三維地質結構模型精度評估理論與誤差修正方法研究

三維地質結構模型精度評估與誤差修正問題是當前制約三維地質建模技術深入發(fā)展應用的瓶頸。我們以典型場區(qū)地質體三維空間分布形態(tài)為研究對象，對三維地質結構模型構建方法、地質實體模型精度評估理論、誤差檢測及修正技術進行了深入研究。我們提出了三維地質結構模型精度評估、誤差檢測、動態(tài)修正的總體研究框架。在三維地質結構模型精度評估方面，分別構建三維地質結構模型精度評估的一般理論模型、面向特定地質體的實際操作模型和地質結構構造不確定性的三維空間分布模型，重點研究了地質實體自身特性、三維地質建模方法對三維地質結構模型精度的影響，解決了由一般地質界面的內插誤差和特殊地質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據的模型誤差修正方法和基于建模中間結果的模型誤差修正方法，在具體實現時，引入“數據—模型的可視化交互技術”。針對典型研究場區(qū)的地層分布特點，我們提出了一種重構沉積地層系統三維實體模型的新方法“鉆孔-層面-實體法”。沉積地層系統三維構模的難點主要集中于對缺失地層地質成因的判定以及缺失邊界的界定上。為了重構缺失地層引起的不連續(xù)地質界面，“鉆孔-層面-實體法”首先使用二分拓撲結構將鉆孔數據離散化為一系列散點，并基于這些散點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成因；然后按照不同的地質成因，自動對缺失地層及其控制界面進行交切處理、高程調整與一致性處理；最后生成用三維塊體或三棱柱體元充填的三維實體模型?！般@孔-層面-實體法”具有自動性高、適應性強的優(yōu)點，研究實例顯示了其建模結果自然、合理，非常接近于實際地層分布情況。在項目執(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（其中1項已授權）。這些研究成果為建立一套完整的三維地質結構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，有助于完善復雜地質條件下三維地質模擬的方法與技術。 2100433B

三維地質結構模型精度評估與誤差修正問題已成為制約三維地質建模技術深入發(fā)展應用的瓶頸。本課題以典型場區(qū)典型地質體三維空間分布形態(tài)為研究對象，將三維地質結構模型構建與模型精度評估、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合，將工程實驗驗證和計算機模擬計算結果相結合，采用計算機圖形三維可視化技術來克服場地模型試驗的缺點，建立三維地質結構模型精度評估的一般理論模型、面向特定地質體的實際操作模型和地質結構構造不確定性的三維空間分布模型，重點研究建模源數據的屬性、地質實體自身特性、三維地質建模方法對三維地質結構模型精度的影響，提出、實現并完善三維地質結構模型誤差修正方法，形成三維地質結構模型精度評估、誤差檢測、動態(tài)修正的標準流程框架，達到預測與控制模型精度、修正模型誤差的目的。本課題研究成果有助于完善復雜地質條件下三維地質模擬的方法與技術。

隨著二維GIS應用領域的拓寬和應用的深入，其在能源、礦產資源和地質災害等領域中凸現的缺陷日漸突出，迫切需要建立三維地質信息系統，實現復雜三維地質模型的快速構建，并進行高精度立體展示及專業(yè)應用。由于地質現象的高度復雜性以及位于地下無法直接觀測等，使得三維地質模型數據的生成成為制約三維地質信息系統研發(fā)和應用的主要瓶頸之一。本課題緊扣地質領域的特點，擬通過以任意交叉折剖面為框架、基于多元數據集成的三維復雜地質模型自動構建、模型精細化及動態(tài)更新、模型評價與質量控制、模型優(yōu)化（光滑）等多種方法來綜合解決三維地質模型構建中復雜模型、高精度和快速等難題。本研究成果不但可以豐富三維地質建模的相關理論方法，而且對于研制我國具有自主知識產權的三維地質信息系統提供強有力的方法支撐，切實提高礦產、油氣資源評價和開發(fā)水平以及地質環(huán)境保護和地質災害防災減災能力。 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

2.1 地形因子及計算方法

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 地形建模原始數據和傳遞誤差

3.1 原始數據源及誤差分析

3.2 DEM表面建模

3.3 基于規(guī)則格網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 改進的距離加權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 基于徑向基函數的地形建模與精度評估

4.6 基于Delaunay三角網的快速地形建模

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 基于四叉樹的視點相關LOD地形建模與精度評估

5.4 基于點重要度的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 實驗與分析

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 2100433B