始數(shù)據(jù)和傳遞誤差

3.1 原始數(shù)據(jù)源及誤差分析

3.2 DEM表面建模

3.3 基于規(guī)則格網(wǎng)的線性建模傳遞誤差模型

3.4 基于TIN的線性建模傳遞誤差模型

第4章 地形建模算法與精度評估

4.1 改進(jìn)的距離加權(quán)平均算法地形建模與精度評估

4.2 基于等高線膨脹算法的地形建模與精度評估

4.3 基于克里金插值算法的地形建模與精度評估

4.4 基于分形算法的地形建模與精度評估

4.5 基于徑向基函數(shù)的地形建模與精度評估

4.6 基于Delaunay三角網(wǎng)的快速地形建模

第5章 多分辨率地形建模算法與精度評估

5.1 多分辨率地形建模

5.2 LOD地形建模的誤差模型

5.3 基于四叉樹的視點(diǎn)相關(guān)LOD地形建模與精度評估

5.4 基于點(diǎn)重要度的LOD地形建模與精度評估

5.5 基于小波分析的LOD地形建模與精度評估

第6章 體素地形模型的建模算法與精度評估

6.1 體素地形模型概述

6.2 基于體素模型的地形建模

6.3 基于體素模型的多分辨率地形建模

6.4 實(shí)驗(yàn)與分析

第7章 地形地物模型的融合算法與精度評估

7.1 地形模型與地物模型融合的內(nèi)容

7.2 地形模型與地物模型融合算法

7.3 地形與地物融合模型的精度評估

第8章 基于地形特征的地形模型精度評估

8.1 基于散點(diǎn)圖矩陣法的地形模型精度評估

8.2 基于等高線回放法的地形模型精度評估

8.3 基于水系和地形套合的地形模型精度評估

8.4 基于圖表法的地形模型精度評估

參考文獻(xiàn) 2100433B