CN111553981B - 一种基于建模区域分类的三维地质建模方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于建模区域分类的三维地质建模方法及系统，本发明通过将建模区域内的钻孔数据作为分类特征，对钻孔特征与地质类别的互相关程度进行排序，并移除不相关的钻孔特征，并利用特征之间的信息比，对钻孔特征中的冗余信息进行删除，并钻孔分类特征集合进行分类验证，建立建模区域分类模型，对建模区域进行分类，从而实现依据建模区域分类进行三维地质建模，从而提高三维地质建模的准确度，为地下空间分析提供决策依据。
Description
技术领域
本发明涉及三维地质建模技术领域，特别是涉及一种基于建模区域分类的三维地质建模方法及系统。
背景技术
三维地质建模是在各种原始数据的基础上，以适当的数据模型建立地质特征的数据模型，通过对地质体的几何形态、地质体间的关系和物性等计算机模拟，最后形成复杂整体三维模型的过程。三维地质建模可直观表达地质体的空间形态与特征，能够进行真三维的空间操作与分析，较大程度促进地质信息的科学管理与共享。
当前，对于复杂地质体的建模，几乎所有的地质数据都会有不同程度的不确定性。一种是由于原始资料的数据错误，导致不合理的地层分布，另一种由于原始资料不足，在建模时需要采用一些插值、拟合运算功能建立三维地质模型，但在运算过程中由于运算错误导致错误数据的产生，在这两种情况下模型中不可避免的会产生误差、错误等。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于建模区域分类的三维地质建模方法及系统，旨在解决现有技术中三维地质建模存在准确度不足的问题，实现依据建模区域分类进行三维地质建模，提高三维地质建模的准确度。
为达到上述技术目的，本发明提供了一种基于建模区域分类的三维地质建模方法，所述方法包括以下操作：
将建模区域内的钻孔数据作为分类特征，对每个钻孔特征计算其与地质类别的互相关程度，根据互相关程度将钻孔特征进行降序排序；
对序列中的特征，当相邻两个钻孔特征的差值为0时，移除该钻孔特征之后的不相关特征，并对移除后的钻孔特征集合计算集合与地质类别的相关性SC；
对于每个钻孔特征Xi和其后的每个钻孔特征Xj，计算特征Xj在特征Xi额外提供的信息比LCi,j以及两者之间的互相关程度SUij，若SUij≥SC且RCi,j<α,则剔除冗余钻孔特征Xj，得到钻孔分类特征集合；
对钻孔分类特征集合进行分类验证，建立建模区域分类模型，根据钻孔数据的分类，对建模区域进行分类。
优选地，所述互相关程度的计算公式为：
其中，IG(Xi|Xj)为两个变量之间的相关程度；H(Xi)、H(Xj)为变量的不确定性。
优选地，所述特征Xj在特征Xi额外提供的信息比LCi,j的计算公式为：
优选地，所述集合与地质类别的相关性SC的计算公式为：
其中，SC为钻孔特征集合与地质类别相关性，N为特征个数，Avg(SUic)为所有钻孔特征与地质分类之间的相关性的平均值，Avg(SUij)为钻孔特征与钻孔特征之间的相关性的平均值。
本发明还提供了一种基于建模区域分类的三维地质建模系统，所述系统包括：
钻孔互相关排序模块，用于将建模区域内的钻孔数据作为分类特征，对每个钻孔特征计算其与地质类别的互相关程度，根据互相关程度将钻孔特征进行降序排序；
钻孔不相关移除模块，用于对序列中的特征，当相邻两个钻孔特征的差值为0时，移除该钻孔特征之后的不相关特征，并对移除后的钻孔特征集合计算集合与地质类别的相关性SC；
钻孔特征集合获取模块，用于对于每个钻孔特征Xi和其后的每个钻孔特征Xj，计算特征Xj在特征Xi额外提供的信息比LCi,j以及两者之间的互相关程度SUij，若SUij≥SC且RCi,j<α,则剔除冗余钻孔特征Xj，得到钻孔分类特征集合；
建模区域分类模块，用于对钻孔分类特征集合进行分类验证，建立建模区域分类模型，根据钻孔数据的分类，对建模区域进行分类。
优选地，所述互相关程度的计算公式为：
其中，IG(Xi|Xj)为两个变量之间的相关程度；H(Xi)、H(Xj)为变量的不确定性。
优选地，所述特征Xj在特征Xi额外提供的信息比LCi,j的计算公式为：
优选地，所述集合与地质类别的相关性SC的计算公式为：
其中，SC为钻孔特征集合与地质类别相关性，N为特征个数，Avg(SUic)为所有钻孔特征与地质分类之间的相关性的平均值，Avg(SUij)为钻孔特征与钻孔特征之间的相关性的平均值。
本发明还提供了一种基于建模区域分类的三维地质建模设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序，以实现所述的基于建模区域分类的三维地质建模方法。
本发明还提供了一种可读存储介质，用于保存计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的基于建模区域分类的三维地质建模方法。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
与现有技术相比，本发明通过将建模区域内的钻孔数据作为分类特征，对钻孔特征与地质类别的互相关程度进行排序，并移除不相关的钻孔特征，并利用特征之间的信息比，对钻孔特征中的冗余信息进行删除，并钻孔分类特征集合进行分类验证，建立建模区域分类模型，对建模区域进行分类，从而实现依据建模区域分类进行三维地质建模，从而提高三维地质建模的准确度，为地下空间分析提供决策依据。
附图说明
图1为本发明实施例中所提供的一种基于建模区域分类的三维地质建模方法流程图；
图2为本发明实施例中所提供的一种基于建模区域分类的三维地质建模系统框图。
具体实施方式
为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
下面结合附图对本发明实施例所提供的一种基于建模区域分类的三维地质建模方法及系统进行详细说明。
如图1所示，本发明实施例公开了一种基于建模区域分类的三维地质建模方法，所述方法包括以下操作：
将建模区域内的钻孔数据作为分类特征，对每个钻孔特征计算其与地质类别的互相关程度，根据互相关程度将钻孔特征进行降序排序；
对序列中的特征，当相邻两个钻孔特征的差值为0时，移除该钻孔特征之后的不相关特征，并对移除后的钻孔特征集合计算集合与地质类别的相关性SC；
对于每个钻孔特征Xi和其后的每个钻孔特征Xj，计算特征Xj在特征Xi额外提供的信息比LCi,j以及两者之间的互相关程度SUij，若SUij≥SC且RCi,j<α,则剔除冗余钻孔特征Xj，得到钻孔分类特征集合；
对钻孔分类特征集合进行分类验证，建立建模区域分类模型，根据钻孔数据的分类，对建模区域进行分类。
将建模区域中每一点处的钻孔属性数据作为分类特征，对建模区域进行分类，依据钻孔中地层属性分类，将三维地质建模问题转换为地下空间地层属性分类问题。
钻孔数据包含勘探点的平面坐标、高程、地层分界点的深度和地层类别，对其进行数据预处理，将钻孔处理为一系列具有空间位置和地层属性的点。对于钻孔数据特征，量化钻孔特征与地质分类或钻孔特征与钻孔特征之间的互相关程度，即对于变量Xi、Xj，其互相关程度为：
其中，IG(Xi|Xj)为两个变量之间的相关程度；H(Xi)、H(Xj)为变量的不确定性。
其中，SC为钻孔特征集合与地质类别相关性，N为特征个数，Avg(SUic)为所有钻孔特征与地质分类之间的相关性的平均值，Avg(SUij)为钻孔特征与钻孔特征之间的相关性的平均值。对于钻孔特征Xi、Xj两个特征与地质类别之间的共性信息为：
钻孔特征Xj在特征Xi上额外提供的信息比为：
对提取的每个钻孔特征计算与地质类别的互相关程度，根据互相关程度将选择出来的钻孔特征进行降序排序，对于排序的特征与类别之间关系的集合{SU1c,SU2c,…,SUic,SUjc,…}，其中SUic到SUjc之间的差值为Δ＝SUic-SUjc，当Δ的值为0时的钻孔特征所在位置为阈值点。该钻孔特征之前的钻孔特征为相关钻孔特征，该钻孔特征之后的钻孔特征则认定为不相关特征并被删除，得到钻孔特征个数为N1的集合S1，从而移除不相关的钻孔特征。
对排序集合中的每个特征Xi，选择Xi后的每个特征Xj，计算SUij和LCi,j，若SUij≥SC且LCi,j<α，α为预先设定的阈值，则说明Xj这个特征与Xi特征的关联性更强，且与类别之间的相关性不大，是可以被特征Xi替换的，所以Xj是冗余特征，应该被删除，从而得到钻孔分类特征集合。
对钻孔分类特征集合进行分类验证，建立建模区域分类模型，通过分类验证的过程，得到根据特征子集进行训练的分类模型。根据分类判断该钻孔数据的地质分类，从而对建模区域的钻孔数据进行分类，划分建模分类区域，获得高精度地质模型。
本发明实施例通过将建模区域内的钻孔数据作为分类特征，对钻孔特征与地质类别的互相关程度进行排序，并移除不相关的钻孔特征，并利用特征之间的信息比，对钻孔特征中的冗余信息进行删除，并钻孔分类特征集合进行分类验证，建立建模区域分类模型，对建模区域进行分类，从而实现依据建模区域分类进行三维地质建模，从而提高三维地质建模的准确度，为地下空间分析提供决策依据。
如图2所示，本发明实施例还公开了基于建模区域分类的三维地质建模系统，所述系统包括：
钻孔互相关排序模块，用于将建模区域内的钻孔数据作为分类特征，对每个钻孔特征计算其与地质类别的互相关程度，根据互相关程度将钻孔特征进行降序排序；
钻孔不相关移除模块，用于对序列中的特征，当相邻两个钻孔特征的差值为0时，移除该钻孔特征之后的不相关特征，并对移除后的钻孔特征集合计算集合与地质类别的相关性SC；
钻孔特征集合获取模块，用于对于每个钻孔特征Xi和其后的每个钻孔特征Xj，计算特征Xj在特征Xi额外提供的信息比LCi,j以及两者之间的互相关程度SUij，若SUij≥SC且RCi,j<α,则剔除冗余钻孔特征Xj，得到钻孔分类特征集合；
建模区域分类模块，用于对钻孔分类特征集合进行分类验证，建立建模区域分类模型，根据钻孔数据的分类，对建模区域进行分类。
钻孔数据包含勘探点的平面坐标、高程、地层分界点的深度和地层类别，对其进行数据预处理，将钻孔处理为一系列具有空间位置和地层属性的点。对于钻孔数据特征，量化钻孔特征与地质分类或钻孔特征与钻孔特征之间的互相关程度，即对于变量Xi、Xj，其互相关程度为：
其中，IG(Xi|Xj)为两个变量之间的相关程度；H(Xi)、H(Xj)为变量的不确定性。
其中，SC为钻孔特征集合与地质类别相关性，N为特征个数，Avg(SUic)为所有钻孔特征与地质分类之间的相关性的平均值，Avg(SUij)为钻孔特征与钻孔特征之间的相关性的平均值。对于钻孔特征Xi、Xj两个特征与地质类别之间的共性信息为：
钻孔特征Xj在特征Xi上额外提供的信息比为：
对提取的每个钻孔特征计算与地质类别的互相关程度，根据互相关程度将选择出来的钻孔特征进行降序排序，对于排序的特征与类别之间关系的集合{SU1c,SU2c,…,SUic,SUjc,…}，其中SUic到SUjc之间的差值为Δ＝SUic-SUjc，当Δ的值为0时的钻孔特征所在位置为阈值点。该钻孔特征之前的钻孔特征为相关钻孔特征，该钻孔特征之后的钻孔特征则认定为不相关特征并被删除，得到钻孔特征个数为N1的集合S1，从而移除不相关的钻孔特征。
对排序集合中的每个特征Xi，选择Xi后的每个特征Xj，计算SUij和LCi,j，若SUij≥SC且LCi,j<α，α为预先设定的阈值，则说明Xj这个特征与Xi特征的关联性更强，且与类别之间的相关性不大，是可以被特征Xi替换的，所以Xj是冗余特征，应该被删除，从而得到钻孔分类特征集合。
对钻孔分类特征集合进行分类验证，建立建模区域分类模型，通过分类验证的过程，得到根据特征子集进行训练的分类模型。根据分类判断该钻孔数据的地质分类，从而对建模区域的钻孔数据进行分类，划分建模分类区域，获得高精度地质模型。
本发明实施例还公开了一种基于建模区域分类的三维地质建模设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序，以实现所述的基于建模区域分类的三维地质建模方法。
本发明实施例还公开了一种可读存储介质，用于保存计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的基于建模区域分类的三维地质建模方法。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于建模区域分类的三维地质建模方法，其特征在于，所述方法包括以下操作：
将建模区域内的钻孔数据作为分类特征，对每个钻孔特征计算其与地质类别的互相关程度，根据互相关程度将钻孔特征进行降序排序；
对序列中的特征，当相邻两个钻孔特征的差值为0时，移除该钻孔特征之后的不相关特征，并对移除后的钻孔特征集合计算集合与地质类别的相关性SC；
对于每个钻孔特征Xi和其后的每个钻孔特征Xj，计算特征Xj在特征Xi额外提供的置信度LCi,j以及两者之间的互相关程度SUij，若SUij≥SC且LCi,j<α,则剔除冗余钻孔特征Xj，得到钻孔分类特征集合；α为预先设定的阈值；
对钻孔分类特征集合进行分类验证，建立建模区域分类模型，根据钻孔数据的分类，对建模区域进行分类；
所述特征Xj在特征Xi额外提供的置信度LCi,j的计算公式为：
SUic为钻孔特征Xi与地质分类的互相关程度，SUjc为钻孔特征Xj与地质分类的互相关程度。
2.根据权利要求1所述的一种基于建模区域分类的三维地质建模方法，其特征在于，所述互相关程度的计算公式为：
其中，IG(Xi|Xj)为两个变量之间的相关程度；H(Xi)、H(Xj)为变量的不确定性。
3.根据权利要求1所述的一种基于建模区域分类的三维地质建模方法，其特征在于，所述集合与地质类别的相关性SC的计算公式为：
其中，SC为钻孔特征集合与地质类别相关性，N为特征个数，Avg(SUic)为所有钻孔特征与地质分类之间的相关性的平均值，Avg(SUij)为钻孔特征与钻孔特征之间的相关性的平均值。
4.一种基于建模区域分类的三维地质建模系统，其特征在于，所述系统包括：
钻孔互相关排序模块，用于将建模区域内的钻孔数据作为分类特征，对每个钻孔特征计算其与地质类别的互相关程度，根据互相关程度将钻孔特征进行降序排序；
钻孔不相关移除模块，用于对序列中的特征，当相邻两个钻孔特征的差值为0时，移除该钻孔特征之后的不相关特征，并对移除后的钻孔特征集合计算集合与地质类别的相关性SC；
钻孔特征集合获取模块，用于对于每个钻孔特征Xi和其后的每个钻孔特征Xj，计算特征Xj在特征Xi额外提供的信息比LCi,j以及两者之间的互相关程度SUij，若SUij≥SC且LCi,j<α,则剔除冗余钻孔特征Xj，得到钻孔分类特征集合；α为预先设定的阈值；
建模区域分类模块，用于对钻孔分类特征集合进行分类验证，建立建模区域分类模型，根据钻孔数据的分类，对建模区域进行分类；
所述特征Xj在特征Xi额外提供的置信度LCi,j的计算公式为：
SUic为钻孔特征Xi与地质分类的互相关程度，SUjc为钻孔特征Xj与地质分类的互相关程度。
5.根据权利要求4所述的一种基于建模区域分类的三维地质建模系统，其特征在于，所述互相关程度的计算公式为：
其中，IG(Xi|Xj)为两个变量之间的相关程度；H(Xi)、H(Xj)为变量的不确定性。
6.根据权利要求4所述的一种基于建模区域分类的三维地质建模系统，其特征在于，所述集合与地质类别的相关性SC的计算公式为：
其中，SC为钻孔特征集合与地质类别相关性，N为特征个数，Avg(SUic)为所有钻孔特征与地质分类之间的相关性的平均值，Avg(SUij)为钻孔特征与钻孔特征之间的相关性的平均值。
7.一种基于建模区域分类的三维地质建模设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序，以实现根据权利要求1至3任意一项所述的基于建模区域分类的三维地质建模方法。
8.一种可读存储介质，其特征在于，用于保存计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求1至3任意一项所述的基于建模区域分类的三维地质建模方法。
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