基于稀疏钻孔点的三维地质建模方法
基于稀疏钻孔点的三维地质建模方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种煤矿地质的三维地质建模方法，特别是一种基于稀疏钻孔点的三 维地质建模方法。
【背景技术】
[0002] 地质体的真三维建模成为地质研宄的热门领域，尤其是矿山地质体。基于钻孔数 据的三维地质建模技术最为常见，三维地质建模较为直接、有效、完整的反映了地质地层信 息。但是，由于历史原因，传统的钻孔数据相对稀少且勘探的目的迥异，三维地质建模的数 据质量不足，而重新设计勘探钻孔又耗时耗资过多，所以现有稀疏钻孔点的建模不能满足 矿山地质体研宄的需要。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是要提供一种基于稀疏钻孔点的三维地质建模方法，解决现有稀疏 钻孔点的建模不能满足矿山地质体研宄的需要的问题。
[0004] 本发明的目的是这样实现的：该三维地质建模方法：
[0005] 1、构建钻孔数据库，提取相应底层信息，产生完整钻层与不完整钻层的对比图，并 规划在缺失的钻孔下纵向虚拟延伸，具体是使用设定点的插值算法；
[0006] 2、基于勘探线剖面图，地质勘探线剖面图是地质勘探线剖面空间要素按一定比 例尺的缩影，是现有最常见的矿区勘探资料之一，根据地质工程人员研宄地层走势的勘探 资料，设定横向虚拟钻孔的标记点，并以此坐标作为插值的输入参数形成整个钻孔；
[0007] 3、根据实测和虚拟的钻孔，利用地质工程人员的地质学知识划分地层，然后关联 各层所属的钻孔钻层，然后选取插值算法形成一定粒度的地层模型，进而组成整个地质体 丰旲型；
[0008] 4、针对以上构建的模型，运用交叉检验作为一种统计思路检验模型的精确度，
[0010] 其中，为通过模型预测的结果，yi为用标准方法测定的结果，y^为yi的平均值， M为建模用的样品数；交叉验证均方根误差（RMSECV)和预测均方根误差（RMSEP)也是一个 整体评价指标，是检验模型稳定性的一个统计指标；当RMSEP远大于RMSECV时，建模样品的 代表性差、模型信息拟和不够或过拟和；当RMSEP远小于RMSECV时，验证样品代表性差；
[0011] 5、以某一地层的等值线图为参照，对比模型的相应地层数据，统计相似性，并结合 步骤4中的结果，推断相应位置是否具有突变构造，如果有则修正模型的源数据区，并进行 相同步骤的再次验证，直到模型修改到合理的可信度区间。
[0012] 上述方案针对处理稀疏钻孔点造成的数据质量不足，进而模型可信度低的问题， 采用两种思维进行处理，一种是基于正向思维，即通过利用非钻孔数据或者利用合理的虚 拟和插值方法弥补源数据不足；另外一种是基于反向思维，即在构建好的模型上通过交叉 检验或者异构数据源的统计思路去修正模型，以提高建模质量。解决了现有稀疏钻孔点的 建模不能满足矿山地质体研宄的需要的问题，达到了本发明的目的。
[0013] 主要优点如下：
[0014] 1.模型构建过程在稀疏钻孔点的大背景下，做到了融入其他非钻孔资料，并通过 一定方式合理地虚拟了缺失钻孔数据。
[0015] 2.针对可能构建模型的误差，不依赖旧有的勘探资料，提出了基于统计的判别突 变构造方法，使模型的构建质量提升。
【附图说明】：
[0016] 图1是本发明的完整钻层与不完整钻层对比图。
[0017] 图2是本发明的横向钻孔扩展示意图。
【具体实施方式】
[0018] 实施例1 :该三维地质建模方法：
[0019] 1、构建钻孔数据库，提取相应底层信息，产生完整钻层与不完整钻层的对比图，并 规划在缺失的钻孔下纵向虚拟延伸，具体是使用设定点的插值算法；
[0020] 2、基于勘探线剖面图，地质勘探线剖面图是地质勘探线剖面空间要素按一定比 例尺的缩影，是现有最常见的矿区勘探资料之一，根据地质工程人员研宄地层走势的勘探 资料，设定横向虚拟钻孔的标记点，并以此坐标作为插值的输入参数形成整个钻孔；
[0021] 3、根据实测和虚拟的钻孔，利用地质工程人员的地质学知识划分地层，然后关联 各层所属的钻孔钻层，然后选取插值算法形成一定粒度的地层模型，进而组成成整个地质 体模型；
[0022] 4、针对以上构建的模型，运用交叉检验作为一种统计思路检验模型的精确度，
[0024] 其中，为通过模型预测的结果，yi为用标准方法测定的结果，y^为yi的平均值， M为建模用的样品数；交叉验证均方根误差（RMSECV)和预测均方根误差（RMSEP)也是一个 整体评价指标，是检验模型稳定性的一个统计指标；当RMSEP远大于RMSECV时，建模样品的 代表性差、模型信息拟和不够或过拟和；当RMSEP远小于RMSECV时，验证样品代表性差；
[0025] 5、以某一地层的等值线图为参照，对比模型的相应地层数据，统计相似性，并结合 步骤4中的结果，推断相应位置是否具有突变构造，如果有则修正模型的源数据区，并进行 相同步骤的再次验证，直到模型修改到合理的可信度区间。
[0026] 在采用该方法时，先要对钻孔数据库信息进行整理。基于整理的信息设定需要纵 向虚拟延长的钻孔，并根据剖面数据和地层数据，设计横向的虚拟钻孔。最后基于交叉或者 非钻孔资料，用基于统计的突变地质构造的判别不断修正完善模型的可信度低的区域。
[0027] 图1为完整钻层与不完整钻层对比图；图中梯形线是最深地层数（左刻度），呈递 增（因为数据集是以层数排序的）。锯齿线为其最深下底到整个模型下界的距离差（右刻 度），整体呈下降趋势。最下一行数值（下刻度）是钻孔的标识号，即每个钻孔有最深层数 和下界距离两个数据。
[0028] 图2为横向钻孔扩展示意；图中方点为各地层与钻孔的交叉点，或者说标记点。虚 垂线为虚拟钻孔，实垂线为实际钻孔，A点是预估的地层分界点，作为虚拟钻孔的插值信息 输入点。
【主权项】
1. 一种基于稀疏钻孔点的三维地质建模方法，其特征是： (1) 、构建钻孔数据库，提取相应底层信息，产生完整钻层与不完整钻层的对比图，并规 划在缺失的钻孔下纵向虚拟延伸，具体是使用设定点的插值算法； (2) 、基于勘探线剖面图，地质勘探线剖面图是地质勘探线剖面空间要素按一定比例 尺的缩影，是现有最常见的矿区勘探资料之一，根据地质工程人员研宄地层走势的勘探资 料，设定横向虚拟钻孔的标记点，并以此坐标作为插值的输入参数形成整个钻孔； (3) 、根据实测和虚拟的钻孔，利用地质工程人员的地质学知识划分地层，然后关联各 层所属的钻孔钻层，然后选取插值算法形成一定粒度的地层模型，进而组成成整个地质体 模型。 (4) 、针对以上构建的模型，运用交叉检验作为一种统计思路检验模型的精确度，其中，λ为通过模型预测的结果，Yi为用标准方法测定的结果，y ">为y i的平均值，M为 建模用的样品数；交叉验证均方根误差（RMSECV)和预测均方根误差（RMSEP)也是一个整体 评价指标，是检验模型稳定性的一个统计指标；当RMSEP远大于RMSECV时，建模样品的代表 性差、模型信息拟和不够或过拟和；当RMSEP远小于RMSECV时，验证样品代表性差； (5) 、以某一地层的等值线图为参照，对比模型的相应地层数据，统计相似性，并结合步 骤4中的结果，推断相应位置是否具有突变构造，如果有则修正模型的源数据区，并进行相 同步骤的再次验证，直到模型修改到合理的可信度区间。
【专利摘要】一种基于稀疏钻孔点的三维地质建模方法，属于煤矿地质的三维地质建模方法。建模方法：1、构建钻孔数据库，提取相应底层信息，产生完整钻层与不完整钻层的对比图，使用固定点的插值算法；2、基于勘探线剖面图，根据地层走势的勘探资料，设定横向虚拟钻孔的标记点，并以此坐标作为插值的输入参数形成整个钻孔；3.根据已构建的模型，运用交叉检验作为一种统计思路检验模型的精确度；4.以某一地层的等值线图为参照，对比模型的相应地层数据，统计相似性，直到模型修改到合理的可信度区间。模型构建过程在稀疏钻孔点的大背景下，做到了融入其他非钻孔资料，虚拟缺失钻孔数据，针对可能构建模型的误差，判别突变构造方法，使模型的构建质量提升。
【IPC分类】G06T17/05
【公开号】CN104899928
【申请号】CN201510254716
【发明人】陈伟, 王惠, 蔡斌, 王珂
【申请人】中国矿业大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月18日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种煤矿地质的三维地质建模方法，特别是一种基于稀疏钻孔点的三 维地质建模方法。
【背景技术】
[0002] 地质体的真三维建模成为地质研宄的热门领域，尤其是矿山地质体。基于钻孔数 据的三维地质建模技术最为常见，三维地质建模较为直接、有效、完整的反映了地质地层信 息。但是，由于历史原因，传统的钻孔数据相对稀少且勘探的目的迥异，三维地质建模的数 据质量不足，而重新设计勘探钻孔又耗时耗资过多，所以现有稀疏钻孔点的建模不能满足 矿山地质体研宄的需要。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是要提供一种基于稀疏钻孔点的三维地质建模方法，解决现有稀疏 钻孔点的建模不能满足矿山地质体研宄的需要的问题。
[0004] 本发明的目的是这样实现的：该三维地质建模方法：
[0005] 1、构建钻孔数据库，提取相应底层信息，产生完整钻层与不完整钻层的对比图，并 规划在缺失的钻孔下纵向虚拟延伸，具体是使用设定点的插值算法；
[0006] 2、基于勘探线剖面图，地质勘探线剖面图是地质勘探线剖面空间要素按一定比 例尺的缩影，是现有最常见的矿区勘探资料之一，根据地质工程人员研宄地层走势的勘探 资料，设定横向虚拟钻孔的标记点，并以此坐标作为插值的输入参数形成整个钻孔；
[0007] 3、根据实测和虚拟的钻孔，利用地质工程人员的地质学知识划分地层，然后关联 各层所属的钻孔钻层，然后选取插值算法形成一定粒度的地层模型，进而组成整个地质体 丰旲型；
[0008] 4、针对以上构建的模型，运用交叉检验作为一种统计思路检验模型的精确度，
[0010] 其中，为通过模型预测的结果，yi为用标准方法测定的结果，y^为yi的平均值， M为建模用的样品数；交叉验证均方根误差（RMSECV)和预测均方根误差（RMSEP)也是一个 整体评价指标，是检验模型稳定性的一个统计指标；当RMSEP远大于RMSECV时，建模样品的 代表性差、模型信息拟和不够或过拟和；当RMSEP远小于RMSECV时，验证样品代表性差；
[0011] 5、以某一地层的等值线图为参照，对比模型的相应地层数据，统计相似性，并结合 步骤4中的结果，推断相应位置是否具有突变构造，如果有则修正模型的源数据区，并进行 相同步骤的再次验证，直到模型修改到合理的可信度区间。
[0012] 上述方案针对处理稀疏钻孔点造成的数据质量不足，进而模型可信度低的问题， 采用两种思维进行处理，一种是基于正向思维，即通过利用非钻孔数据或者利用合理的虚 拟和插值方法弥补源数据不足；另外一种是基于反向思维，即在构建好的模型上通过交叉 检验或者异构数据源的统计思路去修正模型，以提高建模质量。解决了现有稀疏钻孔点的 建模不能满足矿山地质体研宄的需要的问题，达到了本发明的目的。
[0013] 主要优点如下：
[0014] 1.模型构建过程在稀疏钻孔点的大背景下，做到了融入其他非钻孔资料，并通过 一定方式合理地虚拟了缺失钻孔数据。
[0015] 2.针对可能构建模型的误差，不依赖旧有的勘探资料，提出了基于统计的判别突 变构造方法，使模型的构建质量提升。
【附图说明】：
[0016] 图1是本发明的完整钻层与不完整钻层对比图。
[0017] 图2是本发明的横向钻孔扩展示意图。
【具体实施方式】
[0018] 实施例1 :该三维地质建模方法：
[0019] 1、构建钻孔数据库，提取相应底层信息，产生完整钻层与不完整钻层的对比图，并 规划在缺失的钻孔下纵向虚拟延伸，具体是使用设定点的插值算法；
[0020] 2、基于勘探线剖面图，地质勘探线剖面图是地质勘探线剖面空间要素按一定比 例尺的缩影，是现有最常见的矿区勘探资料之一，根据地质工程人员研宄地层走势的勘探 资料，设定横向虚拟钻孔的标记点，并以此坐标作为插值的输入参数形成整个钻孔；
[0021] 3、根据实测和虚拟的钻孔，利用地质工程人员的地质学知识划分地层，然后关联 各层所属的钻孔钻层，然后选取插值算法形成一定粒度的地层模型，进而组成成整个地质 体模型；
[0022] 4、针对以上构建的模型，运用交叉检验作为一种统计思路检验模型的精确度，
[0024] 其中，为通过模型预测的结果，yi为用标准方法测定的结果，y^为yi的平均值， M为建模用的样品数；交叉验证均方根误差（RMSECV)和预测均方根误差（RMSEP)也是一个 整体评价指标，是检验模型稳定性的一个统计指标；当RMSEP远大于RMSECV时，建模样品的 代表性差、模型信息拟和不够或过拟和；当RMSEP远小于RMSECV时，验证样品代表性差；
[0025] 5、以某一地层的等值线图为参照，对比模型的相应地层数据，统计相似性，并结合 步骤4中的结果，推断相应位置是否具有突变构造，如果有则修正模型的源数据区，并进行 相同步骤的再次验证，直到模型修改到合理的可信度区间。
[0026] 在采用该方法时，先要对钻孔数据库信息进行整理。基于整理的信息设定需要纵 向虚拟延长的钻孔，并根据剖面数据和地层数据，设计横向的虚拟钻孔。最后基于交叉或者 非钻孔资料，用基于统计的突变地质构造的判别不断修正完善模型的可信度低的区域。
[0027] 图1为完整钻层与不完整钻层对比图；图中梯形线是最深地层数（左刻度），呈递 增（因为数据集是以层数排序的）。锯齿线为其最深下底到整个模型下界的距离差（右刻 度），整体呈下降趋势。最下一行数值（下刻度）是钻孔的标识号，即每个钻孔有最深层数 和下界距离两个数据。
[0028] 图2为横向钻孔扩展示意；图中方点为各地层与钻孔的交叉点，或者说标记点。虚 垂线为虚拟钻孔，实垂线为实际钻孔，A点是预估的地层分界点，作为虚拟钻孔的插值信息 输入点。
【主权项】
1. 一种基于稀疏钻孔点的三维地质建模方法，其特征是： (1) 、构建钻孔数据库，提取相应底层信息，产生完整钻层与不完整钻层的对比图，并规 划在缺失的钻孔下纵向虚拟延伸，具体是使用设定点的插值算法； (2) 、基于勘探线剖面图，地质勘探线剖面图是地质勘探线剖面空间要素按一定比例 尺的缩影，是现有最常见的矿区勘探资料之一，根据地质工程人员研宄地层走势的勘探资 料，设定横向虚拟钻孔的标记点，并以此坐标作为插值的输入参数形成整个钻孔； (3) 、根据实测和虚拟的钻孔，利用地质工程人员的地质学知识划分地层，然后关联各 层所属的钻孔钻层，然后选取插值算法形成一定粒度的地层模型，进而组成成整个地质体 模型。 (4) 、针对以上构建的模型，运用交叉检验作为一种统计思路检验模型的精确度，其中，λ为通过模型预测的结果，Yi为用标准方法测定的结果，y ">为y i的平均值，M为 建模用的样品数；交叉验证均方根误差（RMSECV)和预测均方根误差（RMSEP)也是一个整体 评价指标，是检验模型稳定性的一个统计指标；当RMSEP远大于RMSECV时，建模样品的代表 性差、模型信息拟和不够或过拟和；当RMSEP远小于RMSECV时，验证样品代表性差； (5) 、以某一地层的等值线图为参照，对比模型的相应地层数据，统计相似性，并结合步 骤4中的结果，推断相应位置是否具有突变构造，如果有则修正模型的源数据区，并进行相 同步骤的再次验证，直到模型修改到合理的可信度区间。
【专利摘要】一种基于稀疏钻孔点的三维地质建模方法，属于煤矿地质的三维地质建模方法。建模方法：1、构建钻孔数据库，提取相应底层信息，产生完整钻层与不完整钻层的对比图，使用固定点的插值算法；2、基于勘探线剖面图，根据地层走势的勘探资料，设定横向虚拟钻孔的标记点，并以此坐标作为插值的输入参数形成整个钻孔；3.根据已构建的模型，运用交叉检验作为一种统计思路检验模型的精确度；4.以某一地层的等值线图为参照，对比模型的相应地层数据，统计相似性，直到模型修改到合理的可信度区间。模型构建过程在稀疏钻孔点的大背景下，做到了融入其他非钻孔资料，虚拟缺失钻孔数据，针对可能构建模型的误差，判别突变构造方法，使模型的构建质量提升。
【IPC分类】G06T17/05
【公开号】CN104899928
【申请号】CN201510254716
【发明人】陈伟, 王惠, 蔡斌, 王珂
【申请人】中国矿业大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月18日
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