Matheronian geostatistics—Quo vadis?

Components of geostatistical estimation, developed as a method for ore deposit assessment, are discussed in detail. The assumption that spatial observations can be treated as a stochastic process is judged to be an inappropriate model for natural data. Problems of semivariogram formulation are reviewed, and this method is considered to be inadequate for estimating the function being sought. Characteristics of bivariate interpolation are summarized, highlighting kriging limitations as an interpolation method. Limitations are similar to those of inverse distance weighted observations interpolation. Attention is drawn to the local bias of kriging and misplaced claims that it is an “optimal” interpolation method. The so-called “estimation variance,” interpreted as providing confidence limits for estimation of mining blocks, is shown to be meaningless as an index of local variation. The claim that geostatistics constitutes a “new science” is examined in detail. Such novelties as exist in the method are shown to transgress accepted principles of scientific inference. Stochastic modeling in general is discussed, and purposes of the approach emphasized. For the purpose of detailed quantitative assessment it can provide only prediction qualified by hypothesis at best. Such an approach should play no part in ore deposit assessment where the need is for local detailed inventories; these can only be achieved properly through local deterministic methods, where prediction is purely deductive.     

三维矿床地质模型的不确定性

三维矿床地质模型的不确定性对矿山生产决策有着重要影响,正确地对矿床地质模型进行不确定性分析可以对其本身和在其基础上所做的决策作出科学评价。矿床地质模型的不确定性主要来自于建模数据和插值方法的不确定性。通过对建模数据的产生、处理过程的分析,利用处理不确定性问题的理论和方法建立建模数据的不确定性模型。通过对建模方法产生的理论误差和实测误差进行量化,实现对建模方法不确定性的定量描述。将建模数据的不确定性和建模方法的不确定性进行叠置分析,建立矿床模型的不确定性模型。以内蒙古自治区某煤矿的地质资料为例,通过不确定性分析,建立了该矿的不确定性三维矿床地质模型。      

基于两种插值算法的三维地质建模对比

三维地质建模过程中,插值算法对模型准确性具有显著影响。为评价不同插值算法对三维建模准确性的影响,本文选取反距离权重插值法和自然邻域插值法开展对比研究。通过理论分析和案例研究,从统计学原理、插值误差和可视化效果等三方面进行了对比分析。结果表明：反距离权重插值法在建模中精度较高,适应面更广。与自然邻域插值法相比,反距离权重插值法更加适用于地层缺失严重的层位,能够更好地保留地层缺失的特征;同时,反距离权重插值法能够更好地处理断层构造,对于地层的错断起伏情况表现效果更好;反距离权重插值法在沉积地层中误差更小,与实际情况更接近。     

基于COMSOL Multiphysics的三维地质建模方法

三维地质建模具有直观、形象、便捷等优点,在地质、矿产、地下施工等领域有着突出贡献。COMSOL Multiphysics作为多物理场耦合模拟仿真软件,具备一定的三维建模能力。通过充分挖掘该软件自身潜力,结合Kriging插值方法,尝试建立了山西某井田的三维地质模型。研究结果显示,基于COMSOL Multiphysics的三维地质建模方法可实现地质体模型的缩放、旋转和平移等操作,生成地质剖切面图、透视图,展示地质体内部的各个细节。实例证明了COMSOL Multiphysics软件的三维地质建模能力及其在地质解译、矿产评估和多物理场求解等方面的应用价值。      

矿山三维地质建模与可视化研究

矿山三维地质建模与可视化技术研究, 是“数字地球”、“数字矿山”的核心组成部分, 是现代矿山信息化研究的热点和重点。本文介绍和分析了几种常见的空间插值方法和目前比较流行的三维地质构模和可视化技术; 并针对我国矿山开采和工程建设的特点, 提出了矿山三维地质建模和可视化研究的方法和思路, 为我国矿山信息化建设提供一定的理论依据。      

层状地质体的三维模拟与可视化

文中探讨了层状地质体的三维模拟与可视化方法和技术。地质数据通常是有限的、空间上分布不均匀的点数据 ,需要大量使用插值技术来形成合理的模型。简单层状实体可在二维插值的基础上 ,按照这些面的空间位置叠加 ,形成三维体模型。复杂的层状体包括沉积相以及一些物性参数的空间变化 ,断层等形成的不连续以及复杂的褶皱等。这些实体的模拟与可视化 ,需要进行三维插值 ,并根据不同现象的特点选择合适的方法。合理的专家知识或地质解释的交互加入 ,是形成合理的三维模型的关键。     

建立盆地三维构造-地层格架的插值方法

建立盆地三维构造-地层格架是进行三维盆地模拟的关键技术之一.为了使一系列二维地震解释剖面转化为盆地的三维构造-地层格架, 必须选择有效的内插外推方法, 而插值方法的选择和空间分析的实现依赖于空间拓扑结构.在探讨基于B_Rep模型的盆地三维空间拓扑结构表示法及图形编码准则的基础上, 引进了适合于构建盆地三维构造-地层格架的几种形态插值方法, 并提出了一种新的方法———相似变形插值法.这些方法曾成功地应用于珠三盆地三维构造-地层格架的模拟, 能够很好地支持包括矢量剪切在内的各种空间分析      

复杂矿区三维地质可视化及数值模型构建

复杂三维地质可视化和数值模型的构建是采矿、岩土及水利水电工程中常常遇到的关键问题。针对数值模拟软件在复杂矿区地质体模型构建及单元网格划分等前处理问题上存在的不直观、工作量大等缺点,结合矿业软件在复杂三维地质体建模的强大优势,在研究线框模型和块体模型差异的基础上,提出了基于线框模型的复杂矿区三维地质可视化及数值模型构建技术。根据线框模型特点不同,以地表和采空区模型为型,分别阐述了基于Surpac的表面模型和实体模型无缝转换成MIDAS/GTS数值模型的有效方法,并将该技术成功应用于冬瓜山铜矿复杂采空区群围岩稳定性研究中。结果表明,该方法是可行、有效的,从而为矿山开采设计、安全分析及复杂地质体结构的岩土工程数值模拟分析提供了一种新的建模方法。     

三维无缝工程地质建模系统的研制

在边界表示法的基础上,提出了无缝工程地质模型的概念,实现了基于模型线框架的无缝工程地质建模方法,研制了无缝建模系统（ROCKModel）。该系统包括3个部分：原始数据转换工具、实体建模工具与辅助工具,涉及剖分、插值、曲面求交等8个基本功能模块。在基本功能模块的基础上,提出并实现了形态复杂曲面的创建、构建模型线框架、界面编辑与重构、块体搜索、岩体质量三维分级等关键技术。该系统能够实现复杂地质对象与工程对象的无缝建模与可视化,并为数值模拟软件直接提供几何模型。     

河南栾川西沟铅锌银金矿床三维地质建模与深部找矿预测评价

随着矿区浅部矿的日益减少,深部找矿越来越受到重视,三维地质建模技术在成矿预测、资源定量评价等方面得到了广泛的应用.本文利用三维地质建模平台GOCAD中的三维建模技术及地质统计学等方法,基于收集测试得到的地质图、钻孔和采样点的地层、岩性、构造、品位等数据,构建了西沟铅锌银金矿区的三维地质模型,包括断裂构造模型、矿体模型及...     

一种基于钻孔地质数据的快速递进三维地质建模方法

三维地质建模是地质数据可视化和空间分析的关键技术之一。针对传统建模方法建模速度慢、建模效率和精度较低的问题,提出了一种直接基于钻孔的点→线→面→体快速递进三维地质建模方法。该方法先对钻孔地层信息进行人机交互对比构成地质剖面,再按钻孔实际坐标在三维空间中还原地质剖面的实际位置,接着通过对剖面间的地层连线进行Kriging插值,形成一系列地层面模型,然后以此为基础构建三维地质框架模型,最后利用BSP矢量剪切技术来裁剪模型边界,形成研究区三维地质模型。该方法在福州市上街镇三维城市地质模型构建的实际应用中得到了验证。实践结果表明,该方法不仅可以实现三维地质模型的快速构建,还可以显著提高三维地质模型的精度。     

Some limitations in the geostatistical evaluation of ore deposits

Conclusions The foregoing discussion indicates that geostatistical estimation of ore deposits is not local; it is not objective; it is not sensitive to local data trends; and it is not unrestrained by the range of data values.Kriging, as an interpolation method, is a variant of IDW least squares linear fit. As such, it suffers from the limitations of all IDW linear interpolation methods that employ only data values.The estimation variance, currently used to calculate the confidence limits of values for individual mining blocks, is hypothetical and globally derived. It is more closely related to sampling density than to local variation in the data set.Geostatistical methods, of course, have a real place in ore deposit assessment, e.g. global, comparative evaluation to assist decisions on development and investment. What is questioned here is the validity of employing a global method to assess detail (mining blocks) within an ore deposit.     

基于MLS的FLAC3D复杂三维地质建模

针对岩土力学分析软件FLAC3D建模效率较低的不足之处,在分析FLAC3D建模命令以及网格模型＊.FLAC3D文件格式特点的基础上,介绍了空间坐标变换、MLS插值的方法与意义,并提出了新的建模方法,开发了相应的计算机辅助建模程序.该程序直接读取原始数据点,无需借助第三方软件,通过坐标变换、MLS插值,可快速生成具有复杂边界的地质模型,且便于材料参数和应力边界条件参数的赋值,可有效地提高工作效率.     

新疆拉伊克勒克斑岩铜矿3D电性结构与找矿指示

拉伊克勒克铜矿是最近在新疆东准噶尔地区发现的斑岩型铜多金属矿床,矿区地表为较厚的第四系覆盖,矿体主要赋存在隐伏英云闪长岩中,确定岩体的范围和三维形态是寻找矿体的关键环节。为了查明拉伊克勒克深部隐伏岩体的空间特征,为下一步勘探工作提供参考依据,在矿区进行了AMT探测,经过数据处理及反演得到了9条电阻率拟二维断面图。反演结果表明,拉伊克勒克深部隐伏岩体与上覆地层电阻率差异明显,呈现高阻特征;岩体外层的中阻层为找矿有利位置。通过对电阻率值进行3D克里金插值及可视化显示,建立了云英闪长岩体的3D电阻率模型,刻画了岩体的顶界面位置,揭示了岩体在深部的展布形态,为矿区下一步的找矿工作提供了参考依据。     

大倾角煤层时深转换精度分析及改进方法

平均速度法是煤田地震勘探中应用最广泛的时深转换方法,但对于大倾角煤层来说,其平均速度横向变化快,插值精度差异大,无法有效保障煤矿智能化开采。通过分析大倾角倾斜煤层模型和实际三维采区,讨论多种平均速度插值方法的精度,并提出相应改进方法。正演模型计算结果表明,克里金法和多项式法直接插值时,生成的煤层底板高程精度受插值点位置影响巨大,无法达到大倾角煤层时深转换精度要求。为此,以叠加速度计算的平均速度为参考,综合多项式、克里金和支持向量机等方法,提出适合大倾角煤层时深转换的改进插值方法。将相关方法应用到二维模型数据和三维实例采区,发现改进方法插值生成的平均速度精度明显提高,插值误差远小于行业标准要求,适合大范围推广应用。     

基于空间散乱点插值的曲面重构

采用最近邻点法、距离反比加权法和克里格法等空间插值方法,基于IDL语言实现插值算法,对我国西部某金属矿山坑道内,利用大功率充电法测得的163个电位数据进行曲面重构,结果表明,克里格插值方法更能够真实地反映空间数据变量(场)的分布特性,具有广泛的实用价值。     

Discrete modeling for natural objects

This paper presents a discrete technique specially designed for modeling the geometry and the properties of natural objects as those encountered in biology and geology. Contrary to classical Computer- Aided Design methods based on continuous (polynomial) functions, the proposed approach is based on a discretization of the objects close to the finite- element techniques used for solving differential equations. Each object is modeled as a set of interconnected nodes holding the geometry and the physical properties of the objects and the Discrete Smooth Interpolation method is used for fitting the geometry and the properties to complex data. Data are turned into linear constraints and some constraints related to typical information encountered in geology are presented.     

基于地质雷达和钻孔数据的三维地层建模

为了结合地质雷达探测图像和钻孔数据共同用于地层的三维建模,根据反射波组的同相性和反射波形的相似性,通过与钻孔采样数据的对比,从处理后的地质雷达数据中提取出虚拟钻孔数据用于建模;基于该类数据的一般分布特点,根据曲面光顺的条件构建了网格的插值算法。采用该方法对某区域进行了三维地层建模。     

二维起伏地表直流电场插值法数值模拟

本文提出了一种采用插值法实现边界条件的有限差分数值模拟新方法, 地表函数通过三次样条插值能很好的拟合真实地表形状。其地表边界条件的实现思想是在地表法线方向上寻找一个与地表点位于同一等位线上的点, 该点通过周围点插值来建立离散方程。采用不规则四边形距离加权插值法使插值形式统一化。在水平地表情况下做的数值解与解析解的对比分析表明: 该方法的计算精度适合要求, 对山谷模型的实例计算也得到了视电阻率与地形成镜像对称的结果。