基於矢量參量的三維地質結構模型不確定性測度研究

《基於矢量參量的三維地質結構模型不確定性測度研究》是依託中山大學，由侯衛生擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於矢量參量的三維地質結構模型不確定性測度研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：侯衛生
• 依託單位：中山大學

中文摘要

以三維地質結構模型不確定性為研究對象，本課題擬從建立三維空間數據誤差與地質屬性機率之間的映射函式入手，利用統計模擬方法建立三角形的誤差包絡面模型以分析多元誤差對三角面片的形態控制，開展基於矢量參量的三維地質結構模型不確定性測度理論研究，探討控制三維地質結構面、體模型的不確定性關鍵性影響因素及其矢量參量回響特徵，解決三維地質結構模型的不確定性定量分析和可視化問題，揭示多元三維地質建模數據不確定性對最終模型的調控規律。旨在突破三維地質結構模型不確定性理論分析的瓶頸，為三維地質結構模型質量測度以及誤差修正提供理論模型和技術方法。

結題摘要

三維地質結構模型諸多地質工程、礦產資源勘查等項目全生命周期所必備的基礎數據之一。然而，由建模數據誤差等因素導致的三維地質模型不確定性嚴重製約了其深入套用和發展。以三維地質結構模型不確定性為研究對象，本課題從建立數據三維空間誤差與地質屬性機率的耦合函式入手，以地質屬性機率作為基本參量，利用統計Monte Carlo模擬方法建立三角形及地質曲面的誤差包絡面模型，構建表征地質曲面不確定性的矢量參量體系，分析各矢量參量對結構面不確定性的回響特徵，利用重心、幾何中心等矢量參量及塊體鄰近關係測度地質塊體模型的不確定性。取得的主要成果有： (i) 結合頂點位置的誤差分布函式，推導了Delauny三角網內任意點的誤差分布函式，探討了不同誤差分布類型對三角形形態的影響特徵。 (ii) 提出了以距離和採樣數據誤差分布相關的地質結構面不確定性表征函式。結構面上節點的誤差大小隨著與該點離其最近採樣點的距離的增大而呈現出非線性遞增趨勢。 (iii) 提出了表征三維地質結構模型內在不確定性的矢量參量測度體系及相應的可視化方法。該測度體系包含了地質屬性機率等值面上的法矢量、主曲率矢量、曲率及其曲率熵，以及等值體的體積和重心等參量。在融合地質屬性機率、Monte Carlo模擬和經典誤差分析方法基礎上，實現了矢量參量體系的綜合可視化和不確定性對比分析。 (iv) 基於MDS和基於PCA的參量敏感度分析結果表明：高斯曲率和高斯曲率熵能很好地回響不同條件下結構模型的整體差異，平均曲率和平均曲率熵次之。在不同的擾動強度下，主方向矢量對模型間整體差異的貢獻度的變化最大。 本研究創新點為：初步建立三維地質結構模型不確定性定量分析與評價的矢量參量體系，分析了建模數據不確定性對三維地質結構模型調控作用及其外形態矢量參量的回響特徵，突破動態刻畫不確定性各向異性特徵變化的瓶頸。