一种利用相邻地层互相关约束的地层面模型修正方法技术

本发明专利技术涉及一种利用相邻地层互相关约束的地层面模型修正方法，包括：统计待修正地层界面和辅助地层界面的高程边际特性函数；估计待修正地层界面对应的高程先验概率密度；根据辅助地层数、待修正地层界面和辅助地层界面的高程边际特性函数以及相邻地层界面的Copula函数，确定联合分布函数；根据高程边际特性函数和联合分布函数，确定待修正地层界面至少一个坐标点对应的似然函数；根据似然函数，对待修正地层界面的高程先验概率密度进行贝叶斯更新，确定高程后验概率密度；根据高程后验概率密度，对待修正地层界面的已有模型中的高程值进行更新。本发明专利技术通过Copula方法描述相邻地层的复杂相关结构，通过相关性进行模型修正，提高已有模型的建模精度。提高已有模型的建模精度。提高已有模型的建模精度。

【技术实现步骤摘要】
一种利用相邻地层互相关约束的地层面模型修正方法


[0001]本专利技术涉及地统计学
，尤其涉及一种利用相邻地层互相关约束的地层面模型修正方法。

技术介绍

[0002]多数城市建设工程都位于第四系沉积物覆盖区，为了科学合理地利用城市地下空间，有必要研究城市地下沉积层的几何形态和空间分布等信息，因而通过建立地层结构模型来定量描述地质结构特征。但是在地质调查过程中，受成本和技术上的限制，有时部分区域的测量数据会存在采样稀疏、样本分布不均等问题。基于这样的样本信息构建地层模型时，难免会出现有的地层样本较多，地层模型精度高，而有的地层样本稀疏，建模精度较低的情况。
[0003]由于第四系沉积层构造相对简单，很多研究和应用采用了显式建模方法对地层的结构和几何形态进行建模。显式建模方法往往直接对地层面建模，包括以下几种主要思路：1、基于钻孔和剖面数据拟合地层结构参数曲面；2、通过插值或者网格剖分的方法构建地层面的规则格网或不规则三角网；3、利用Grid、TIN或者两者的混合模拟各地质层分界面的多层DEM。这些显式建模方法在地层建模时，往往先对各地层面单独建模，然后通过层与层之间的层序和接触关系，利用地层的拓扑关系将多层面模型组织在一起构成完整的地质体。事实上，无论是三角剖分还是参数剖分，独立创建的曲面之间的关系通常与地层叠置原理不一致。特别是，独立创建的表面往往相互交叉或在域内留下间隙，这违反了基本地貌有效性条件。这种每个地层单独建模的处理往往只利用了本地层的数据(如钻孔或剖面上对应地层面的接触位置)或借助其他类型的数据作为辅助约束，在采样较多的区域可以得到接近实际的模型，然而在采样信息较少的区域，得到的地层模型可能存在较大的不确定性。在实际生产中，样本在深层和浅层地层上的数量和空间分布并不一定对等，一般来说，地表和浅层的地层的地质调查数据和钻孔采样较多，出于成本因素考虑，深度越大的地层采样数据越少；在有些工程应用中，在部分区域也会出现深层地层有采样，而浅层位置未采样的情况(如水平井)。对于这些情况，受样本数量的限制，各地层的建模精度会有较大差异，精度较低的地层模型会降低模型的整体质量。
[0004]对于已经建好的模型，可以采用模型修正的方法使地质模型更接近真实情况。建模人员可以根据自身地质经验，通过增加地层面插值控制点的方式修改地质剖面，或增加包含地层位置信息的虚拟钻孔，利用修改后的剖面和虚拟钻孔约束，对模型中不符合要求的部分进行调整修正。此类基于建模初始数据的模型误差修正方法往往需要在建模数据补充新信息(如新增钻孔、虚拟钻孔、辅助剖面、航磁数据等)，再借助自动建模的方法实现模型的更新修正。此外还有基于建模中间结果的模型误差修正方法，需要用户直接对地质模型的中间结果(如建模参数)进行人工修改。
[0005]现有技术中，针对显式模型的修正或者更新方法是利用新增数据(新增钻孔、剖面)或其他类型的数据(坡度、产状、重力、磁场、地震数据等)作为地质建模的约束项，或将
专家知识(层厚、断层、褶皱的几何参数)转化为虚拟钻孔或剖面等数据约束，利用这些额外的信息约束重新计算模型，提升模型精度。然而，在很多时候，额外的数据难以获取，建模人员面对稀疏的样本数据，对研究区域的个人理解也存在很大的模糊性，难以通过人工交互编辑或新增经验数据的方法修正模型。综上，如何在不依赖新增数据的情况下进行显式模型的修正是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，有必要提供一种利用相邻地层互相关约束的地层面模型修正方法，用以解决如何在不依赖新增数据的情况下进行显式模型的修正的问题。
[0007]本专利技术提供一种利用相邻地层互相关约束的地层面模型修正方法，包括：
[0008]获取观测样本数据和待修正地层界面的已有模型；
[0009]根据所述观测样本分别统计所述待修正地层界面和辅助地层界面的高程边际特性函数，其中，所述辅助地层界面为所述待修正地层界面的相邻地层界面；
[0010]估计所述待修正地层界面的估计概率密度函数，作为对应的高程先验概率密度；
[0011]根据所述辅助地层界面在待修正位置上的数据精度确定辅助地层数，并根据所述辅助地层数、所述待修正地层界面的高程边际特性函数、所述辅助地层界面的高程边际特性函数以及相邻地层界面的高程变量的Copula函数，确定联合分布函数；
[0012]根据所述待修正地层界面的高程边际特性函数和所述联合分布函数，确定所述待修正地层界面至少一个坐标点对应的似然函数；
[0013]根据所述至少一个坐标点对应的似然函数，对所述待修正地层界面的高程先验概率密度进行贝叶斯更新并进行归一化处理，确定所述至少一个坐标点的高程后验概率密度；
[0014]根据所述至少一个坐标点的高程后验概率密度，确定对应的模型修正值，对所述待修正地层界面的已有模型中的高程值进行更新。
[0015]进一步地，所述根据所述观测样本分别统计待修正地层界面和辅助地层界面的高程边际特性函数包括：
[0016]分别将所述待修正地层界面和所述辅助地层界面的高程值范围划分为多个等间距区间；
[0017]分别统计所述待修正地层界面和所述辅助地层界面的观测样本中的高程值落入不同的等间距区间的频率数据；
[0018]根据所述频率数据，分别确定所述辅助地层界面关于高程值的第一边际概率密度函数和所述待修正地层界面关于高程值的第二边际概率密度函数；
[0019]根据所述频率数据，分别确定所述辅助地层界面的第一累积概率密度函数和所述待修正地层界面的第二累积概率密度函数；
[0020]将所述第一累积概率密度函数变换为[0，1]区间内均匀分布下的分位数，确定所述辅助地层界面对应的第一分位数，将所述第二累积概率密度函数变换为[0，1]区间内均匀分布下的分位数，确定所述待修正地层界面对应的第二分位数。
[0021]进一步地，所述估计所述待修正地层界面的估计概率密度函数，作为对应的高程先验概率密度包括：
[0022]获取所述待修正地层界面的地层接触样本数据；
[0023]通过克里金方法，确定所述至少一个坐标点对应的克里金方差；
[0024]根据所述待修正地层界面的已有模型，确定所述至少一个坐标点对应的期望高程；
[0025]将所述克里金方差作为正态分布的方差、所述期望高程作为正态分布的期望，建立正态分布函数，其中，所述正态分布函数作为所述待修正地层界面的高程值在所述至少一个坐标点下的估计概率密度函数；
[0026]将所述待修正地层界面的估计概率密度函数作为对应的所述高程先验概率密度。
[0027]进一步地，所述辅助地层界面包括位于所述待修正地层界面上侧的第一辅助地层界面、位于所述待修正地层界面下侧的第二辅助地层界面，所述根据所述辅助地层界面在待修正位置上的数据精度确定辅助地层数包括：
[0028]分别获取所述第一辅助地层界面的已有模型和所述第二辅助地层界面的已有模型；
[0029]通过模型不确定性评价本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用相邻地层互相关约束的地层面模型修正方法，其特征在于，包括：获取观测样本数据和待修正地层界面的已有模型；根据所述观测样本分别统计所述待修正地层界面和辅助地层界面的高程边际特性函数，其中，所述辅助地层界面为所述待修正地层界面的相邻地层界面；估计所述待修正地层界面的估计概率密度函数，作为对应的高程先验概率密度；根据所述辅助地层界面在待修正位置上的数据精度确定辅助地层数，并根据所述辅助地层数、所述待修正地层界面的高程边际特性函数、所述辅助地层界面的高程边际特性函数以及相邻地层界面的高程变量的Copula函数，确定联合分布函数；根据所述待修正地层界面的高程边际特性函数和所述联合分布函数，确定所述待修正地层界面至少一个坐标点对应的似然函数；根据所述至少一个坐标点对应的似然函数，对所述待修正地层界面的高程先验概率密度进行贝叶斯更新并进行归一化处理，确定所述至少一个坐标点的高程后验概率密度；根据所述至少一个坐标点的高程后验概率密度，确定对应的模型修正值，对所述待修正地层界面的已有模型中的高程值进行更新。2.根据权利要求1所述的利用相邻地层互相关约束的地层面模型修正方法，其特征在于，所述根据所述观测样本分别统计待修正地层界面和辅助地层界面的高程边际特性函数包括：分别将所述待修正地层界面和所述辅助地层界面的高程值范围划分为多个等间距区间；分别统计所述待修正地层界面和所述辅助地层界面的观测样本中的高程值落入不同的等间距区间的频率数据；根据所述频率数据，分别确定所述辅助地层界面关于高程值的第一边际概率密度函数和所述待修正地层界面关于高程值的第二边际概率密度函数；根据所述频率数据，分别确定所述辅助地层界面的第一累积概率密度函数和所述待修正地层界面的第二累积概率密度函数；将所述第一累积概率密度函数变换为[0，1]区间内均匀分布下的分位数，确定所述辅助地层界面对应的第一分位数，将所述第二累积概率密度函数变换为[0，1]区间内均匀分布下的分位数，确定所述待修正地层界面对应的第二分位数。3.根据权利要求2所述的利用相邻地层互相关约束的地层面模型修正方法，其特征在于，所述估计所述待修正地层界面的估计概率密度函数，作为对应的高程先验概率密度包括：获取所述待修正地层界面的地层接触样本数据；通过克里金方法，确定所述至少一个坐标点对应的克里金方差；根据所述待修正地层界面的已有模型，确定所述至少一个坐标点对应的期望高程；将所述克里金方差作为正态分布的方差、所述期望高程作为正态分布的期望，建立正态分布函数，其中，所述正态分布函数作为所述待修正地层界面的高程值在所述至少一个坐标点下的估计概率密度函数；将所述待修正地层界面的估计概率密度函数作为对应的所述高程先验概率密度。4.根据权利要求3所述的利用相邻地层互相关约束的地层面模型修正方法，其特征在
于，所述辅助地层界面包括位于所述待修正地层界面上侧的第一辅助地层界面、位于所述待修正地层界面下侧的第二辅助地层界面，所述根据所述辅助地层界面在待修正位置上的数据精度确定辅助地层数包括：分别获取所述第一辅助地层界面的已有模型和所述第二辅助地层界面的已有模型；通过模型不确定性评价方法，分别确定所述第一辅助地层界面的已有模型中的第一高程误差、所述第二辅助地层界面的已有模型中的第二高程误差；根据所述第一高程误差和所述第二高程误差，分别判断所述第一辅助地层界面的已有模型和所述第二辅助地层界面的已有模型是否满足数据精度条件；若其中之一满足，则将满足所述数据精度条件的所述第一辅助地层界面或所述第二辅助地层界面作为所述辅助地层界面，所述辅助地层数为一层；若都满足，则所述第一辅助地层界面和所述第二辅助地层界面都作为所述辅助地层界面，所述辅助地层数为两层。5.根据权利要求4所述的利用相邻地层互相关约束的地层面模型修正方法，其特征在于，所述根据所述辅助地层数、所述待修正地层界面的高程边际特性函数、所述辅助地层界面的高程边际特性函数以及相邻地层界面的高程变量的Copula函数，确定联合分布函数包括：若所述辅助地层数为一层，则根据所述第一边际概率密度函数、所述第二边际概率密度函数、以及所述相邻地层界面的高程变量的Copula函数，确定所述联合分布函数，通过以下公式得到所述联合分布函数：f
A,B
(Z
A
,Z
B
)＝f
A
(Z
A
)
·
f
B
(Z
B
)
·
c
A,B
(u
A
,u
B
)其中，f
A,B
(Z
A
,Z
B
)表示所述辅助地层数为一层时的所述联合分布函数，f
A
(Z
A
)表示所述第一边际概率密度函数，f
B
(Z
B
)表示所述第二边际概率密度函数，c
A,B
(u
A
,u
B
)表示所述相邻地层界面的高程变量的Copula函数，u
A
为所述第一分位数，u
B
为所述第二分位数。6.根据权利要求5所述的利用相邻地层互相关约束的地层面模型修正方法，其特征在于，所述根据所述待修正地层界面的高程边际特性函数和所述联合分布函数，确定所述待修正地层界面至少一个坐标点对应的似然函数包括：若所述辅助地层数为一层，则在所述第一辅助地层界面或所述第二辅助地层界面的已有模型中，确定所述至少一个坐标点对应的模型高程值；根据所述模型高程值、所述第二边际概率密度函数和所述联合分布函数，通过以下公式确定所述似然函数：其中，L(Z
B
|Z
A
＝Z
A
)、f
A|B
(Z
A
＝Z
A
|Z
B
)表示所述待修正地层界面在所述至少一个坐标点处对应的所述似然函数，Z
A
表示所述辅助地层界面对应的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘修国，花卫华，梁栋，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：