[發明專利]一種基于空間傳播的不確定性量化方法

有效

• 申請號: 201810770420.6
• 申請日: 2018-07-13
• 公開（公告）號: CN109033588B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 魯才;王浩龍;胡光岷
• 申請（專利權）人: 成都愛為貝思科技有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06T17/05
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

本發明公開了一種基于空間傳播的不確定性量化方法，包括以下步驟：S1、根據關聯信息為每個種子點賦予初始不確定性分布；S2、計算每個插值點處由多個種子點傳播來的不確定性；S3、根據D?S證據理論對兩組權值進行和成績算得到一組新的權值；S4、利用新的權值和傳播的不確定性對插值點的不確定性結果進行計算。本發明從種子點的不確定性出發，考慮了不確定性在空間中的傳播特點和合成過程中所遵循的規律，與現有算法相比，更具有合理性和有效性。

技術領域

本發明涉及一種基于空間傳播的不確定性量化方法。

背景技術

復雜地質構造主要體現在地質曲面形態的復雜性上，由于數據的缺失，無法良好地恢復地質曲面的準確的構造形態。在現在的地學研究中，越來越多的研究者也發現了不確定性在地質重構中的重要性，并對其進行了一系列研究。采集地震數據的方法主要是用物理方法引起地表震動，并用高精度儀器采集由地層返回來的地震波信號，對采集到的地震波進行分析并解釋成各項屬性的數據數值來供科研人員進行地質重構的研究。然后建立地質重構的模型，利用插值算法將數據缺失的曲面補充完整，再利用可視化技術將地底地質結構良好地展示出來。在上述過程中，各個環節都引入了不確定性。首先，對于地震波的采集，受限于采集的儀器的精度和采集數據時外界環境的其他因素干擾，采集到的地震波本身已經具有了一定的不確定性。在重構曲面時，由于地震數據的稀疏性，要對空間上數據點稀疏的位置處進行插值計算，以便建立完整的曲面模型。這個插值估計計算過程中，也不可避免地存在著不確定性。最后，在可視化的過程中也存在著不確定性，傳遞函數的設計、可視化的展現形式等都會造成用戶對結果認知的不確定性。在上述的整個過程中，上一個階段的不確定性還會隨著整個操作流程進入到下一個階段當中來。所以以此方式最終重建出來的地質曲面是具有不確性的，它在某些區域不確定度比較小，即可信度比較高；而在某些區域不確定度高，可信度低。現今對于插值算法的研究已經較為成熟，在一般情況下能取得較好效果。但是對于數據缺失嚴重的情況，任何插值算法都難以復原出原始的曲面信息。所以需要進行對曲面上不確定性程度分布情況的研究，通過從不確定性傳播的角度出發，對重構出的曲面上的不確定性的分布進行研究并加以顯示這個工作是具有重大意義的，可以幫助研究人員更加清楚地了解到重建出來的曲面的質量分布，對于不確定度過于高的部分，可以利用其他方法對其進行針對性處理，以得到更準確的曲面和更好的可視化效果。

目前主要使用的不確定性量化方法是基于擾動的不確定性量化方法，這種方法的基本思路為：將地質數據范圍類的空間按均勻的大小分割成一個個小方格，再根據專家經驗對原始的數據集進行概率分布的設定，隨機采樣使單組輸入數據集變成多組輸入數據集，再分別用這些數據集代入地質建模計算中生成多個不同的地質模型結果，最后利用設定的指標函數統計每個單元格屬于每種地質單元的頻次，分別計算每個單元格中的概率，再依照信息熵的定義公式計算出每個單元格的熵值，即該單元格的不確定性程度的量化結果。該方法流程圖如圖1所示。在地質數據空間區域的單元格劃分過程中，需要注意單元格劃分的大小，這直接關系到單元格劃分的數量。單元格劃分的數量太多，每個單元格較小，能更好地區分某一部分空間對于地質單元的歸屬，獲得更好的不確定性量化效果，但是會造成計算量的增大；但如果單元格數量劃分得較少，雖然減少了計算量，但是會造成單元格歸屬地質單元不明確的問題，使最終的不確定性的量化結果粗糙、不準確。所以應該根據地質構造的復雜程度和精度需求合理地設置單元格劃分數量。對于原始的輸入數據點，因為只有一組，而生成多個模型實現需要多組數據，所以需要對原始的輸入數據分別設置一個概率分布來擾動模擬數據含有的不確定性。利用所得到的關于每個數據點的概率分布函數進行多次隨機抽樣則能生成多組新的數據，用這些新的數據進行地質建模得到多組地質模型的結果，然后依次對每個模型結果進行統計處理，記錄每個單元格分別屬于哪一個地質單元，有指標函數為：

其中，x為任意一個單元格，F為某種地質單元。對于生成的n個地質模型結果，需依次統計每個單元格屬于某種地質單元的頻次，計算出其概率：