三维地质结构模型精度评估理论与误差修正方法研究

三维地质结构模型精度评估与误差修正问题已成为制约三维地质建模技术深入发展应用的瓶颈。本课题以典型场区典型地质体三维空间分布形态为研究对象，将三维地质结构模型构建与模型精度评估、误差检测、修正作为整体过程加以研究，将模型的精度控制因素和误差修正方法相结合，将工程实验验证和计算机模拟计算结果相结合，采用计算机图形三维可视化技术来克服场地模型试验的缺点，建立三维地质结构模型精度评估的一般理论模型、面向特定地质体的实际操作模型和地质结构构造不确定性的三维空间分布模型，重点研究建模源数据的属性、地质实体自身特性、三维地质建模方法对三维地质结构模型精度的影响，提出、实现并完善三维地质结构模型误差修正方法，形成三维地质结构模型精度评估、误差检测、动态修正的标准流程框架，达到预测与控制模型精度、修正模型误差的目的。本课题研究成果有助于完善复杂地质条件下三维地质模拟的方法与技术。

三维地质结构模型精度评估与误差修正问题是当前制约三维地质建模技术深入发展应用的瓶颈。我们以典型场区地质体三维空间分布形态为研究对象，对三维地质结构模型构建方法、地质实体模型精度评估理论、误差检测及修正技术进行了深入研究。我们提出了三维地质结构模型精度评估、误差检测、动态修正的总体研究框架。在三维地质结构模型精度评估方面，分别构建三维地质结构模型精度评估的一般理论模型、面向特定地质体的实际操作模型和地质结构构造不确定性的三维空间分布模型，重点研究了地质实体自身特性、三维地质建模方法对三维地质结构模型精度的影响，解决了由一般地质界面的内插误差和特殊地质体的外推误差引起的精度评估问题。在模型误差修正方面，提出了基于建模初始数据的模型误差修正方法和基于建模中间结果的模型误差修正方法，在具体实现时，引入“数据—模型的可视化交互技术”。针对典型研究场区的地层分布特点，我们提出了一种重构沉积地层系统三维实体模型的新方法“钻孔-层面-实体法”。沉积地层系统三维构模的难点主要集中于对缺失地层地质成因的判定以及缺失边界的界定上。为了重构缺失地层引起的不连续地质界面，“钻孔-层面-实体法”首先使用二分拓扑结构将钻孔数据离散化为一系列散点，并基于这些散点插值拟合出各个地层顶、底界面的初始高程，自动推算出缺失地层的地质成因；然后按照不同的地质成因，自动对缺失地层及其控制界面进行交切处理、高程调整与一致性处理；最后生成用三维块体或三棱柱体元充填的三维实体模型。“钻孔-层面-实体法”具有自动性高、适应性强的优点，研究实例显示了其建模结果自然、合理，非常接近于实际地层分布情况。在项目执行过程中，公开发表论文14篇（其中SCI刊物《Engineering Geology》1篇，EI收录6篇）；申请发明专利3项（其中1项已授权）。这些研究成果为建立一套完整的三维地质结构模型精度评估与误差修正的理论体系和方法体系奠定了基础，有助于完善复杂地质条件下三维地质模拟的方法与技术。