基于矢量参量的三维地质面模型不确定性可视化分析

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• 论文作者：侯卫生 ; 杨翘楚
• 年：2016
• 作者机构：中山大学地球科学与地质工程学院;广东省地质过程与矿产资源探查重点实验室;
• 论文关键词：地质面模型 ; 法矢量 ; 主曲率 ; 不确定性分析
• 会议召开时间：2016-10-21
• 会议录名称：第十五届全国数学地质与地学信息学术研讨会论文集
• 英文会议录名称：Proceedings of the 15th National Workshop on Mathematical Geosciences and Geoinformatics
• 语种：中文
• 分类号：P628
• 学会代码：ZSYD
• 会议名称：第十五届全国数学地质与地学信息学术研讨会
• 会议地点：中国湖南长沙
• 主办单位：中国地质学会数学地质与地学信息专业委员会、中南大学、湖南省国土资源厅、湖南省地质学会
• 学会名称：中国地质学会数学地质与地学信息专业委员会
• 页数：1
• 文件大小：757k
• 原文格式：D
• 会议级别：全国

摘要

随着三维地质建模理论的研究和发展,三维地质模型被广泛用于数字矿山建设、城市立体地质调查、岩石圈结构、水利工程建设等领域。然而,由于地质体自身的复杂性、人类对其认识的不完备性,以及建模数据和规则、方法、流程等具有不精确性、随机性、模糊性和未知性,使得建模过程各个环节都有可能隐藏着不确定性问题,严重影响了最终模型的准确度和精确度。随机误差理论、地质统计学、模糊数学、熵理论等多种理论和方法以标量的形式定量表达三维地质模型不确定性。基于标量参量的表达方法需要通过二次插值获得等值面的方式来表达地质结构模型不确定分布的形态和方向特征,这不仅会引入二次不确定性,也不能动态刻画不确定性的各向异性结构特征的变化。此外,地质结构模型形态等外在特征参数与不确定性影响因素之间的关联关系也不明确。因此,三维地质结构模型不确定性分析最好的方法是寻求能外在表达的定量参量体系,并探讨这些参量与模型不确定性之间内在的关联关系。本文提出一种基于矢量参量的地质面不确定性分析方法。首先,以三角网格表征地质曲面并在上面构建矢量参量体系。在每个三角形的形心处求得其单位法矢量,并获得每个节点的单位法矢量,并通过主曲率和主方向来刻画曲面在某一节点处的弯曲状态。利用相邻节点处的法矢量信息,得到每一节点在自身切平面上沿着不同切向的法曲率,进而求得该节点处的主曲率及其所对应的主方向,以及平均曲率,高斯曲率等。最后,通过色阶的方式表达每个节点处的平均矢量与随机模拟曲面的矢量之间的差异,以及不同节点之间的矢量不确定性总和之差。按照节点所在的位置,将同一位置处的所有节点所对应矢量线末端按照自下而上的顺序连成流线,流线趋势表征了矢量参量的变化特征。由此,构建了可用于分析地质面不确定性的法矢量以及主曲率矢量参量体系。某地区钻孔数据构建的基岩面模型的实例数据研究表明所建立的矢量参量体系能定量分析和可视化地质面的不确定性。

引文