基于多点地质统计的地质属性预测方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010740254.2 (22)申请日 2020.07.28 (71)申请人 中交广州航道局有限公司 地址 510000 广东省广州市海珠区沥滘路 298号 (72)发明人 王权詹锐彪廖曾平钟旭华 杨振华马定强殷达杨秀武 褚泽新喻明杰 (74)专利代理机构 广州市律帆知识产权代理事 务所(普通合伙) 44614 代理人 王园园 (51)Int.Cl. G06F 17/18(2006.01) G06K 9/62(2006.01) (54)发明名称 基于多点地质统计的地质属性预。

2、测方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于多点地质统计的地质 属性预测方法， 包括以下步骤： 导入各个实际地 质勘探点的观测数据， 观测数据至少包括每个实 际地质勘探点的三维坐标及相应的地质属性； 输 入查询点的三维坐标， 根据Voronoi算法或基于 欧氏距离的包络圆算法来判别所述查询点的空 间邻接关系图； 确认查询点的邻接点， 邻接点为 落入所述空间邻接关系图内的实际地质勘探点； 计算出每个邻接点处的三维地质属性的概率分 布； 采用加权算法及权值函数对所有邻接点的概 率分布加权求和， 得到查询点处的三维地质属性 概率分布函数； 依据概率分布函数， 确定查询点 处三维地质属性的极大似然估计并得。

3、出输入点 的地质属性。 该方法原理简单、 修改维护方便， 便 于一线从业人员使用。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 112016048 A 2020.12.01 CN 112016048 A 1.一种基于多点地质统计的地质属性预测方法， 其特征在于， 包括以下步骤： S1： 导入各个实际地质勘探点的观测数据， 所述观测数据至少包括每个实际地质勘探 点的三维坐标及与该三维坐标对应的地质属性； S2： 输入查询点的三维坐标， 根据Voronoi算法或基于欧氏距离的包络圆算法来判别所 述查询点的空间邻接关系边界； S3:确认查询点的邻接点， 所述邻接点为落入所述空间邻接关系边界内的实际地。

4、质勘 探点； S4:计算出每个邻接点处的三维地质属性的概率分布； S5:采用加权算法及权值函数对所有邻接点的概率分布加权求和， 得到查询点处的三 维地质属性概率分布函数； S6:依据S5步骤中的概率分布函数， 确定查询点处三维地质属性的极大似然估计并得 出输入点的地质属性。 2.根据权利要求1所述的基于多点地质统计的地质属性预测方法， 其特征在于， 在S1步 骤中， 通过钻孔物探的方式来获取各个实际地质勘探点的观测数据。 3.根据权利要求2所述的基于多点地质统计的地质属性预测方法， 其特征在于， 在S2步 骤中， 将实际地质勘探点的三维坐标投影到XY水平面上形成投影点， 然后在XY水平面内比 。

5、较投影点间的邻接关系。 4.根据权利要求2所述的基于多点地质统计的地质属性预测方法， 其特征在于， 在S4步 骤中， 在待计算邻接点周边设定检索区间， 计算在检索区间内邻接点的地质属性的概率分 布。 5.根据权利要求4所述的基于多点地质统计的地质属性预测方法， 其特征在于， 设定检 索半径 ， 查询点处高程为z， 检索区间为z- ， z+ ， 计算邻接点检索区间内的地质属性的 概率分布Pij， 其中Pijhj/2 ， hj为邻接点检索区间z- ， z+ 内同类地质对应的土层 厚度之和， i为1至n中的任一自然数， n为邻接点的总数量， j为在邻接点检索区间z- ， z+ 内不同的地质类别代号。。

6、 6.根据权利要求5所述的基于多点地质统计的地质属性预测方法， 其特征在于， 当检索 区间超出钻孔揭示区间时， 超出部分的地质类型代号识别为 “null” 。 7.根据权利要求5所述的基于多点地质统计的地质属性预测方法， 其特征在于， 在S5步 骤中， 采取反距离加权算法， 权值函数为wiD/di， 其中， di为第i个邻接点到查询点在XY水 平面上的投影距离，查询点处的不同 地质类别的概率分布PjwiPij。 8.根据权利要求7所述的基于多点地质统计的地质属性预测方法， 其特征在于， 在S6步 骤中， 选取最大的概率分布Pj， 并输出对应的地质类别代号， 得出查询点的地质属性。 权利要求书 。

7、1/1 页 2 CN 112016048 A 2 基于多点地质统计的地质属性预测方法 技术领域 0001 本发明涉及三维地质建模技术领域， 特别涉及一种基于多点地质统计的地质属性 预测方法。 背景技术 0002 三维地质信息是一类空间相关变量， 经典的空间相关变量估计方法主要由变差函 数法和克里金估计以及这两种方法的变体组成。 变差函数是对变量的空间相关性进行定量 化描述的主要工具， 一般用曲线来表示， 描述该曲线的主要参数有变程、 块金值、 基台值等。 变差函数只能描述两点之间的统计特性， 因此， 难于表征具有复杂空间结构和几何形态的 地质体。 常用的理论变差函数模型有球状模型、 指数模型、。

8、 高斯模型等。 克里金估计是一种 进行局部估计的方法。 它所提供的是区域化变量在一个局部区域的平均值的最佳估计量， 即最优(估计方差最小)、 无偏(估计误差的数学期望为零)的估计。 0003 有一些专业的地质分析商业程序为此开发了相关的功能模块和二次开发自定义 接口， 但这些分析建模工作专业性较强、 工作量大， 对大多数一线从业人员而言是个严峻的 挑战。 发明内容 0004 本发明的目的在于提出一种基于多点地质统计的地质属性预测方法， 其原理简 单、 修改维护方便， 便于一线从业人员使用。 0005 为实现本发明的目的， 采取的技术方案是： 0006 一种基于多点地质统计的地质属性预测方法， 。

9、包括以下步骤： 0007 S1： 导入各个实际地质勘探点的观测数据， 所述观测数据至少包括每个实际地质 勘探点的三维坐标及与该三维坐标对应的地质属性； 0008 S2： 输入查询点的三维坐标， 根据Voronoi算法或基于欧氏距离的包络圆算法来判 别所述查询点的空间邻接关系边界； 0009 S3:确认查询点的邻接点， 所述邻接点为落入所述空间邻接关系边界内的实际地 质勘探点； 0010 S4:计算出每个邻接点处的三维地质属性的概率分布； 0011 S5:采用加权算法及权值函数对所有邻接点的概率分布加权求和， 得到查询点处 的三维地质属性概率分布函数； 0012 S6:依据S5步骤中的概率分布函。

10、数， 确定查询点处三维地质属性的极大似然估计 并得出输入点的地质属性。 0013 进一步的是， 在S1步骤中， 通过钻孔物探的方式来获取各个实际地质勘探点的观 测数据。 0014 进一步的是， 在S2步骤中， 将实际地质勘探点的三维坐标投影到XY水平面上形成 投影点， 然后在XY水平面内比较投影点间的邻接关系。 说明书 1/4 页 3 CN 112016048 A 3 0015 进一步的是， 在S4步骤中， 在待计算邻接点周边设定检索区间， 计算在检索区间内 邻接点的地质属性的概率分布。 0016 进一步的是， 在S4步骤中， 设定检索半径 ， 查询点处高程为z， 检索区间为z- ， z+ ，。

11、 计算邻接点检索区间内的地质属性的概率分布Pij， 其中Pijhj/2 ， hj为邻接点高 程区间z- ， z+ 内同类地质对应的土层厚度之和， i为1至n中的任一自然数， n为邻接点的 总数量， j为在邻接点检索区间z- ， z+ 内不同的地质类别代号。 0017 进一步的是， 在S4步骤中， 当检索区间超出钻孔揭示区间时， 超出部分的地质类别 代号识别为 “null” 。 0018 进一步的是， 在S5步骤中， 采取反距离加权算法， 权值函数为wiD/di， 其中， di为 第i个邻接点到查询点在XY水平面上的投影距离， 查询点处的不同地质类别的概率分 布PjwiPij。 0019 进一步。

12、的是， 在S6步骤中， 选取最大的概率分布Pj， 并输出对应的地质类别代号， 得出查询点的地质属性。 0020 与现有技术相比， 本发明具有以下有益效果： 0021 本发明不仅综合考虑了地质勘探数据的空间分布关系， 使得预测结果可靠可信， 同时采取了模块化设计， 各个步骤的实施方法可用函数单独调用、 替换， 便于修改维护， 既 能满足一般工程技术人员的业务需求， 又可供资深研究人员测试、 开发前沿研究方法。 附图说明 0022 图1是本发明实施例基于多点地质统计的地质属性预测方法的流程示意图； 0023 图2是本发明实施例应用Voronoi算法确定数据点平面内邻接关系示意图； 0024 图3是。

13、本发明实施例地质钻孔土层分层的概率分布计算示意图。 0025 附图标记说明： 0026 10.实际地质勘探点， 20.查询点， 30.邻接点， 40.方框， 50.圆圈， 60.顶面， 70.地 面， 80.孔口。 具体实施方式 0027 下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明： 0028 如图1至图3所示， 一种基于多点地质统计的地质属性预测方法， 包括以下步骤： 0029 S1： 导入各个实际地质勘探点的观测数据， 所述观测数据至少包括每个实际地质 勘探点的三维坐标及与该三维坐标对应的地质属性； 0030 S2： 输入查询点的三维坐标， 根据Voronoi算法或基于欧氏距离的包络圆算法来。

14、判 别所述查询点的空间邻接关系边界； 0031 S3:确认查询点20的邻接点30， 所述邻接点30为落入所述空间邻接关系边界内的 实际地质勘探点10； 0032 S4:计算出每个邻接点30处的三维地质属性的概率分布； 0033 S5:采用加权算法及权值函数对所有邻接点30的概率分布加权求和， 得到查询点 20处的三维地质属性概率分布函数； 说明书 2/4 页 4 CN 112016048 A 4 0034 S6:依据S5步骤中的概率分布函数， 确定查询点20处三维地质属性的极大似然估 计并得出输入点的地质属性。 0035 本实施例为基于地质钻孔的土质预测， 输入数据为钻孔孔口80三维坐标、 观。

15、测得 到的土层分层数据以及查询点20处的三维坐标， 输出数据为查询点20处土质类别的极大似 然估计。 该方法还可以根据实际需要基于深井的土质预测。 0036 在步骤S1中， 将钻孔勘探点平面布置图中的数据记录为表1的格式， 将钻孔柱状图 中的钻探观测信息记录为表2的格式， 并按照图号和地层名称为地质层添加代号(当 “图号+ 名称” 的组合完全一致时视作同一地质)， 导入到分析程序中， 分析程序根据实际需要可采 用不同的编程语言编写， 如Python、 MATLAB等。 表2中的顶面60、 底面70、 孔口80位置如图3所 示。 0037 表1钻孔勘探点编号及孔口坐标 0038 0039 表2地。

16、质钻探观测数据 0040 0041 在步骤S2中， 根据不同的查询点， 如图2所示， 形成不同的泰森多边形图。 由于泰森 多边形在空间剖分上的等分性特征， 采用Voronoi函数可以分析钻孔勘探点在空间中的邻 接关系， 得到任意钻孔点的邻接钻孔点分布， 如图2所示， 采用Voronoi判别的空间邻接关系 边界为方框40， 方框40内的点即为查询点20的Voronoi邻接点30， 共7个； 而采用欧氏距离的 包络圆算法判别的空间邻接关系边界为圆圈50， 圆圈50内的点即为查询点20的欧几里得邻 接点30， 共10个。 0042 在步骤S3中， 选取查询点20的某一邻接钻孔点， 如图3所示， 设定。

17、检索半径 ， 查询 点20处高程为z， 那么只需要考察邻接钻孔点检索区间z- ， z+ 内的地质类别的分布情况 即可确定该钻孔点处的土质概率分布Pij。 当检索区间超出钻孔揭示区间时， 规定超出部分 的土质类别为 “空” ， 记为 “null” 。 对于图3所示竖向钻孔， 自上而下查询土层信息， 将同类地 质对应的土层厚度之和hj除以检索区间的总长度2 ， 则Pijhj/2 ， i为1至n中的任一 自然数， n为邻接点30的总数量， j为在邻接点30检索区间z- ， z+ 内不同的地质类别代 号。 如图2所示， 如采用Voronoi算法， i为1至7中的任一自然数； 如采用基于欧氏距离的包络 。

18、圆算法， i为1至10中的任一自然数。 表3为某个邻接点30处检索区间内的地质分布概率， 该 邻接点30在对应检索区间内的地质类别有3类， 对应的地质类别代号分别为A、 B、 C。 说明书 3/4 页 5 CN 112016048 A 5 0043 表3某个邻接点30处检索区间内的地质分布概率 0044 0045 在步骤S4中， 选取反距离加权算法， 权值函数为wiD/di， 其中， di为第i个邻接点 30到查询点20投影距离，那么查询点 20处的概率分布P可表示为PiwiPij。 由表4可以看出， 所有邻接点30在对应检索区间内 的地质类别总共有5类， 对应的地质类别代号分别为A、 B、 。

19、C、 D、 null。 0046 表4查询点20处的地质分布概率 0047 0048 在步骤S5中， 选取概率最大的地质类别输出， 该地质即为查询点20处土质状态的 极大似然估计。 对于表4中的数据， 输出地质代号为 “B” ， 地质名为Lengend_3， Name_2， 对 应概率为0.36。 0049 本发明提供的基于多点地质统计的三维地质属性快速预测方法， 通过为待建模区 域邻近观测数据分析， 结合数据点的空间分布特征， 得到待建模区域上指定点处的三维地 质属性的极大似然估计。 该方法不仅综合考虑了地质勘探数据的空间分布关系， 使得预测 结果可靠可信， 同时采取了模块化设计， 各个步骤。

20、的实施方法可用函数单独调用、 替换， 便 于修改维护， 既能满足一般工程技术人员的业务需求， 又可供资深研究人员测试、 开发前沿 研究方法。 0050 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合， 为使描述简洁， 未对上述实 施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述， 然而， 只要这些技术特征的组合不存 在矛盾， 都应当认为是本说明书记载的范围。 0051 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式， 其描述较为具体和详细， 但并 不能因此而理解为对发明专利范围的限制。 应当指出的是， 对于本领域的普通技术人员来 说， 在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若干变形和改进， 这些都属于本发明的保护 范围。 因此， 本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。 说明书 4/4 页 6 CN 112016048 A 6 图1 说明书附图 1/3 页 7 CN 112016048 A 7 图2 说明书附图 2/3 页 8 CN 112016048 A 8 图3 说明书附图 3/3 页 9 CN 112016048 A 9 。