CN115619788A - 一种三维地质模型质量的自动化定量评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三维地质模型质量的自动化定量评价方法，包括如下步骤：通过虚拟钻孔的方式从三维地质模型中提取与验证钻孔相同位置的地层信息；对验证钻孔及其虚拟钻孔进行地层采样，并对比二者的地层岩性的一致性比对信息；计算每个验证孔的准确率，加权平均所有验证孔的准确率，确定整个三维地质模型的准确率；基于自动化算法程序，实现三维地质模型质量的定量化评价的自动化流程。本发明所述的一种三维地质模型质量的自动化定量评价方法建模自动化程度高，且能纳入到相关三维地质建模软件或者城市地质信息化平台。

Description

一种三维地质模型质量的自动化定量评价方法

技术领域

本发明属于地质建模技术领域，具体涉及一种三维地质模型质量的自动化定量评价方法。

背景技术

自从加拿大的Simon W. Houlding提出“三维地质模拟”概念以来，地质信息的三维可视化逐渐受到地质学者的重视，三维地质建模开始在矿产勘查、工程地质、地理信息技术（GIS）等相关领域成为研究的热点。目前，国际上已有不少三维地质建模方面的软件,其中比较有影响的有:GOCAD、EarthVision、Lynx、Vulcan、Surpac、M-icromine等。专业的三维地质建模软件的推广，有力地推动了三维地质建模研究的向前发展。

目前，大规模的三维地质建模工作已经在澳大利亚、美国、英国、德国、荷兰等国展开。随着我国城镇化建设的推进，给城市地质的研究提供新的挑战与机遇，城市地质逐渐进入了一个新的发展阶段，主要表现为：（1）由最初的单学科领域问题转变为多学科综合的最优决策问题；（2）研究范围由最初的单一城市扩展到多城市的大尺度地域；（3）愈发强调研究成果的表现性与易读性，以方便决策者与普通大众能够很轻易地获取相关的信息。因此，三维城市地质的研究逐渐成为城市地质研究的一个热点。随着我国“玻璃国土”计划的提出，以城市建设与管理“快速反应型”为特点的城市地质工作日益加强，利用现代信息技术和手段、以GIS为平台的数字化空间数据库,城市三维地质研究已成为现代城市地质工作新的主流工作模式。国内城市地质三维地质建模取得了一系列的成果，其中以上海、北京、南京、杭州等城市的三维地质建模型最为典型。

但是，城市地质三维地质建模工作处于“瓶颈”期。三维地质模型，特别是城市地质三维地质模型，目前尚处在“看”的阶段，很难基于三维地质模型进行专题模拟分析的推广应用。其中一个关键的制约因素就是无法对三维地质模型的模型质量确定一个很客观公正的评价结果，导致后期的模型应用无法进行不确定分析，从而无法判定其应用结果的正确性，这大大制约了三维地质模型的推广应用研究。目前，三维地质模型的质量评价主要还是以定性评价为主，主要的技术方案是基于行业专家的知识与经验，利用少量的钻孔或者剖面数据与相近位置的模型数据进行比对，确定模型质量的定性评价结论。这种定性的三维地质模型质量评价思路一般对于模型是否能够有效展示地层的空间展布特征具有指导意义，但是很难为模型的模拟分析等应用提供参考。

本发明基于数理统计理论构造一种三维地质模型质量的定量化评价方法，本发明能实现整个三维地质模型质量的定量化评价流程的自动化，具有较高的自动化程度和效率。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题是提供一种三维地质模型质量的自动化定量评价方法。

本发明的三维地质模型质量的自动化定量评价方法，包括如下步骤：

S1，通过虚拟钻孔的方式从三维地质模型中提取与验证钻孔相同位置的地层信息；

S2，对验证钻孔及其虚拟钻孔进行地层采样，并对比二者的地层岩性的一致性比对信息；

S3，计算每个验证孔的准确率，加权平均所有验证孔的准确率，确定整个三维地质模型的准确率；

S4，基于自动化算法程序，实现三维地质模型质量的定量化评价的自动化流程。

进一步的，步骤S1中的具体过程包括：

S101，从建模钻孔中按照钻孔分布密度均匀筛选出一定比例（一般约为10%左右）的钻孔作为验证孔A（总数为a），以表征该位置的底层信息；

S102，在验证孔对应的位置提取虚拟钻孔B（总数为q）。

进一步的，步骤S2中验证钻孔及其虚拟钻孔进行地层采样的具体步骤：

S201，每个验证孔

和对应的虚拟钻孔

，从孔顶开始向下，按照一定的间距n（采样间距）进行采样；

S202，地层采样至其中任意一个孔的孔底就停止采样，采样数为

；

S203，对于矢量模型，采样间距应当小于模型中最薄地层的厚度，一般采样间隔的大小为研究区最薄地层厚度的1/3；

S204，对于栅格模型，采样间距应当为栅格单元的垂向大小，采样范围以验证孔与虚拟钻孔二者之间的井深最浅的。

进一步的，步骤S2中对比地层岩性的一致性比对信息的具体步骤：

S211，对比分析每一个采样位置验证钻孔与虚拟钻孔地层的一致性；

S212，汇总统计一致性总数为M _i ，不一致的总数为N _i ,有r _i =M _i +N _i 。

进一步的，步骤S3中确定整个三维地质模型的准确率的具体步骤：

S301，利用加权平均的方式汇总模型内所有验证钻孔的准确率统计结果，获取三维地质模型的定量化评价结果C，如下所示，

式中，i表示验证钻孔序号，q表示三维地质模型的验证钻孔总数，k _i 表示验证钻孔i在整个模型验证中的权重，根据其重要程度分配，a表示共有a个验证钻孔；

S302，通常默认所有的验证钻孔在三维地质模型质量评价过程中的重要程度相同，三维地质模型的定量化评价结果C：

。

进一步的，步骤S4中实现三维地质模型质量的定量化评价的自动化流程的具体步骤：

S401，考虑到建模数据分布的不均匀性，在三维地质建模和模型质量评价阶段采取分区评价（建模）的方式，将研究区划分为不同的工区；

S402，分别对每个工区的三维地质模型质量进行评价，然后将每个工区模型质量的定量化评价结果作为元数据存储至该工区模型中；

S403，基于三维地质模型质量定量化评价的自动化算法程序，完成三维地质模型质量的自动化评定。

本发明的上述技术方案，相比现有技术具有以下优点：

目前三维地质模型的质量评价方法主要以定性评价为主，其评价结果依赖于专家的知识与经验，主观随意性强，导致模型质量评价结果往往不够客观，参考性较差；同时，整个评价过程主要以人工比对为主，无法实现自动化、批量化的三维地质模型评价流程，导致整个评价工作的效率较低。本发明通过引入数理统计的相关理论，解决了三维地质模型质量评价一直以来的由于缺乏严谨数学基础导致评价结果不客观的问题；通过地层采样的方式，建立模型虚拟钻孔与验证钻孔的地层自动化比对，从而解决三维地质模型质量评价的自动化流程。

附图说明

图1是本发明实施例提供的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的验证钻孔筛选原理示意图；

图3是本发明实施例提供的基于地层采样的三维地质模型定量化评价的基本原理示意图；

图4是本发明实施例提供的基于统计验证孔与其虚拟孔中相同位置上相同地层的厚度进行评价的基本原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本实施例的一种三维地质模型质量的自动化定量评价方法，如图1和图3所示，在图3中，A、B、C、D代表四种地层岩性。

具体地，本实施例包括如下步骤

S1，通过虚拟钻孔的方式从三维地质模型中提取与验证钻孔相同位置的地层信息，具体包括：

S101，从建模钻孔中按照钻孔分布密度均匀筛选出10%的钻孔作为验证孔A，以表征该位置的底层信息，验证钻孔筛选方案如图2所示；

S102，在验证孔对应的位置提取虚拟钻孔B。

S2，对验证钻孔及其虚拟钻孔进行地层采样，并对比二者的地层岩性的一致性比对信息。

步骤S2中验证钻孔及其虚拟钻孔进行地层采样的具体步骤，如图3所示：

S201，每个验证孔

和对应的虚拟钻孔

，从孔顶开始向下，按照一定的间距n（采样间距）进行采样；

S202，地层采样至其中任意一个孔的孔底就停止采样，采样数为

；

S203，对于矢量模型，采样间距应当小于模型中最薄地层的厚度，一般采样间隔的大小为研究区最薄地层厚度的1/3；

S204，对于栅格模型，采样间距应当为栅格单元的垂向大小，采样范围以验证孔与虚拟钻孔二者之间的井深最浅的。

进一步的，步骤S2中对比地层岩性的一致性比对信息的具体步骤：

S211，对比分析每一个采样位置验证钻孔与虚拟钻孔地层的一致性；

S212，汇总统计一致性总数为M _i ，不一致的总数为N _i ,有r _i =M _i +N _i 。

S3，计算每个验证孔的准确率，加权平均所有验证孔的准确率，确定整个三维地质模型的准确率，具体包括：

S301，利用加权平均的方式汇总模型内所有验证钻孔的准确率统计结果，获取三维地质模型的定量化评价结果C，如下所示，

式中，i表示验证钻孔序号，q表示三维地质模型的验证钻孔总数，k _i 表示验证钻孔i在整个模型验证中的权重，根据其重要程度分配，a表示共有a个验证钻孔；

通常默认所有的验证钻孔在三维地质模型质量评价过程中的重要程度相同，三维地质模型的定量化评价结果C可以等效为：

。

S4，基于自动化算法程序，实现三维地质模型质量的定量化评价的自动化流程，具体包括：

S401，考虑到建模数据分布的不均匀性，在三维地质建模和模型质量评价阶段采取分区评价（建模）的方式，将研究区划分为不同的工区；

S402，分别对每个工区的三维地质模型质量进行评价，然后将每个工区模型质量的定量化评价结果作为元数据存储至该工区模型中；

S403，基于三维地质模型质量定量化评价的自动化算法程序，完成三维地质模型质量的自动化评定。

实施例二

本实施例与实施例一的不同之处在于：实施例一是基于地层采样的角度执行评定过程。

而本实施例是基于统计验证孔与其虚拟孔中相同位置上相同地层的厚度进行评定，在实施例一的基础上进行取样，并根据图4所示，其中，A、B、C、D代表四种地层岩性，M1、M2、M3、M4分别表示再相同埋深位置验证钻孔与虚拟钻孔中地层A、B、C、D一种的厚度，N1、N2、N3分别表示在相同埋深位置验证钻孔与虚拟钻孔中地层不一致的厚度。

然后通过统计验证钻孔与其对应的虚拟钻孔在相同埋深的地层的一致性情况，统计所有地层一致的厚度

，以及所有地层不一致的厚度

，于是三维地质模型在该验证孔位置的模型精度为：

然后，利用加权平均的方式汇总模型内所有验证钻孔的准确率统计结果，获取三维地质模型的定量化评价结果

:

（

=1,2,3…

） （2）

式中，

表示验证钻孔序号，

表示三维地质模型的验证钻孔总数，

表示验证钻孔

在整个模型验证中的权重，根据其重要程度分配，有

。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种三维地质模型质量的自动化定量评价方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，通过虚拟钻孔的方式从三维地质模型中提取与验证钻孔相同位置的地层信息；

S2，对验证钻孔及其虚拟钻孔进行地层采样，并对比二者的地层岩性的一致性比对信息；

S3，计算每个验证孔的准确率，加权平均所有验证孔的准确率，确定整个三维地质模型的准确率；

S4，基于自动化算法程序，实现三维地质模型质量的定量化评价的自动化流程。

2.根据权利要求1中所述的一种三维地质模型质量的自动化定量评价方法，其特征在于，步骤S1中的具体过程包括：

S101，从建模钻孔中按照钻孔分布密度均匀筛选出预定比例的钻孔作为验证孔A，以表征该位置的底层信息；

S102，在验证孔对应的位置提取虚拟钻孔B。

3.根据权利要求2中所述的一种三维地质模型质量的自动化定量评价方法，其特征在于，步骤S2中，验证钻孔及其虚拟钻孔进行地层采样的具体步骤：

S201，每个验证孔

和对应的虚拟钻孔

，从孔顶开始向下，按照一定的采样间距n进行采样；

S202，地层采样至其中任意一个孔的孔底时停止采样，采样数为

；

S203，对于矢量模型，采样间距应当小于模型中最薄地层的厚度，一般采样间隔的大小为研究区最薄地层厚度的1/3；

S204，对于栅格模型，采样间距应当为栅格单元的垂向大小，采样范围以验证孔与虚拟钻孔二者之间的井深最浅的。

4.根据权利要求3中所述的一种三维地质模型质量的自动化定量评价方法，其特征在于，步骤S2中，对比地层岩性的一致性比对信息的具体步骤：

S211，对比分析每一个采样位置验证钻孔与虚拟钻孔地层的一致性；

S212，汇总统计一致性总数为M _i ，不一致的总数为N _i ,有r _i =M _i +N _i 。

5.根据权利要求4中所述的一种三维地质模型质量的自动化定量评价方法，其特征在于，步骤S3中，计算每个验证孔的准确率的具体公式如下：

；

式中，c _i 为验证钻孔i位置的三维地质模型的正确率。

6.根据权利要求5中所述的一种三维地质模型质量的自动化定量评价方法，其特征在于，步骤S3中，确定整个三维地质模型的准确率的具体步骤：

利用加权平均的方式汇总模型内所有验证钻孔的准确率统计结果，获取三维地质模型的定量化评价结果C，如下所示，

式中，i表示验证钻孔序号，q表示三维地质模型的验证钻孔总数，k _i 表示验证钻孔i在整个模型验证中的权重，根据其重要程度分配，a表示共有a个验证钻孔。

7.根据权利要求6中所述的一种三维地质模型质量的自动化定量评价方法，其特征在于，步骤S4中，实现三维地质模型质量的定量化评价的自动化流程的具体步骤：

S401，考虑到建模数据分布的不均匀性，在三维地质建模和模型质量评价阶段采取分区评价（建模）的方式，将研究区划分为不同的工区；

S402，分别对每个工区的三维地质模型质量进行评价，然后将每个工区模型质量的定量化评价结果作为元数据存储至该工区模型中；

S403，基于三维地质模型质量定量化评价的自动化算法程序，完成三维地质模型质量的自动化评定。

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