[發明專利]一種基于壓縮感知的地勘方案優化方法

在審

• 申請號: 202010468398.7
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111651879A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 申志福;張銳;王志華;高洪梅;孫晉晶;劉璐;夏云剛
• 申請（專利權）人: 南京工業大學;南京吉歐地下空間科技有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/18;G06F17/16
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

本發明提供了一種基于壓縮感知的地勘方案優化方法，包括如下步驟：S10利用貝葉斯壓縮感知對所述場地的場地信息做初步分析，獲得協方差矩陣作為不確定性評價指標；S20取所述協方差矩陣的每一列作為獨立的列向量取平均值，所述平均值較大則為不確定性較高區域，將70％的孔位放在不確定性較大的區域進行勘測；S30進行新一輪插值評估，找到不確定性最大區域，將剩下30％勘察孔位放在該區域之內；以及S40所有孔位勘察完畢后進行最終一輪評估，如有個別方差較大點位可選擇增加鉆孔進行勘察。本發明的一種基于壓縮感知的地勘方案優化方法，以少量的采集數據最大程度反推完整的地層數據，提高了勘察結果的準確性，同時解決了一次性鉆孔勘察帶來的不確定性問題。

技術領域

本發明涉及地質勘察技術領域，具體涉及一種基于壓縮感知的地勘方案優化方法。

背景技術

在地質勘察中，對于地面以下土的分層和性質評價在傳統方法中主要依賴于靜力觸探、標準貫入等原位測試手段以及取樣分析。傳統勘察方案中，勘探點位往往在場地內均勻分布，并未將更多點放在不確定性大的區域。事實上，因為勘察前場地土信息未知，傳統方法也不可能通過考慮場地不確定性來布置勘察點。

傳統方法中，當獲得了一定量數量的勘察數據后，由于勘察剖面的水平跨度與深度均較大，且勘察數據稀疏有限，鉆孔與鉆孔之間區域的地層難以準確推知。因而，很難對土層進行準確劃分，更難衡量土層分布的不確定性。

地質勘察可以看作是對地層信息的稀疏取樣，要解決的問題是從稀疏取樣中最大程度還原原始信息。貝葉斯壓縮感知(BCS)是求解這類問題的數學框架。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種基于壓縮感知的地勘方案優化方法，將鉆孔放在不確定性最大的點位進行勘察，利用有限的采集數據最大程度反推完整的地層數據，提高了勘察結果的準確性，同時解決了一次性鉆孔勘察帶來的不確定性問題。

為了實現以上目的，本發明采取的一種技術方案是：

一種基于壓縮感知的地勘方案優化方法，包括如下步驟：S10收集場地周邊的地質勘察資料，利用貝葉斯壓縮感知方法對所述待勘察剖面周圍的既有勘察資料進行分析，可選擇靜力觸探阻力、標準貫入擊數等勘察結果為場地量化指標，獲得該量化指標在待勘察剖面上的協方差矩陣作為該剖面的不確定性評價指標；S20取所述協方差矩陣的每一列作為獨立的列向量取平均值，所述平均值較大則為不確定性較高區域，根據勘察數量的要求，將70％的勘察孔位放在不確定性較大的數個區域進行勘測；S30勘察過后結合現場數據，利用所述步驟S10中的貝葉斯壓縮感知方法進行第二輪評估，根據協方差矩陣找到不確定性較大的數個區域，將剩下30％的勘察孔位放在這些區域進行勘測；以及S40所有勘察點勘察完畢后，利用所述步驟S10中的貝葉斯壓縮感知方法進行最終一輪評估，計算得到的方差高于協方差矩陣cov_f平均值的點位可選擇增加鉆孔進行補充勘察，以進一步提高勘察的準確性。