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地质空间可视化数据插值算法研究

张磊  
【摘要】:随着“数字地球”与“数字中国”的建设,地球信息科学和地球空间信息科学的发展异常迅速。在人口激增,生活空间拥挤,自然资源匮乏,自然环境恶化的压力下,地下空间三维可视化研究已经成为地质学、地理信息系统以及计算机等学科所关注的热点。地质调查和勘察数据是地质空间可视化的基础,而由于工作场地及资金成本等问题的限制,在一定的研究区域内往往只能获得有限的钻孔和地球物理勘察资料,很难满足构建三维空间数据场的要求,这就要求使用插值技术、选用合适的插值算法对研究场区进行有效的数据加密,最大限度地利用这些数据所蕴涵的信息量,这也是实现地质空间可视化的关键步骤。 本文研究的主要内容包括: (1)对比反距离加权算法与Kriging算法。以Peaks曲面作为先验曲面,从二维等值线和三维曲面的角度对比分析反距离加权和选用不同半变异函数的Kriging算法对先验曲面(Peaks曲面)的插值结果。 (2)采集与分析插值算法的原始钻孔数据。在浙江金华400多钻孔数据中选择146个钻孔数据作为原始数据,分析地层标高数据是否服从正态分布,发现数据内部含有的全局趋势及各向异性,并根据分析结果,利用工具通过转化使数据服从正态分布,模拟全局趋势,并剔除数据各向异性,从而提高插值精度。 (3)插值结果获得。根据探索性数据分析的结果,按步骤设置一定的参数,对数据进行结构化的数据插值处理,得到插值结果。 (4)插值结果质量评价。利用交叉验证工具评价插值结果的好坏。 (5)地质空间三维显示。利用插值得到的数据,构建基于多层DEM和长方体体元的地质体三维数据场,并利用三维可视化工具软件包VTK(Visualization Tool Kits)进行三维显示。


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