三维地震数据可视化原理及方法

可视化是实现三维地震数据真三维解释的有效方法,本文介绍了三维地震数据可视化的基本原理,论述了用光线投射算法实现可视化的主要步骤,详细推导了合成可视化图像的计算公式,分析了阻光度曲线的物理意义及对可视化图像的调节作用,并用两个实际三维地震数据进行了试验。结果表明该方法能够由原始三维地震数据直接对地质体进行成像,能将分散的、孤立的信息互相联系起来,揭示隐藏在数据中的地质现象和规律。     

大规模地形实时绘制的算法研究

讨论了地形模型的多分辨率表示机制、节点评价函数、动态简化算法、裂缝的解决方法、三角网快速构建等地形可视化中的关键问题。实验结果表明,本文提出的算法实时、高效,可以满足大规模地形可视化要求。     

水库设计的三维可视化研究

为了提高水库设计的自动化水平,实现模型的三维可视化,本文研究了三维地形的建模方法及其在水库设计中的应用。采用了地性特征点和地性线参与三维建模的方法,提高了数字高程模型DEM的地形逼真度。在此基础上通过一种综合了水平线和覆盖消隐算法的合成消隐算法实现了彻底的消隐以及图像的快速生成。通过三维水库模型,不仅可以得到水库的容量、库水的淹没边界和淹没面积,而且还可以生成地形剖面图。如果地形剖面图与地质图、水文图、构造图等进行叠加,可以形成综合剖面图。文章最后采用三维可视化方法模拟了某水库的部分设计工作,结果表明,通过水库的三维地形模型可以简单直观的完成坝址的选择、水库容量以及蓄水的水位线的确定等方面的工作。     

多维体视方法论及其在地球科学研究中的意义

本文阐述”多维体视方法论”,主张立体透视与动态、多维地看问题;它起源于医学CT(计算机层析学)透视成像、核磁共振(MRI)等体视学方法研究疾病的生理解剖结构、病理特征、监测人体有关器官的各种变化,是行之有效的方法;已成功地应用于检测工业器械、航天器及地下结构等物体的内部结构,从而发展和演绎出来的认识论方法。在医学领域将CT、MRI所得二维信息和断面图像、对病灶区引入“体显示”和“面显示”等可视化技术,将能充分反映不同疾病的病理、药理特征;在航天、地学等领域同样应用着CT多维“可视化技术”。本文试图发扬综合预测的学术思想,将医学临床应用CT、核磁共振、体视学方法结合研究其他制约因素指标,从而区分出疾病的原发、继发分期,导致绝症的进程和前兆,概括为“多维体视预测方法”;也适用于地震孕育、强震发生与火山喷发预测的研究。     

来自大别山深成侵入岩图像深度迁移学习的可解释性研究

岩石图像识别是以深度学习为代表的感知智能在地质领域的典型应用场景。已有研究显示网络结构简单的深度卷积神经网络能够在岩石图像上取得比复杂网络结构高的分类准确率。这与ImageNet数据集上网络结构越深越好的趋势相悖。如何解释这一现象？深成侵入岩为显晶质,自形—半自形粒状结构,块状构造,其分类的依据是其矿物成分及相对含量。大别山地区岩浆活动广泛,中生代深成侵入岩广泛出露。岩石类型包括超镁铁质岩类、辉长岩类、闪长岩类、正长岩类、二长岩类和花岗岩类,基本覆盖IUGS推荐的深成侵入岩分类方案中的岩石类型。选取大别山地区中生代深成岩图像开展不同网络结构预训练模型迁移学习对比试验,能够专注于深度学习对矿物成分特征的学习解释,降低构造因素的影响。借助局部可理解的模型解释技术和特征图可视化技术,分别从全连接层分类决策区域可视化和卷积隐层可视化两方面对深度学习模型开展可解释性研究。结果表明简单网络结构的卷积神经网络能够提取不同矿物所表现出的颜色特征以及不同矿物组合所表现出的纹理特征。AlexNet模型的削减试验进一步证明：对于岩石图像深度学习,网络结构并不总是越深越好。     

海底地形数据组织与可视化选取技术

海洋测绘数据信息化是构建智慧海洋的基础, 而海底地形数据是海洋测绘数据中的重要内容。为更加便捷和高效地 管理与利用地形数据, 本文结合工程实际需求, 研发了海底地形数据管理平台。首先, 基于海底地形数据的特点, 提出多分 辨率海底地形组织模型, 对不规则区域的海底地形进行多分辨率模型构建, 实现了对多波束实测数据的组织管理; 在此基础 上, 提出了多尺度海底地形分级渲染优化算法与海底地形数据空间截取算法, 利用分级渲染与数据裁剪算法实现对海底地形 数据的可视化表达预览和选取服务; 最后, 以典型的多波束测深数据为例, 基于研发平台完成了数据从存储 、组织管理到可 视化预览选取的一体化管理与服务, 验证了本文算法的可靠性与实用性, 同时可为海底地形数据管理服务提供一定参考。     

牙鲆FEL1基因的表达及功能分析

凝集素(Lectin)是一类能与糖进行非共价可逆结合的蛋白质,具有凝集细胞和聚糖的作用。在牙鲆的集约化养殖过程中,会面临许多病原微生物的入侵,造成大量的经济损失,研究表明鱼卵凝集素(Fish egg lectin)是凝集素超家族中的一员,在硬骨鱼的抗菌免疫反应中发挥作用。在本研究中,克隆验证了牙鲆FEL1基因(Fish egg lectin 1,PoFEL1),其中开放阅读框(Open reading frame, ORF)为675 bp,编码224个氨基酸,蛋白分子量为24.8 kDa。PoFEL1组织表达分析显示,PoFEL1在卵巢、肠以及肝脏中的表达量比较高;胚胎发育过程中PoFEL1表达分析显示,在胚胎发育的早期PoFEL1的表达量比较高,随着胚胎的逐渐成熟,其表达量逐渐降低,呈母源性表达。体外细胞刺激实验表明LPS、PGN、Poly(I∶C)和E.tarda刺激牙鲆卵巢细胞系后,PoFEL1的表达上调。利用牙鲆卵巢细胞研究了PoFEL1蛋白的亚细胞定位,证实其分布在细胞质中。用LPS刺激过表达PoFEL1的牙鲆卵巢细胞系,发现细胞因子p38、IL-6和TNF-α的表达显著上调。通过双荧光素酶检测系统发现,过表达PoFEL1能显著上调NF-κB报告基因的表达,从而引起机体的免疫应答,说明PoFEL1对NF-κB通路可能具有调节作用。以上研究结果说明PoFEL1在牙鲆先天性免疫过程中发挥作用。     

石鲽同工酶的组织表达和群体遗传变异研究

采用水平淀粉凝胶电泳技术，研究了石鲽（Kareius bicoloratus）同工酶的组织表达和群体遗传变异。结果表明，14种同工酶共记录31个基因座位，各同工酶的表达均有明显的组织差异，基因座位SOD^＊，GDH^＊，G3PDH～2^＊和ADH-2^＊仅在肝脏中表达，SDH-1^＊，MDH-1。和ADH-1。仅在肌肉中表达，LDH—B^＊和LDH—C^＊仅在眼睛中表达，MDH-2^＊，GPI-3^＊和SDH-2^＊在所有检测的组织中均有表达，其余酶的表达则表现出不同程度的组织差异，与各组织完成特有的生化代谢活动有关。选取肌肉和肝脏对中国青岛、威海石鲽2个地理自然群体的遗传结构和遗传分化进行研究。青岛群体和威海群体的多态座位比率分别为29．17％和25．00％，观察杂合度分别为0．028±0．014和0．040±0．019；期望杂合度分别为0．039±0．017和0．052±0．022。结果表明，两群体间的群体分化度和遗传距离分别为0．012和0．0011，表明石鲽群体间的遗传分化较低。与其它鲽形目鱼类相比，石鲽群体的多态座位比率和平均杂合度均处于中间水平。     

CO2驱微观可视化技术在超低渗储层中的应用可行性研究:以鄂尔多斯盆地为例

CO₂驱油是提高特低渗、超低渗油藏驱油效率的重要途径,但目前由于匮乏CO₂驱油微观可视化实验技术,制约了CO₂驱油微观机理研究及驱油效果评价。本研究提出特低、超低渗油藏高温高压下CO₂驱油微观可视化实验技术,为该类油藏CO₂驱油机理研究提供良好的研究手段。以鄂尔多斯盆地超低渗储层为例,利用首次研制成功的高温、高压、防暴真实砂岩模型,成功进行了CO₂驱油微观可视化实验研究,首次镜下观察不同相态CO₂在超低渗储层复杂孔喉中驱替原油的动态现象,重新认识超低渗油藏注CO₂驱油时不同孔喉结构中CO₂赋存状态和渗流规律。结果表明,储层微观孔喉结构,尤其是孔喉大小分布的均匀程度,对CO₂驱油效率的重要影响超出预期,直接决定着CO₂能否进入储层以及其后的渗流路径。CO₂驱油微观可视化实验技术可有效进行CO₂驱油微观机理研究及驱油效果评价研究,并为后期进行油藏矿场试验提供指导意见。     

基于KD树的点云数据自适应屏幕精度高效显示方法

海量激光点云数据的快速显示是目前一个技术瓶颈,本文提出一种基于KD树的点云数据自适应屏幕精度的高效显示方法,采用类似LOD的技术将点云进行KD树的组织,在KD树节点上引入屏幕精度的概念,在点云数据显示的时,计算KD树节点在屏幕上的投影范围,进而决定其是否显示点云细节。经实验证明,该算法在显示大规模点云数据时,由于通过KD树自适应屏幕精度调度点云数据使绘制点的数据量大大减少,从而大大加快了点云的显示速度。