專利名稱：多維空間信息質(zhì)量檢測與分析模型及其建模方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三維地質(zhì)建模及其相關(guān)技術(shù)，尤其涉及一種多維空間信息質(zhì)量檢 測與分析模型及其建模方法。
背景技術(shù)：
自70年代以來三維地質(zhì)建模及其相關(guān)技術(shù)的研究已成為熱點(diǎn)，并取得了許多研 究成果，然而，由于三維空間數(shù)據(jù)獲取的艱難性、數(shù)據(jù)的不確定性、地質(zhì)體空間關(guān)系的復(fù)雜 性等，影響三維地質(zhì)模型的精度，其可靠性直接關(guān)系到空間數(shù)據(jù)的分析和應(yīng)用效果。一些學(xué) 者曾強(qiáng)調(diào)指出不能以準(zhǔn)確數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的空間分析的結(jié)論是不正確的，而不考慮質(zhì)量的空 間信息系統(tǒng)能以相當(dāng)快的速度生產(chǎn)各種垃圾。因此，三維地質(zhì)建模中的空間信息質(zhì)量檢測 與評價(jià)問題已經(jīng)成為國際上具有挑戰(zhàn)性的課題之一?，F(xiàn)有技術(shù)中，國內(nèi)外一些學(xué)者已先后開展了相關(guān)領(lǐng)域的研究工作。出現(xiàn)了許多 三維地質(zhì)建模的方法，比如Chrisman引入著名的“ ￡ _誤差帶”，開始進(jìn)行影像分類和判 讀過程中的誤差分析，史文中發(fā)展了 GIS中線段的置信區(qū)間、結(jié)合位置與屬性不確定性的 "S-帶”模型，并進(jìn)行三維地理信息系統(tǒng)中幾何特征的誤差模型研究；MalleLRoyer等采用 DSI、隨機(jī)模擬、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)等先進(jìn)的插值方法實(shí)現(xiàn)連續(xù)、定性的數(shù)據(jù)不確定性計(jì)算；ChilM 等提出基于cokriging的3D插值技術(shù)，對用勢場法定義的地質(zhì)界面進(jìn)行不確定性估計(jì)；武 強(qiáng)研究了基于斷層要素的斷層面推演方法，采用多個(gè)平面逼近斷層的空間產(chǎn)狀，等等。上述現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下缺點(diǎn)三維地學(xué)建模過程中，缺乏直觀的數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測控制流程，使三維地質(zhì)模型的精 度和可靠性較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種精度和可靠性較高的多維空間信息質(zhì)量檢測與分析模 型及其建模方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的多維空間信息質(zhì)量檢測與分析模型，包括多源數(shù)據(jù)分析模塊用于對三維地質(zhì)建模過程中多源數(shù)據(jù)集成的邏輯不一致性及 三維地質(zhì)建模過程中的數(shù)據(jù)不完整性和不確定性進(jìn)行分析；誤差檢測模塊用于在三維地質(zhì)建模過程中進(jìn)行幾何檢測、屬性檢測、算法檢測和 規(guī)則檢測；誤差分析與校正模塊用于在三維地質(zhì)建模過程中進(jìn)行誤差分析與誤差校正；質(zhì)量評估模塊用于對三維地質(zhì)建模進(jìn)行精度和可靠度的評估；質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)模塊建立三維地質(zhì)建模的通用標(biāo)準(zhǔn)和針對特定建模區(qū)域的特定標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明應(yīng)用上述的多維空間信息質(zhì)量檢測與分析模型進(jìn)行三維地質(zhì)建模的方法， 包括步驟
首先進(jìn)行多源數(shù)據(jù)集成，然后進(jìn)行實(shí)體建模，之后進(jìn)行屬性建模和空間分析，并在 建模過程中進(jìn)行虛擬可視化表達(dá)；在上述步驟中通過所述的多維空間信息質(zhì)量檢測與分析模型進(jìn)行以下處理進(jìn)行多源數(shù)據(jù)集成步驟中的邏輯不一致性分析；進(jìn)行多源數(shù)據(jù)集成、實(shí)體建模、屬性建模步驟中的數(shù)據(jù)不完整性分析；對三維地質(zhì)建模的各個(gè)步驟中的數(shù)據(jù)不確定性進(jìn)行分析；對三維地質(zhì)建模的各個(gè)步驟進(jìn)行誤差檢測；根據(jù)上述處理的結(jié)果，并結(jié)合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行誤差分析與誤差校正；通過質(zhì)量評估評價(jià)所建三維地質(zhì)模型的精度、可靠度是否符合實(shí)際及應(yīng)用需求；在上述處理基礎(chǔ)上，完善所述質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，包括普遍的通用標(biāo)準(zhǔn)和針對不同的三維 地質(zhì)建模區(qū)域的特定標(biāo)準(zhǔn)。由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明所述的多維空間信息質(zhì)量檢測與 分析模型及其建模方法，由于通過多源數(shù)據(jù)分析模塊、誤差檢測模塊、誤差分析與校正模 塊、質(zhì)量評估模塊、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)模塊等模塊在三維地質(zhì)建模過程中進(jìn)行邏輯不一致性分析、數(shù) 據(jù)不完整性分析、數(shù)據(jù)不確定性分析、誤差檢測、誤差分析與誤差校正等處理，并通過質(zhì)量 評估模塊評價(jià)所建三維地質(zhì)模型的精度、可靠度是否符合實(shí)際及應(yīng)用需求，并在上述處理 基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)模塊。使三維地質(zhì)建模的精度和可靠性較高。


圖1為本發(fā)明多維空間信息質(zhì)量檢測與分析模型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2a為本發(fā)明中點(diǎn)不一致性的示意圖；圖2b為本發(fā)明中幾何不一致性的示意圖；圖3為本發(fā)明中邏輯不一致性的示意圖；圖4a、圖4b、圖4c為本發(fā)明具體實(shí)施例中的一組實(shí)際地質(zhì)數(shù)據(jù)示意圖；圖5a、圖5b為本發(fā)明具體實(shí)施例中斷層樣本數(shù)據(jù)及其斷層推演示意圖；圖6a、圖6b、圖6c為本發(fā)明具體實(shí)施例中改進(jìn)置信度的方法示意圖；圖7a、圖7b分別為本發(fā)明具體實(shí)施例中礦區(qū)的主要斷層模型以及疊加了 12_1#煤 層的斷層模型。圖4a、圖4b、圖4c中的30、512、513、440…等數(shù)字分別表示斷層的計(jì)算機(jī)編號(hào)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的多維空間信息質(zhì)量檢測與分析模型，其較佳的具體實(shí)施方式
如圖1所 示多維空間信息質(zhì)量檢測與分析模型包括多源數(shù)據(jù)分析模塊用于對三維地質(zhì)建模過程中多源數(shù)據(jù)集成的邏輯不一致性及 三維地質(zhì)建模過程中的數(shù)據(jù)不完整性和不確定性進(jìn)行分析；誤差檢測模塊用于在三維地質(zhì)建模過程中進(jìn)行幾何檢測、屬性檢測、算法檢測和 規(guī)則檢測；誤差分析與校正模塊用于在三維地質(zhì)建模過程中進(jìn)行誤差分析與誤差校正；
質(zhì)量評估模塊用于對三維地質(zhì)建模進(jìn)行精度和可靠度的評估；質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)模塊建立三維地質(zhì)建模的通用標(biāo)準(zhǔn)和針對特定建模區(qū)域的特定標(biāo)準(zhǔn)。所述多源數(shù)據(jù)分析模塊包括不一致性模塊、不完整性模塊和不確定性模塊；所述誤差檢測模塊包括幾何檢測模塊、屬性檢測模塊、算法檢測模塊和規(guī)則檢測 模塊；所述質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)模塊包括通用標(biāo)準(zhǔn)模塊和特定區(qū)域模塊。所述多維空間信息質(zhì)量檢測與分析模型的硬件環(huán)境包括輸入設(shè)備和輸出設(shè)備；所述輸入設(shè)備包括虛擬現(xiàn)實(shí)專用圖像工作站、專業(yè)立體眼鏡、數(shù)據(jù)傳感手套、三維 鼠標(biāo)、高清數(shù)碼攝像機(jī)；所述虛擬現(xiàn)實(shí)專用圖像工作站為基于OpenGL三維圖形工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、支持自由多種 交互模式、支持多通道及分布式虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用、支持10種以上主流3D模型文件格式；所述輸出設(shè)備與輸入設(shè)備共用一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)專用圖像工作站，該工作站支持至少 三種以上立體投影顯示模式、支持分布式集群渲染；所述輸出設(shè)備還包括視頻矩陣切換器、液晶顯示器、單通道/多通道立體投影系 統(tǒng)、立體投影硬幕。上述的多維空間信息質(zhì)量檢測與分析模型進(jìn)行三維地質(zhì)建模的方法，包括步驟首先進(jìn)行多源數(shù)據(jù)集成，然后進(jìn)行實(shí)體建模，之后進(jìn)行屬性建模和空間分析，并在 建模過程中進(jìn)行虛擬可視化表達(dá)；在上述步驟中通過所述的多維空間信息質(zhì)量檢測與分析模型進(jìn)行以下處理進(jìn)行多源數(shù)據(jù)集成步驟中的邏輯不一致性分析；進(jìn)行多源數(shù)據(jù)集成、實(shí)體建模、屬性建模步驟中的數(shù)據(jù)不完整性分析；對三維地質(zhì)建模的各個(gè)步驟中的數(shù)據(jù)不確定性進(jìn)行分析；對三維地質(zhì)建模的各個(gè)步驟進(jìn)行誤差檢測；根據(jù)上述處理的結(jié)果，并結(jié)合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行誤差分析與誤差校正；通過質(zhì)量評估評價(jià)所建三維地質(zhì)模型的精度、可靠度是否符合實(shí)際及應(yīng)用需求；在上述處理基礎(chǔ)上，完善所述質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，包括普遍的通用標(biāo)準(zhǔn)和針對不同的三維 地質(zhì)建模區(qū)域的特定標(biāo)準(zhǔn)。所述邏輯不一致性包括點(diǎn)不一致性和幾何不一致性兩種情況，在多源數(shù)據(jù)集成步 驟中邏輯不一致性發(fā)生在以下幾個(gè)方面鉆孔與剖面、圖層數(shù)據(jù)解釋不一致；剖面在相交處邏輯不一致；各圖層之間的邏輯不一致；剖面上的斷層與圖層中的斷層邏輯不一致；數(shù)據(jù)庫中的斷層或地層褶皺屬性信息與剖面、圖層中的邏輯不一致；數(shù)據(jù)精度的不一致性。所述邏輯不一致性的檢測與處理策略包括步驟A、通過面向源集成和面向?qū)ο蠹桑瑢?shù)據(jù)分類集成到3D虛擬地質(zhì)場景中；B、對數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測，如果沒有檢測到邏輯不一致性問題，則轉(zhuǎn)入步驟F ；如果檢測 到不一致性問題，則進(jìn)行下一步操作；
C、依據(jù)數(shù)據(jù)的可靠度進(jìn)行數(shù)據(jù)類別的排序；D、調(diào)用知識(shí)庫中的相應(yīng)規(guī)則對數(shù)據(jù)進(jìn)行以下至少一樣操作維護(hù)、修改、刪減；E、轉(zhuǎn)入步驟A，重新進(jìn)行局部的面向源集成或面向?qū)ο蠹桑籉、進(jìn)入實(shí)體建模階段。所述數(shù)據(jù)不完整性分析后，根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行以下處理對于完整度符合要求的，繼續(xù)下一步建模工作；對于完整度較低，但通過補(bǔ)充一些輔助數(shù)據(jù)，完整度可以達(dá)到應(yīng)用要求的，則繼續(xù) 下一步操作；通過補(bǔ)充輔助數(shù)據(jù)，完整度仍然無法滿足要求的，終止進(jìn)程。所述數(shù)據(jù)不確定性包括所述多源數(shù)據(jù)集成中的數(shù)據(jù)不確定性包括對同類間數(shù)據(jù)和異類間數(shù)據(jù)的多重解釋而引起的相互之間的邏輯不一致性；樣本 數(shù)據(jù)的稀疏或空間分布的不合理而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)不完整性；所述實(shí)體建模中的數(shù)據(jù)不確定性包括點(diǎn)、線、面、體空間形狀和位置的不確定性，以及這些空間對象相互轉(zhuǎn)化時(shí)發(fā)生的 誤差；侵蝕地層、褶皺、斷層復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)的不確定性及特征變異；宏觀/微觀拓?fù)潢P(guān) 系的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)表達(dá)的不確定性；所述屬性建模中的數(shù)據(jù)不確定性包括分析基于幾何模型和樣本密度的屬性模擬導(dǎo)致的誤差，通過選用合理的插值；多 尺度網(wǎng)格模型中屬性邊界的不確定性；所述空間分析中的數(shù)據(jù)不確定性包括空域、時(shí)空域和多維域的不確定性；所述空域的不確定性包括開挖、切割、搜索操作以及長度、面積、體積計(jì)算中的不 確定性；所述時(shí)空域的不確定性包括動(dòng)態(tài)模擬時(shí)關(guān)鍵狀態(tài)的移動(dòng)、變形的不確定性；所述多維域的不確定性包括關(guān)鍵狀態(tài)下屬性的不確定性；所述虛擬可視化中的數(shù)據(jù)不確定性包括三維模型在可視化表達(dá)中的不確定性， 人機(jī)交互操作時(shí)的不確定性。所述誤差檢測包括在實(shí)體建模和空間分析步驟中，進(jìn)行空間點(diǎn)、線、面、體的幾何檢測；在屬性建模步驟中，對屬性分布情況進(jìn)行屬性檢測；除了虛擬可視化設(shè)計(jì)步驟外，對其它步驟進(jìn)行算法檢測和規(guī)則檢測。所述質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與評估包括對以下空間信息質(zhì)量進(jìn)行定量和定性綜合評價(jià)多源數(shù)據(jù)集成中各種地質(zhì)數(shù)據(jù)的質(zhì)量指標(biāo)，包括精度、可信度、概率、缺陷率、出錯(cuò) 率；以地質(zhì)構(gòu)造空間幾何形態(tài)為依據(jù)的三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型的精度評價(jià)指標(biāo)；以屬性特征為依據(jù)的不確定性誤差分析；可視化虛擬環(huán)境的存取、顯示、交互等質(zhì)量；以工程實(shí)際應(yīng)用為目標(biāo)的模擬比對評價(jià)。本發(fā)明通過分析三維地質(zhì)建模流程各個(gè)環(huán)節(jié)中影響空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的因素，建立了空間信息質(zhì)量檢測模型，下面對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述再參見圖1，圖中右側(cè)是多維空間信息質(zhì)量檢測與分析模型；左側(cè)是基于空間信 息質(zhì)量檢測的三維地質(zhì)建模的主要流程。多維空間信息質(zhì)量檢測與分析模型主要有五部分組成1、進(jìn)行多源數(shù)據(jù)集成中邏輯不一致性分析，實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)集成、實(shí)體建模、屬性建 模等環(huán)節(jié)中數(shù)據(jù)不完整性分析，不確定性分析則不同程度的存在于三維地質(zhì)建模的各個(gè)環(huán) 節(jié)中。2、誤差檢測滲透到建模的各個(gè)環(huán)節(jié)中，實(shí)體建模、空間分析過程中主要會(huì)涉及到 空間點(diǎn)、線、面、體的幾何檢測；屬性檢測主要是針對屬性建模過程中屬性分布情況進(jìn)行誤 差檢測；對于基于圖形庫的系統(tǒng)開發(fā)，除了虛擬可視化設(shè)計(jì)外，其它環(huán)節(jié)都會(huì)涉及到相關(guān)算 法和規(guī)則的檢測分析；另外，一些不確定性問題經(jīng)過分析之后仍需要繼續(xù)執(zhí)行幾何、屬性、 算法、或規(guī)則的測試。3、基于上述分析測試結(jié)果，結(jié)合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行誤差分析與誤差校正。4、通過質(zhì)量評估主要評價(jià)模型的精度、可靠度等指標(biāo)是否符合實(shí)際及應(yīng)用需求。5、在上述研究成果基礎(chǔ)上，建立并逐步完善質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，包括普遍的通用標(biāo)準(zhǔn)和針 對不同的三維地質(zhì)建模區(qū)域的特定標(biāo)準(zhǔn)。下面對各部分進(jìn)行詳細(xì)的描述一、不確定性分析由于三維空間數(shù)據(jù)獲取的艱難性和地質(zhì)體的復(fù)雜性，三維地質(zhì)建模一般是通過分 析、解釋、推斷、內(nèi)插和外推等建立地質(zhì)模型，不確定性問題尤為突出，關(guān)系到三維地質(zhì)模型 的質(zhì)量控制與評價(jià)。三維建模的每個(gè)環(huán)節(jié)都可能隱藏著不確定性問題，如不同的觀測數(shù)據(jù) 格式、分布，以及不同的建模理論、模型、參數(shù)選取等都可能不同程度地導(dǎo)致最終結(jié)果的不 確定性。如何在各環(huán)節(jié)中進(jìn)行不確定性分析并有效防止不確定性的傳播是亟待解決的關(guān)鍵 技術(shù)。如表1所示，歸納了三維地質(zhì)建模過程中主要的不確定性問題表1主要的不確定性問題分類 多源數(shù)據(jù)集成中的不確定性主要反映在1)不一致性，表現(xiàn)在對同類間數(shù)據(jù)和異類間數(shù)據(jù)的多重解釋而引起的邏輯不一致性，具有可傳播性，可以通過最優(yōu)化數(shù)據(jù)選擇或 融合歸一化處理排除不確定性因素；2)不完整性，樣本數(shù)據(jù)的稀疏或空間分布的不合理是 導(dǎo)致數(shù)據(jù)不完整從而無法確定實(shí)際狀況的重要原因，需要進(jìn)行完整度測量，并可終止部分 完整度低的進(jìn)程。實(shí)體建模中的不確定性主要分為1)空間展布，涉及點(diǎn)、線、面、體等空間形狀和 位置的不確定性，以及這些空間對象相互轉(zhuǎn)化時(shí)發(fā)生的誤差，如采用離散點(diǎn)重構(gòu)曲面等。部 分不確定性可傳播。運(yùn)用模糊集合理論、概率論等研究“E-帶”、“S-帶”、“G-帶”、“ e -帶” 等模型確定對象的空間誤差或可信度；2)特征推演，主要分析侵蝕地層、褶皺、斷層等復(fù)雜 地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)的不確定性及特征變異，如在沒有任何實(shí)際樣本的區(qū)域內(nèi)推演地層漸滅的位 置，只能是逼近模擬其形態(tài)分布特征而精度難以量化；3)拓?fù)潢P(guān)系，研究宏觀/微觀拓?fù)潢P(guān) 系的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)表達(dá)的不確定性，只用于算法而不涉及地質(zhì)體本質(zhì)，不具有傳播性。屬性建模中的不確定性重點(diǎn)分析基于幾何模型和樣本密度的屬性模擬導(dǎo)致的誤 差，通過選用合理的插值技術(shù)(如DSI、Kriging等)或隨機(jī)模擬方法(如高斯過程、神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)、云圖等)，確定屬性的空間分布，其誤差直接影響模型的應(yīng)用效果。此外，多尺度、多分辨 率網(wǎng)格模型中屬性邊界的不確定性分析是實(shí)現(xiàn)屬性特征提取的關(guān)鍵?？臻g分析中的不確定性可以按照維數(shù)遞進(jìn)地概括為三類空域、時(shí)空域和多維域 的不確定性，分別研究與三維空間密切相關(guān)的開挖、切割、搜索等操作以及長度、面積、體積 等計(jì)算中的不確定性；動(dòng)態(tài)模擬時(shí)關(guān)鍵狀態(tài)的移動(dòng)、變形等不確定性；以及關(guān)鍵狀態(tài)下屬 性的不確定性，尤其特指資源儲(chǔ)量等的不確定性分析，如可定量表征煤層及煤炭資源儲(chǔ)量 的不確定性以及主要控制參數(shù)的不確定性及其影響程度。虛擬可視化過程中的不確定性主要從視覺感知角度討論三維模型在可視化表達(dá) 中的不確定性，分析視覺范圍內(nèi)物體的大小、清晰度、亮度、位置編碼、幾何變換、投影誤差寸。二、數(shù)據(jù)不完整性數(shù)據(jù)的完整性與樣本數(shù)據(jù)的稀疏有關(guān)，但與樣本數(shù)據(jù)的數(shù)量并不是成遞增關(guān)系， 例如，一個(gè)簡單、等厚度的地層，只需要一個(gè)或幾個(gè)樣本，其完整性就比較高；而對于一個(gè)復(fù) 雜地層，即使有眾多樣本但沒有分布在一些關(guān)鍵位置，同樣完整性也不高，無法確定實(shí)際地 層的空間狀況?；谒阉靼霃竭f增等傳統(tǒng)的完備性原則，有悖于地下資料獲取艱難性的實(shí) 際情況。由此可見，完整性測量是一個(gè)涉及采樣數(shù)量、采樣區(qū)域、知識(shí)推理等復(fù)雜的非線性 問題。完整度定義I= f(N，A，C)其中，N為樣本數(shù)據(jù)的數(shù)量;A指研究區(qū)(對象)的面積；C為對象的復(fù)雜度。根據(jù)完整度測量結(jié)果，主要有3種處理方式1)對于完整度符合要求的，繼續(xù)下一 步建模工作；2)對于完整度較低，但通過補(bǔ)充一些輔助數(shù)據(jù)，通常是2D剖面數(shù)據(jù)，完整度可 以達(dá)到應(yīng)用要求的，則可繼續(xù)下一步操作；3)通過第2種處理完整度仍然無法滿足要求，可 終止進(jìn)程。三、邏輯不一致性1、定義定義1:點(diǎn)不一致性
在3D空間中，如圖2a所示，假設(shè)有兩點(diǎn)P(x，y，z)和p(x’，y’，z’ )同時(shí)描述空間 中的一個(gè)點(diǎn)位置，給定一個(gè)閾值S，以P為球心、6為球的半徑得到一個(gè)球體E，于是，如果 P落在球體E內(nèi)，即p G E，則稱p與P為點(diǎn)一致性；如果pgE，則稱p與P為點(diǎn)不一致性。定義2:幾何不一致性在3D空間中，如圖2b所示，假設(shè)有兩個(gè)幾何體S和s同時(shí)經(jīng)過點(diǎn)P的空間域，那 么如果Pes，且3p，p g s，而p與p為點(diǎn)一致性，則稱s與S為幾何一致性；如果P G S， 對于Vp，p g s，而p與p為點(diǎn)不一致性，則稱s與S為幾何不一致性。其中S或s可以是平面、曲面、多邊形、線段等幾何形體。如果幾何體s中缺失描述點(diǎn)P的數(shù)據(jù)時(shí)，這種情況屬于s與S為幾何不一致性的 一種特例。定義3:邏輯不一致性滿足點(diǎn)不一致性定義或幾何不一致性定義的，稱為邏輯不一致性，即邏輯不一致 性問題包括點(diǎn)不一致性和幾何不一致性兩種情況。2、多源地質(zhì)數(shù)據(jù)集成中不一致性問題對于不同時(shí)期、不同來源、經(jīng)過不同解釋和處理的原始數(shù)據(jù)，當(dāng)把這些數(shù)據(jù)集成在 同一個(gè)3D空間坐標(biāo)系中時(shí)，存在數(shù)據(jù)在空間上的邏輯不一致性問題，這些問題直接影響建 模過程和模型的準(zhǔn)確性。一般能夠獲取的有效數(shù)字化數(shù)據(jù)可以歸納為5類2D/3D剖面圖、圖層、鉆孔、存儲(chǔ) 于數(shù)據(jù)庫中的屬性數(shù)據(jù)及其它如圖元等數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)中可能存在的多重解釋將導(dǎo)致邏 輯不一致性。例如，每一類數(shù)據(jù)中基本上多包含斷層和地層的信息，并以點(diǎn)、線、面等方式可 視化表達(dá)。如圖3所示，在數(shù)據(jù)集成時(shí)邏輯不一致性主要發(fā)生在以下幾個(gè)方面鉆孔與剖面、圖層數(shù)據(jù)解釋不一致；剖面在相交處邏輯不一致，如地層在剖面上解釋時(shí)缺失；各圖層之間的邏輯不一致，如等高線中各煤層的斷層數(shù)據(jù)解釋不一致；剖面上的斷層與圖層中(如等高線)的斷層邏輯不一致；數(shù)據(jù)庫中的斷層或地層褶皺屬性信息與剖面、圖層中的邏輯不一致，如斷層要素 解釋與剖面中的斷層不一致； 數(shù)據(jù)精度的不一致性，如地質(zhì)體厚度600m，煤層等高線間距50m，煤層厚度1 5m， 斷距7 50m等。3、邏輯不一致性檢測與處理策略對于研究區(qū)內(nèi)的地質(zhì)數(shù)據(jù)而言，觀察單獨(dú)的一個(gè)或來源相同的一組數(shù)據(jù)時(shí)一般不 會(huì)產(chǎn)生邏輯不一致性問題；只有將各種來源的數(shù)據(jù)集成到3D空間時(shí)，往往會(huì)檢測到上述各 種邏輯不一致性問題。邏輯不一致性檢測與處理策略主要步驟為(1)通過面向源集成和面向?qū)ο蠹?，將?shù)據(jù)分類集成到3D虛擬地質(zhì)場景中；(2)對數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測，如果沒有檢測到邏輯不一致性問題，則轉(zhuǎn)入步驟(6)；如果 檢測到不一致性問題，則進(jìn)行下一步操作；(3)依據(jù)數(shù)據(jù)的可靠度進(jìn)行數(shù)據(jù)類別的排序，比如某個(gè)區(qū)域鉆孔數(shù)據(jù)的可靠度為0. 89，剖面數(shù)據(jù)的可靠度為0. 54，則鉆孔數(shù)據(jù)排序在先，而剖面數(shù)據(jù)排序在其后；(4)調(diào)用知識(shí)庫中的相應(yīng)規(guī)則對數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)、修改甚至刪減操作；(5)轉(zhuǎn)入步驟(1)，重新進(jìn)行局部的面向源集成或面向?qū)ο蠹桑?6)進(jìn)入實(shí)體建模階段。四、誤差檢測與分析校正信息可靠性表現(xiàn)在實(shí)體建模必須保證和維護(hù)信息的完整性和準(zhǔn)確性，即(1)表 達(dá)方法應(yīng)該反映真實(shí)地質(zhì)對象；(2)表達(dá)方法應(yīng)該精確地描述地質(zhì)對象；(3)這種表達(dá)方法 應(yīng)該支持相應(yīng)地質(zhì)對象的所有幾何檢測(Shapiro 2002)。對采樣數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)、地震剖面 等數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋、推理、描述所獲得的信息是否準(zhǔn)確，在此基礎(chǔ)上建立的幾何模型是否反映 了地質(zhì)對象的原貌及其固有的內(nèi)在本質(zhì)，從而決定了模型的自身價(jià)值。數(shù)據(jù)誤差大，模型精 度與可靠性差，其應(yīng)用價(jià)值也就很低；反之亦然。然而誤差檢測及誤差估計(jì)的困難在于第一，地質(zhì)對象無法進(jìn)行客觀性測試，無法 決定明確的對比關(guān)系；第二，人為因素導(dǎo)致不確定性和主觀性的判定；第三，計(jì)算機(jī)也無法 對這些錯(cuò)誤進(jìn)行檢查與修正。盡管如此，許多學(xué)者及程序開發(fā)人員仍然在堅(jiān)持不懈的努力。 建模過程中為了驗(yàn)證曲面的插值效果，Lebel等研制了一個(gè)度量曲面間正距離的算法，地層 厚度的異常現(xiàn)象能夠可以很快發(fā)現(xiàn)。Requicha和Voelcker曾經(jīng)提出在真實(shí)對象和計(jì)算機(jī) 表達(dá)的實(shí)體模型之間加入一個(gè)假設(shè)數(shù)據(jù)模型，先將真實(shí)物體抽象為假定數(shù)學(xué)模型，再把數(shù) 學(xué)模型轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)表達(dá)形式。如何避免產(chǎn)生誤差，或者一旦發(fā)現(xiàn)誤差能夠及時(shí)糾正，以防止誤差繼續(xù)傳播、累計(jì) 與擴(kuò)散，為此在模型建立的整個(gè)過程中，設(shè)立誤差檢測與分析機(jī)制是非常關(guān)鍵和必要的。誤差檢測將滲透到三維地質(zhì)建模的各個(gè)環(huán)節(jié)中，主要包括1)數(shù)據(jù)檢測(Data Check)，包括數(shù)據(jù)一致性、完整性以及不確定性等檢測。2)幾何檢測(Geometry Check)，主要檢測實(shí)體建模、空間分析過程中點(diǎn)、線、面、體 的空間位置、形態(tài)分布、拓?fù)潢P(guān)系等誤差，如點(diǎn)在殼內(nèi)、線段在曲面上、線段的曲率、曲面相 交處的縫合度、體的閉合性以及包圍關(guān)系、相鄰關(guān)系等。3)屬性檢測(Property Check)，主要是針對屬性建模過程中屬性分布情況進(jìn)行誤 差檢測，如富水性邊界、斷層的影響程度、網(wǎng)格精度是否符合屬性填充條件等。4)算法檢測(Algorithm Check)，由于采用了基于圖形庫(如OpenGL)的系統(tǒng)開 發(fā)，暫不考慮虛擬可視化設(shè)計(jì)中的算法檢測，其它環(huán)節(jié)都會(huì)涉及到相關(guān)算法的檢測分析。典 型的有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化算法檢測(如2D剖面向3D空間的轉(zhuǎn)化、從矢量到柵格數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換等)； 剖分算法檢測(如2D/3D三角化剖分、六面體剖分等)；實(shí)體集合運(yùn)算檢測(如SSI求交、 巷道開挖算法檢測等)；以及空間插值算法檢測等。5)規(guī)則測試(Rule Check)，完成基于各種定量、定性規(guī)則的檢測，定量規(guī)則檢測比 較易于實(shí)現(xiàn)，如數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、多邊形內(nèi)外環(huán)、閉合曲面法向、空間對象拾取等規(guī)則檢 測；而定性規(guī)則的制定與檢測比較復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)，通常采用基于知識(shí)庫的方法進(jìn)行推理判 斷，如地層邊界、復(fù)雜斷層分段要素、地質(zhì)體分塊、特征提取等規(guī)則檢測。誤差通常被定義為觀測數(shù)據(jù)或模擬數(shù)據(jù)與其真實(shí)值之間的差異，呈現(xiàn)出一定的規(guī) 律性或隨機(jī)性。表2從誤差起因的角度，對可能出現(xiàn)的誤差進(jìn)行了分類，并指出是否可以進(jìn) 行誤差分析估計(jì)。 觀測誤差可以通過相應(yīng)的觀測分析技術(shù)來檢測誤差，由于原始數(shù)據(jù)的質(zhì)量直接影 響建模的效率和模型的性能，不同的分辨率其精度也不同，因此需要依靠空間數(shù)據(jù)獲取技 術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，觀測誤差有待進(jìn)一步減小。解釋誤差主要是由于主觀性較強(qiáng)，難以進(jìn)行誤差估計(jì)，可以通過設(shè)計(jì)基于多規(guī)則 知識(shí)庫的可視化、可交互式分析的虛擬環(huán)境，建立自動(dòng)或半自動(dòng)檢測觸發(fā)機(jī)制，降低人為出 錯(cuò)幾率。計(jì)算誤差可以通過盡量選擇能夠?qū)崿F(xiàn)誤差估計(jì)與分析的數(shù)學(xué)模型，優(yōu)化算法，避 免不穩(wěn)定因素的出現(xiàn)。視覺誤差同樣難以進(jìn)行誤差估計(jì)，可以通過增強(qiáng)軟件功能，以改善視覺效果，例如 真實(shí)的虛擬仿真環(huán)境使地質(zhì)學(xué)者可以“走入地下世界”，檢測地質(zhì)構(gòu)造的合理性。五、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與評估空間信息質(zhì)量檢測的目標(biāo)是發(fā)現(xiàn)誤差并進(jìn)行誤差修正，評價(jià)模型精度、可靠度等 指標(biāo)是否符合實(shí)際及應(yīng)用需求。由于三維地質(zhì)建模是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，采樣數(shù)據(jù)的稀 疏和地下形態(tài)的不可見性，導(dǎo)致目前國內(nèi)外缺乏切實(shí)可行的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和評價(jià)體系，需要在 實(shí)際應(yīng)用中逐步建立與完善。空間信息質(zhì)量劃分為五類，進(jìn)行定量和定性綜合評價(jià)主要反映多源數(shù)據(jù)集成中各種地質(zhì)數(shù)據(jù)的質(zhì)量指標(biāo)，如精度、可信度、概率、缺陷 率、出錯(cuò)率等；以地質(zhì)構(gòu)造空間幾何形態(tài)為依據(jù)的三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型精度評價(jià)指標(biāo)；以屬性特征為依據(jù)的不確定性誤差分析；主要反映可視化虛擬環(huán)境的存取、顯示、交互等質(zhì)量；以工程實(shí)際應(yīng)用為目標(biāo)的模擬比對評價(jià)。六、質(zhì)量檢測與分析硬件環(huán)境設(shè)計(jì)構(gòu)建一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)的質(zhì)量檢測與分析硬件環(huán)境，實(shí)現(xiàn)沉浸式顯示、實(shí)時(shí)交互等功 能。主要包括輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。1)輸入設(shè)備虛擬現(xiàn)實(shí)專用圖像工作站基于OpenGL三維圖形工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、支持自由多種交互模 式、支持多通道及分布式虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用、支持10種以上主流3D模型文件格式。專業(yè)立體眼鏡用于觀看檢測、分析效果的計(jì)算機(jī)裝置，是基于頁交換模式的立體 眼鏡，分有線和無線兩種。三維鼠標(biāo)3DM0USE為6自由度外部輸入設(shè)備，可以控制虛擬場景做自由漫游，或 控制場景中某個(gè)物體的空間位置及其方向，一般與數(shù)據(jù)手套、立體眼鏡配合使用，可大幅度 提高制作效率。
高清數(shù)碼攝像機(jī)靜態(tài)或動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)圖像全景導(dǎo)入。數(shù)據(jù)傳感手套是一種多模式的虛擬設(shè)備，通過軟件編程，可進(jìn)行虛擬場景中物體 的抓取、移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作，也可以利用它的多模式性，用作一種控制場景漫游的工具。2)輸出設(shè)備虛擬現(xiàn)實(shí)專用圖像工作站支持至少三種以上立體投影顯示模式、支持分布式集 群渲染。視頻矩陣切換器多路計(jì)算機(jī)視頻輸入、輸出，選用高性能處理器，視頻采用> 250M帶寬，保證信號(hào)長距離傳輸不失真，圖像清晰穩(wěn)定。液晶顯示器圖形、圖像輸出。分辨率> 1680x1050，響應(yīng)速度> 2ms。單通道/多通道立體投影系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高分辨率、高清晰度、無閃爍、大幅面逐行三 維立體投影顯示。投影機(jī)技術(shù)IXD技術(shù)，投影機(jī)亮度> 5000流明。立體投影硬幕高增益正投立體金屬幕、可視角度大、可支持立體投影、偏振特性 > 95%。七、具體實(shí)施例分析以河北開溧某礦區(qū)為例，進(jìn)行斷層構(gòu)造建模中的不確定性分析以及誤差校正與評 價(jià)。1、邏輯不一致性分析在數(shù)據(jù)集成時(shí)檢測出若干邏輯不一致性問題。如圖4a、圖4b、圖4c所示，表示其中的一組實(shí)際地質(zhì)數(shù)據(jù)，圖4a顯示剖面3中沒 有30號(hào)斷層(工程編號(hào)F3、斷距38)和440號(hào)斷層(F44、斷距20)；而圖4b顯示剖面4中 沒有512號(hào)斷層(DF12、斷距115)。很顯然，與圖4c表示的12-1#煤層的斷層線矛盾。根據(jù)可信度R(Reliability)并結(jié)合專家知識(shí)庫中的規(guī)則進(jìn)行檢測評價(jià)。其中，剖 面3的R = 0. 52 ；剖面4的R = 0. 54 ；12-1#煤層的斷層線的R = 0. 62，根據(jù)知識(shí)庫中數(shù)據(jù) 缺陷率補(bǔ)充規(guī)則，將分別在剖面3中補(bǔ)充F3和F44斷層，在剖面4中補(bǔ)充DF12斷層。2、數(shù)據(jù)不完整性分析在現(xiàn)有數(shù)據(jù)集成基礎(chǔ)上進(jìn)行斷層建模，以斷層F3為例。從上述情況來看，斷層F3 由二組數(shù)據(jù)描述剖面3、剖面4中分別提取的兩條斷層線以及12-1#煤層中的上下盤斷層 線(如圖5a所示)。顯然，僅僅通過這些數(shù)據(jù)無法確定斷層F3的空間展布，即無法利用傳 統(tǒng)的曲面擬合方法控制斷層的空間形態(tài)。為了防止由于完整度低而終止部分進(jìn)程，可以采用兩種處理方案1)在樣本數(shù)據(jù) 無法控制的“盲區(qū)”增補(bǔ)輔助數(shù)據(jù)，典型的是2D剖面數(shù)據(jù)。然而，根據(jù)觀察研究區(qū)的原始地 質(zhì)數(shù)據(jù)，“盲區(qū)”范圍內(nèi)沒有鉆孔等采樣數(shù)據(jù)，導(dǎo)致2D剖面的制作十分困難；2)根據(jù)斷層要 素推演斷層的空間展布。本文采用第二種方案實(shí)現(xiàn)斷層模擬。3、構(gòu)造特征推演斷層主要包括四種基本形態(tài)1)斷層不尖滅，貫穿整個(gè)研究區(qū)；2)兩端尖滅，在平 面地質(zhì)圖中形成透鏡體形狀；3)起端尖滅；4)終端尖滅。由于斷距通常會(huì)發(fā)生變化，每種形 態(tài)又可分為3種不同情況斷距固定不變、斷距連續(xù)光滑變化、以及斷距突變等情況。通過 綜合考慮這些情況，斷層要素的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如表3所示。由于一些大型斷層的延伸距離長、斷層軌跡彎曲等，存在同一斷層的不同部位斷距、走向、傾向和傾角變化很大的現(xiàn)象。因此，對這類斷層，必須進(jìn)一步細(xì)化各段的斷層要 素，將相關(guān)信息組織在分段斷層表中(表4)，記錄每-
-條分段變化的斷層的拐點(diǎn)信息，包
括拐點(diǎn)處的坐標(biāo)、每一個(gè)拐點(diǎn)處的斷距、分段斷層的產(chǎn)狀等。^ = wi(J7—)
M式中第一項(xiàng)表示樣本斷點(diǎn)對斷層模型置信度的影響，其中，ri、rj (m ^ n)為斷點(diǎn) 所屬數(shù)據(jù)源的可信度，j G l..n為所有斷點(diǎn)，而i e l..m為落在“ 帶”內(nèi)的斷點(diǎn) ’c為 斷層曲面的曲率(curvature) ；v為運(yùn)動(dòng)復(fù)原驗(yàn)證時(shí)的復(fù)原度(recover) ；p為工程實(shí)際應(yīng) 用時(shí)與事實(shí)數(shù)據(jù)的比對度(compare)。{wl, w2, w3, w4, }是各項(xiàng)權(quán)值，其取值需要結(jié)合樣本數(shù)據(jù)的來源、分布等情況具體 設(shè)定，并逐步調(diào)整獲得滿意的權(quán)值。主要分為兩種情況
如果斷層樣本數(shù)據(jù)比較豐富，如面向油田區(qū)基于2D/3D剖面的斷層建模，則有w4 > w3 > w2 > wl如果斷層樣本數(shù)據(jù)稀疏，如面向地質(zhì)勘探區(qū)的斷層建模，則有w4 > wl > w3 > w2評價(jià)結(jié)果表明斷層F3模型在現(xiàn)有樣本數(shù)據(jù)的情況下基本上符合精度要求，但是 其P值反映出模型的不確定性問題并沒有完全得到解決，并可能會(huì)繼續(xù)影響其后的建模環(huán) 節(jié)。如果評價(jià)結(jié)果不能反映斷層模型的精度，則允許進(jìn)行斷層的誤差校正或重新調(diào)整wi(i =1，2，3，4)，直到獲得符合要求的斷層模型為止。假設(shè)置信度導(dǎo)致E不能夠到達(dá)預(yù)期值，如圖6a、圖6b、圖6c所示，提供了一種改進(jìn) 置信度的方法，步驟如下Stepl 修改“ ￡ _帶”的帶寬，如果沒有新的斷點(diǎn)落在“ ￡ _帶，，內(nèi)，則退出此次修正。Step2 對于任意一個(gè)落在“ ￡ _帶”內(nèi)的斷點(diǎn)f，且fgS，S是F3斷層模型的節(jié)點(diǎn)集 合，如圖6a所示，則判定斷層面的趨勢，并將其投影到2D平面域，即(x，y，z)—？ (x, y) | (y, z) | (x, z)其中，(x，y，Z)G {S，f}St印3 依據(jù)F3斷層模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，搜索點(diǎn)f所屬的三角形及其影響域，繼而對 影響域進(jìn)行局部三角形重構(gòu)，圖6b中虛線部分顯示重構(gòu)結(jié)果。St印4 將F3模型再逆操作到3D空間(圖6c)。St印5 重新計(jì)算置信度等參數(shù)指標(biāo)。顯然，由于拓寬了 “ ￡ -帶”的帶寬，置信度應(yīng)該會(huì)提高，但斷層曲面的光滑度可能 會(huì)受到一定影響，在某些情況下，甚至?xí)档虴值。因此，斷層模型精度的提高需要綜合考 慮多方面的因素，尋求最優(yōu)的模擬效果。如圖7a、圖7b所示，分別表示礦區(qū)的主要斷層模型以及疊加了 12_1#煤層的斷層 模型，對該區(qū)域其它斷層的模擬與質(zhì)量評價(jià)方法類似。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種多維空間信息質(zhì)量檢測與分析模型，其特征在于，包括多源數(shù)據(jù)分析模塊用于對三維地質(zhì)建模過程中多源數(shù)據(jù)集成的邏輯不一致性及三維地質(zhì)建模過程中的數(shù)據(jù)不完整性和不確定性進(jìn)行分析；誤差檢測模塊用于在三維地質(zhì)建模過程中進(jìn)行幾何檢測、屬性檢測、算法檢測和規(guī)則檢測；誤差分析與校正模塊用于在三維地質(zhì)建模過程中進(jìn)行誤差分析與誤差校正；質(zhì)量評估模塊用于對三維地質(zhì)建模進(jìn)行精度和可靠度的評估；質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)模塊建立三維地質(zhì)建模的通用標(biāo)準(zhǔn)和針對特定建模區(qū)域的特定標(biāo)準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多維空間信息質(zhì)量檢測與分析模型，其特征在于 所述多源數(shù)據(jù)分析模塊包括不一致性模塊、不完整性模塊和不確定性模塊；所述誤差檢測模塊包括幾何檢測模塊、屬性檢測模塊、算法檢測模塊和規(guī)則檢測模塊；所述質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)模塊包括通用標(biāo)準(zhǔn)模塊和特定區(qū)域模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多維空間信息質(zhì)量檢測與分析模型，其特征在于 所述多維空間信息質(zhì)量檢測與分析模型的硬件環(huán)境包括輸入設(shè)備和輸出設(shè)備；所述輸入設(shè)備包括虛擬現(xiàn)實(shí)專用圖像工作站、專業(yè)立體眼鏡、數(shù)據(jù)傳感手套、三維鼠 標(biāo)、高清數(shù)碼攝像機(jī)；所述虛擬現(xiàn)實(shí)專用圖像工作站基于OpenGL三維圖形工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、支持自由多種交互模 式、支持多通道及分布式虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用、支持10種以上主流3D模型文件格式；所述輸出設(shè)備與輸入設(shè)備共用一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)專用圖像工作站，該工作站支持至少三種 以上立體投影顯示模式、支持分布式集群渲染；所述輸出設(shè)備還包括視頻矩陣切換器、液晶顯示器、單通道/多通道立體投影系統(tǒng)、立 體投影硬幕。
4.一種應(yīng)用權(quán)利要求1、2或3所述的多維空間信息質(zhì)量檢測與分析模型進(jìn)行三維地質(zhì) 建模的方法，其特征在于，包括步驟首先進(jìn)行多源數(shù)據(jù)集成，然后進(jìn)行實(shí)體建模，之后進(jìn)行屬性建模和空間分析，并在建模 過程中進(jìn)行虛擬可視化表達(dá)；在上述步驟中通過所述的多維空間信息質(zhì)量檢測與分析模型進(jìn)行以下處理 進(jìn)行多源數(shù)據(jù)集成步驟中的邏輯不一致性分析； 進(jìn)行多源數(shù)據(jù)集成、實(shí)體建模、屬性建模步驟中的數(shù)據(jù)不完整性分析； 對三維地質(zhì)建模的各個(gè)步驟中的數(shù)據(jù)不確定性進(jìn)行分析； 對三維地質(zhì)建模的各個(gè)步驟進(jìn)行誤差檢測； 根據(jù)上述處理的結(jié)果，并結(jié)合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行誤差分析與誤差校正； 通過質(zhì)量評估評價(jià)所建三維地質(zhì)模型的精度、可靠度是否符合實(shí)際及應(yīng)用需求； 在上述處理基礎(chǔ)上，完善所述質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，包括普遍的通用標(biāo)準(zhǔn)和針對不同的三維地質(zhì) 建模區(qū)域的特定標(biāo)準(zhǔn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三維地質(zhì)建模的方法，其特征在于所述邏輯不一致性包括點(diǎn)不一致性和幾何不一致性兩種情況，在多源數(shù)據(jù)集成步驟中 邏輯不一致性發(fā)生在以下幾個(gè)方面鉆孔與剖面、圖層數(shù)據(jù)解釋不一致；剖面在相交處邏輯不一致；各圖層之間的邏輯不一致； 剖面上的斷層與圖層中的斷層邏輯不一致；數(shù)據(jù)庫中的斷層或地層褶皺屬性信息與剖面、圖層中的邏輯不一致；數(shù)據(jù)精度的不一致性。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三維地質(zhì)建模的方法，其特征在于 所述邏輯不一致性的檢測與處理策略包括步驟A、通過面向源集成和面向?qū)ο蠹桑瑢?shù)據(jù)分類集成到3D虛擬地質(zhì)場景中；B、對數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測，如果沒有檢測到邏輯不一致性問題，則轉(zhuǎn)入步驟F；如果檢測到不 一致性問題，則進(jìn)行下一步操作；C、依據(jù)數(shù)據(jù)的可靠度進(jìn)行數(shù)據(jù)類別的排序；D、調(diào)用知識(shí)庫中的相應(yīng)規(guī)則對數(shù)據(jù)進(jìn)行以下至少一樣操作維護(hù)、修改、刪減；E、轉(zhuǎn)入步驟A，重新進(jìn)行局部的面向源集成或面向?qū)ο蠹?；F、進(jìn)入實(shí)體建模階段。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三維地質(zhì)建模的方法，其特征在于 所述數(shù)據(jù)不完整性分析后，根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行以下處理 對于完整度符合要求的，繼續(xù)下一步建模工作；對于完整度較低，但通過補(bǔ)充一些輔助數(shù)據(jù)，完整度可以達(dá)到應(yīng)用要求的，則繼續(xù)下一 步操作；通過補(bǔ)充輔助數(shù)據(jù)，完整度仍然無法滿足要求的，終止進(jìn)程。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三維地質(zhì)建模的方法，其特征在于 所述數(shù)據(jù)不確定性包括所述多源數(shù)據(jù)集成中的數(shù)據(jù)不確定性包括對同類間數(shù)據(jù)和異類間數(shù)據(jù)的多重解釋而引起的相互之間的邏輯不一致性；樣本數(shù)據(jù) 的稀疏或空間分布的不合理而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)不完整性； 所述實(shí)體建模中的數(shù)據(jù)不確定性包括點(diǎn)、線、面、體空間形狀和位置的不確定性，以及這些空間對象相互轉(zhuǎn)化時(shí)發(fā)生的誤差； 侵蝕地層、褶皺、斷層復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)的不確定性及特征變異；宏觀/微觀拓?fù)潢P(guān)系的靜 態(tài)或動(dòng)態(tài)表達(dá)的不確定性；所述屬性建模中的數(shù)據(jù)不確定性包括分析基于幾何模型和樣本密度的屬性模擬導(dǎo)致的誤差，通過選用合理的插值；多尺度 網(wǎng)格模型中屬性邊界的不確定性；所述空間分析中的數(shù)據(jù)不確定性包括空域、時(shí)空域和多維域的不確定性； 所述空域的不確定性包括開挖、切割、搜索操作以及長度、面積、體積計(jì)算中的不確定性； 所述時(shí)空域的不確定性包括動(dòng)態(tài)模擬時(shí)關(guān)鍵狀態(tài)的移動(dòng)、變形的不確定性； 所述多維域的不確定性包括關(guān)鍵狀態(tài)下屬性的不確定性；所述虛擬可視化中的數(shù)據(jù)不確定性包括三維模型在可視化表達(dá)中的不確定性，人機(jī)交互操作時(shí)的不確定性。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三維地質(zhì)建模的方法，其特征在于 所述誤差檢測包括在實(shí)體建模和空間分析步驟中，進(jìn)行空間點(diǎn)、線、面、體的幾何檢測； 在屬性建模步驟中，對屬性分布情況進(jìn)行屬性檢測； 除了虛擬可視化設(shè)計(jì)步驟外，對其它步驟進(jìn)行算法檢測和規(guī)則檢測。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三維地質(zhì)建模的方法，其特征在于所述質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與評估包括對以下空間信息質(zhì)量進(jìn)行定量和定性綜合評價(jià) 多源數(shù)據(jù)集成中各種地質(zhì)數(shù)據(jù)的質(zhì)量指標(biāo)，包括精度、可信度、概率、缺陷率、出錯(cuò)率； 以地質(zhì)構(gòu)造空間幾何形態(tài)為依據(jù)的三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型的精度評價(jià)指標(biāo)； 以屬性特征為依據(jù)的不確定性誤差分析； 可視化虛擬環(huán)境的存取、顯示、交互等質(zhì)量； 以工程實(shí)際應(yīng)用為目標(biāo)的模擬比對評價(jià)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多維空間信息質(zhì)量檢測與分析模型及其建模方法，通過多源數(shù)據(jù)分析模塊、誤差檢測模塊、誤差分析與校正模塊、質(zhì)量評估模塊、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)模塊等模塊在三維地質(zhì)建模過程中進(jìn)行邏輯不一致性分析、數(shù)據(jù)不完整性分析、數(shù)據(jù)不確定性分析、誤差檢測、誤差分析與誤差校正等處理，并通過質(zhì)量評估模塊評價(jià)所建三維地質(zhì)模型的精度、可靠度是否符合實(shí)際及應(yīng)用需求，并在上述處理基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)模塊。本發(fā)明公開的方法能夠提高三維地質(zhì)建模的精度和可靠性。
文檔編號(hào)G06T17/00GK101853522SQ20101016559
公開日2010年10月6日 申請日期2010年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
發(fā)明者徐華, 武強(qiáng) 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)(北京)