Multi-component joint inversion of gravity gradient based on fast forward calculation

With the development of gravity gradient full tensor measurement technique , three-dimensional (3D) inversion based on gravity gradient tensor can provide more accurate information .But the forward calcula-tion of 3D full tensor sensitivity matrix is very time-consuming, which restricts its development and application . According to the symmetry of the kernel function , the authors reconstruct the underground source of geological body to avoid repeat computation of the same value , and work out the corresponding relationship between the re-sponse of geological body to the observation point and the response of reconstructed geological body to the obser -vation point .According to the relationship , rapid calculation of full tensor gravity sensitivity matrix can be achieved .The model calculation shows that this method can increase the speed of 30-45 times compared with the traditional calculation method .The sensitivity matrix is applied to the multi-component inversion of gravity gradient .The application of this method on the measured data provides the basis for the promotion of the meth -od.     

Study of formation boundary and dip attribute extraction based on edge detection technology

In the seismic profile interpretation process,as the seismic data are big and the small geological fea-tures are difficult to identify,improvement of the efficiency is needed.In this study,structure tensor method in computer image edge detection processing is applied into the 2D seismic profile.Coherent attribute is used to extract formation edge.At the same time,extracting the eigenvalues and eigenvectors to calculate the seismic geometric properties which include dip and apparent dip,automatic identification is achieved.Testing the Gaussian kernel function with synthetic models and comparing the coherent attribute and dip attribute extraction results before and after,the conclusion that Gaussian filter can remove the random noise is obtained.     

Edge detection using directional eigenvalues of potential field gradient tensor data

Edge detection of potential field interpretation is an important task. The traditional edge detection methods have poor ability in outlining weak amplitude anomalies clearly. The resolved edges position is blurred.We purposed new edge detection methods based on directional eigenvalues of potential field gradient tensor for the causative sources. In order to balance strong and weak amplitude anomalies simultaneously,we present one normalization method using different orders of vertical derivatives to improve the new filters. The presented filters were tested on synthetic and real potential field data to verify its feasibility. All of the results have shown that the new edge detection methods can not only display the sources edges precisely and clearly,but also bring out more geological subtle details.     

真三维地质模型构建的球体测地线八叉树网格方法

三维地质空间表达可以准确揭示地质现象与过程的空间结构与分布规律。传统三维地质建模方法广泛存在着面向局部小区域、基于投影数据、表面静态建模、难以进行3D空间查询与分析、不利于时空大数据的组织与管理等缺陷。地球剖分网格以其全球全方位视角、循环递归剖分机制和有机灵活的编解码策略为解决上述问题、构建新一代数字地球平台提供了新的技术方案。本文以郑州航空港经济区为例,利用实测地质数据,基于球体测地线八叉树剖分瓦块（SGOG网格）,建立区域真三维地质模型框架,并进行空间分析。在对原始数据进行预处理的基础上,将SGOG特定剖分层次的瓦块节点与地质体外包络体特征点数据进行匹配,构建真三维地质框架;通过漏洞修补和着色渲染,建立多尺度多地层三维地质体模型;在此基础上,进行真三维地质空间分析,包括地质体真三维剖面、数字钻孔以及几何特征参数计算。实验结果表明：本文的建模方法,不但结构简单,操作方便,适用于复杂不规则的地质体,而且可以利用SGOG瓦块的多尺度特性,灵活实现精度与尺度的自适应表达,方便进行多角度真三维空间分析。地球剖分网格是数字地球发展的必然趋势。     

面向山地地区的区域地质三维模型构建

针对山地地区地质构造复杂的特点,研究现有三维地质模型构建方法。结合已有地质资料,设计从构建剖面框架、绘制剖面到构建地质模型等流程,构建山地地区的区域地质三维模型,实现区域地质三维模型在三维数字城市平台的可视化集成模拟,以及三维场景中对区域地质的管理查询。     

平面地质图的三维地质体建模方法研究

长期以来,三维地质体建模研究主要依赖于钻孔、剖面等勘察数据进行精细化建模。然而,在缺乏大区域宏观地质背景的前提下,仅考虑局部地区的精细建模,往往会导致以偏盖全。鉴此,本文提出了一种以平面地质图为基础数据,以图切地质剖面为中介的三维地质体建模方法。该方法通过间接法加密了研究区域的产状数据,用三次样条拟合与人工修编结合的方法,对褶皱等复杂构造作处理,实现了平面地质图的图切剖面自动绘制方法;以规则体元为三维空间数据模型,通过自动绘制研究区域一系列相互平行的图切剖面,构建了栅格化的三维地质体模型;以星岗地区为研究区域,构建了原型实验系统,验证了该方法的有效性与实用性。实例证明,在其他地质数据匮乏的条件下,平面地质图的三维地质体建模方法是构建区域三维地质体模型的一种有效解决方案。     

城市三维地质数据管理与服务系统框架研究

城市地质数据的数字化管理与服务是“数字城市“工程的重要内容,3D GIS将在未来的城市数字化建设中扮演核心角色.介绍了3D GIS的发展现状及应用前景,详细讨论了基于3D GIS构建的城市地质数据管理与服务系统的设计思路和结构功能.三维数据结构的研究是3D GIS的核心问题并成为当前制约3D GIS深入发展与应用的瓶颈,由于缺乏对三维地质数据进行有效管理与可视化表达的三维数据模型,当前GIS的三维地质建模能力与三维空间分析能力都极为薄弱.在分析城市三维地质数据多种建模方法的基础上,采用一种基于TIN和TEN的混合数据结构来构建城市地质数据建模系统.针对城市三维地质数据的特点,探讨了城市三维地质海量数据的采集与管理、城市三维地质数据信息的Web发布等重要问题,力求为系统功能的最终实现提供完整的解决方案.     

山东省日照市蓝色经济区城市三维地质结构调查及三维建模

针对日照市城市可持续发展中面临的地质环境和地质资源问题,开展蓝色经济区城市三维地质结构调查。运用先进的勘察技术、地理信息系统技术、三维地质建模技术,开展城市三维地质结构填图,建立了日照市钻孔三维实体、第四系结构、基岩结构三维模型。通过数字曲面拟合和计算机图形学的方法,把空间分布不均匀、不连续、散乱的地质信息变成可视的、连续的、形象直观的三维地质模型,以三维图象的形式形象地表达了各种地质结构的真实形态、特征,圈定影响深基础开挖和地下空间利用的不良地质体范围,为日照市地下空间资源开发利用提供地质依据。     

基于钻井数据的地质体3维可视化研究

地质体3维可视化是地质工程中急需解决的一个热点问题,利用可视化的结果,可以将地质体的结构特征直观形象地展现在用户面前,使之可以非常直观地、清楚地对地质体进行各种观察和分析。笔者在综合考虑各种建模方法的基础之上,结合本文的建模数据——钻井数据的特点,采用广义三棱柱(Generalized tri-prism,简称GTP)作为建模的体元对地质体进行3维建模,并对传统的基于钻井数据的3维地质建模的方法做了一些改进,使GTP可以自动地、快速地剖分成四面体,以此来解决由于GTP的侧面不是平面所带来的问题。最后,利用VTK(Visualization Toolkit,简称VTK)可视化技术,开发了一个3维地质可视化系统,并利用该系统对本文建模方法的实际建模效果进行了展示和验证。     

Application of seismic interferometric migration for shallow seismic high precision data processing: A case study in the Shenhu area

The stability of submarine geological structures has a crucial influence on the construction of offshore engineering projects and the exploitation of seabed resources. Marine geologists should possess a detailed understanding of common submarine geological hazards. Current marine seismic exploration methods are based on the most effective detection technologies. Therefore, current research focuses on improving the resolution and precision of shallow stratum structure detection methods. In this article, the feasibility of shallow seismic structure imaging is assessed by building a complex model, and differences between the seismic interferometry imaging method and the traditional imaging method are discussed. The imaging effect of the model is better for shallow layers than for deep layers because coherent noise produced by this method can result in an unsatisfactory imaging effect for deep layers. The seismic interference method has certain advantages for geological structural imaging of shallow submarine strata, which indicates continuous horizontal events, a high resolution, a clear fault, and an obvious structure boundary. The effects of the actual data applied to the Shenhu area can fully illustrate the advantages of the method. Thus, this method has the potential to provide new insights for shallow submarine strata imaging in the area.     

Study of frequency domain full waveform inversion based on Huber norm and L-BFGS algorithm

Full waveform inversion( FWI)is a high resolution inversion method,which can reveal detailed in-formation of the structure and lithology under comPlex geological background. It is limited by many kinds...     

面向地质大数据的结构-属性一体化三维地质建模技术现状与展望

开展三维地质建模的目标,不应当只是实现地质体框架的可视化表达,而应当同时实现地质大数据的聚合、管理、挖掘、分析和共享。然而,传统的方法和技术难以实现顾及地质语义的结构-属性一体化三维地质建模与耦合表达。多点地质统计学方法虽然便于多源数据、地质先验知识、结构-属性的融合建模,却仍然受到数据结构表达能力不足、三维训练图像难以获取和非平稳现象的限制。面向地质大数据集成与管理的要求,详细讨论了三维地质建模中的空间数据模型、基于多点地质统计学的结构-属性一体化集成建模方法、以及基于三维地质模型的地质大数据集成与管理的框架与模式。发展新型的面向地质结构-属性耦合表达的统一空间数据模型,以及知识驱动与数据驱动协同的三维地质结构-属性一体化集成建模技术体系,着力构建出地质大数据的聚合、集成、管理、挖掘和分析的可视化环境与操作平台,是未来三维地质建模领域的研究热点和前沿方向。      

山东省枣庄市中心城区三维地质模型建立研究

目前,直接基于钻孔构建三维地质模型的研究中存在钻孔难于获取、产状信息分布稀疏、建模结果难以人工交互干预等问题,该文以山东省枣庄市中心城区三维地质建模为例,提出一种基于剖面单元格,借助平面地质图添加虚拟钻孔的三维地质体建模方法,实现了基于平面地质图添加虚拟钻孔方式生成精准的剖面图。该方法不仅为解决当前建模中存在的数据不足、建模自动化程度较低及精度不够的问题提供了新的思路,扩大了三维地质建模可利用的数据源,实现了三维地质模型构建,为进一步实现钻孔、剖面与平面地质图数据融合进行模型优化和逐步求精打下了基础,为今后开展三维地质建模工作提供了参考。     

Shallow water body data processing based on the seismic oceanography

Physical properties of sea water,such as salinity,temperature,density and acoustic velocity,could be demarcated through degradation of energy caused by water absorption,attenuation and other factors.To overcome the challenging difficulties in the quick monitoring of these physical properties,we have explored the high resolution marine seismic survey to instantly characterize them.Based on the unique wavefield propagating in the sea water,we have developed a new approach to suppress the noise caused by the shallow sea water disturbance and obtain useful information for estimating the sea water structure.This approach improves seismic data with high signal-to-noise ratio and resolution.The seismic reflection imaging can map the sea water structure acoustically.Combined with the knowledge of local water body structure profile over years,the instant model for predicting the sea water properties could be built using the seismic data acquired from the specially designed high precision marine seismic acquisition.This model can also be updated with instant observation and the complete data processing system.The present study has the potential value to many applications,such as 3D sea water monitoring,engineering evaluation,geological disaster assessment and environmental assessment.     

基于t-SNE降维算法的区域化探数据中地质体空间分布信息可视化:以英格兰西南部为例

区域化探数据中包含了丰富的地质信息，提取出蕴含在这些数据中的地质体空间分布信息，对于区域地质研究和找矿勘查具有重要意义。区域化探数据通常包括数十个元素，属于高维数据，隐藏在这些高维数据中的地质体空间分布信息无法直接从数据中观察到。针对这个问题，构建了一个基于t分布随机近邻嵌入(t-distributed stochastic neighbor embedding，简称t-SNE)算法的高维区域化探数据降维可视化模型。t-SNE算法是一种非线性降维方法，特别适用于高维数据集的降维和可视化。选择对岩性鉴定比较稳定的元素，通过t-SNE算法将高维化探数据降维到人眼可观察的一、二、三维，把降维之后的变量表达为栅格图，通过三原色混合等方法进行可视化，从而把隐藏在高维化探数据中的地质体空间分布信息可视化表达出来。以英格兰西南部某地区水系沉积物区域化探数据为例进行研究来检验t-SNE算法在高维化探数据可视化上的实际应用效果。结果显示:①通过t-SNE算法对高维化探数据进行可视化得到的结果能够很好地反映研究区的地质体空间分布情况；②可视化的效果与t-SNE算法的目标维度和复杂度两个参数密切相关。在t-SNE算法中设定要降维到的目标维度越高，所显示的地质体信息越详细。③基于t-SNE算法的化探数据降维可视化效果比基于主成分分析(PCA)的化探数据降维可视化效果更好。本文研究表明基于t-SNE算法的化探数据降维可视化方法能够很好地将地质体空间分布信息可视化表达出来，对于推断地质体的空间分布有一定的指导意义。      

三维地质建模技术在油田基础地质研究中的应用

基于钻井资料的三维地质建模技术，通过在留楚油田建立精细的三维地质模型，使油藏研究达到较高的精确性。在建模过程中，将三维建模软件特有的技术手段与基础地质研究相结合，在构造精细落实、地层精细对比等基础地质研究方面发挥重要作用，解决了许多通过常规方法难以解决的问题。精细地质模型在C20—20井开发措施调整及C29—45井注采关系分析等方面取得了良好的效果。由于三维地质模型是地质体的一种数字化表述，因此，它还在数字化油藏方面起到了重要作用。     

夏甸-姜家窑金矿床三维地质结构及矿体赋存规律

三维地质模型可直观展示金矿床地质特征,在数据提取、分析上更加方便、准确,便于研究金矿床地质特征,深化成矿规律认识.夏甸-姜家窑地区是我国重要的金矿产地,目前勘查深度已超2000m,勘查程度高,地质资料丰富,易于构建三维地质模型.本文在基于200余个钻孔资料建立夏甸-姜家窑金矿床三维地质模型的基础上,分析了金矿床的三维空...     

三维测绘数据的减余转换与共享发布

本文提出一种适合三维测绘数据的共享转换与发布的基本流程:数据采集,预处理,初建模,格式转化,再加工,发布。其中原始数据的预处理是重要的一步,作者对重复点,零长度线,零面积面进行了简单删除操作,从而有利于简化数据方便后续处理与展示。最后作者利用共享数据结构对各种通用数据格式进行转换发布,并对各种格式作了简要分析与比较。     

虚拟钻孔控制的三维地质体模型构建方法

在三维地质体模型构建过程中所采用的数据多为钻孔数据,而研究区域内原始钻孔数据通常数量有限且分布不均,难以构建出既能够准确地反映研究区域地质构造,又具有良好可视化效果的三维地质体模型。针对此问题,本文对虚拟钻孔概念进行延伸,提出了用于三维地质体建模不同阶段的三种虚拟钻孔概念,并基于此设计了一种虚拟钻孔控制的三维地质体模型构建方法。首先,根据原始钻孔数据空间分布特征,自适应地确定插值点位,并采用克里金插值算法构建插值加密虚拟钻孔;其次,根据尖灭规则构建尖灭处理虚拟钻孔,采用改进的自适应蝴蝶细分算法构建细分光滑虚拟钻孔;最后,利用原始钻孔、插值加密虚拟钻孔、尖灭处理虚拟钻孔,以及细分光滑虚拟钻孔构建研究区域内符合地统计学规律且具有C¹几何连续性,可视化效果良好的三维地质体模型。与将虚拟钻孔作为专家知识补充手段的传统建模方法不同,该建模方法将虚拟钻孔引入三维地质体构建的各个环节中作为核心的算法中间单元,有效简化了建模算法的实现过程,确保了算法的稳定性与高效性。     

东营市地面沉降模型的构建与应用

东营市是山东省内重要的沿海经济开发区,近年来地面沉降灾害制约了东营市的经济社会发展。构建三维地面沉降模型可以实现东营市地面沉降监测资料的信息化、可视化。根据东营市地质条件及矿产资源赋存层位,将三维地质结构模型的标准分层分为13层;而后收集了东营地区深钻540个,深度均在2 000 m及以上,其中有82个能够达到4 000~5 000 m甚至更大深度,按照标准分层,对所有钻孔进行标准化处理,并进一步利用Mapgis K9软件建立了三维地质结构模型,首次实现了以矿产资源层位划分为依据的大深度的东营市三维可视化地质结构模型模拟分析。同时,结合东营市19座地面沉降监测站数据,构建了地面沉降模型,首次实现了地面沉降的动态预演及监测,为东营市地面沉降评估与防治提供了科学依据。