[发明专利]面向露头岩层分层的空间案例推理方法

说明书

本发明公开面向露头岩层分层的空间案例推理方法，包括步骤：S100、基于倾斜摄影测量数据构建露头岩层三维点云模型；S200、露头岩层三维点云模型体元分割；S300、构建岩层案例空间特征与属性特征集成表达模型；S400、确定岩层案例空间特征与属性特征权重，构建岩层案例空间相似性与属性相似性集成推理模型进行推理。本发明空间相似性与属性相似性集成推理岩层分层结果与实际情况更加相符，本发明提出的方法对露头岩层分层是比较有效的，并且为倾斜摄影测量地物单体化应用提供了新方法支持。

技术领域

本发明属于油气地质勘探技术领域，具体涉及面向露头岩层分层的空间案 例推理方法。

背景技术

地层是沉积地质学的重要研究对象，对它的充分研究有助于油气地质勘探， 进而利于社会经济发展，研究意义显著。而在地层研究中，对露头岩层和井下 岩层各层的识别是地层研究的基本前提。针对露头岩层，通过野外调查并现场 人工进行各层岩层的识别，依然是目前主要的地质工作方法。而露头岩层规模 通常很大且地形复杂或地势陡峭，使得采用上述方法进行全面、细致的岩层分 层显得极为困难甚至不可行。另外，该方法费时费力，且岩层识别的精度往往 依赖于研究人员的经验和水平。近年来，很多研究人员为解决该问题进行了各 种探索，例如，基于野外照片利用图像分割方法交互式完成岩层的分层；采用 三维激光雷达数据构建露头岩层三维模型并结合各种地质信息数据进行岩层划 分、岩性分类等研究。这些方法在一定程度上弥补了传统岩层分层方法的不足， 但仍然存在适用规模不够大、对人工识别方法依赖程度大等缺陷。

无人机倾斜摄影测量技术的出现，为此类问题的解决提供了潜在而全新的 途径。近年来，倾斜摄影测量技术在城市建模、城市规划、冰川调查、地貌建 模、露头岩层建模、地物单体化等领域得到了广泛的研究与应用，并取得了很 好的效果。其中，单体化是岩层识别的直接目的，但是现有单体化研究方法主 要针对城市三维模型中的建筑物、道路、树木等对象，而露头岩层在结构、形 状、纹理等方面与前述地物显著不同，使得这些方法还很难有效应用于岩层分 层。在露头岩体研究方面，采用核密度估计和密度扫描算法从三维点云中识别 露头岩体节理、采用机器学习算法利用反射强度和几何信息或颜色信息从点云 模型中识别岩性、采用聚类算法或Oren-Nayar反射模型或统计分析利用反射强 度从点云模型中识别岩性等研究工作都具有创新性。但岩层不同于岩性，不同 的岩层其岩性可以是相同的，上述针对节理或岩性的识别方法还不能很好的适 用于岩层识别。目前，从可获取的文献来看，国内外针对露头岩层识别的研究 比较少见，因此，针对露头岩层三维模型，需要研究新的岩层识别方法。

案例推理(Case-Based Reasoning，CBR)作为解决复杂问题的人工智能方 法，目前已得到广泛的研究与应用。其基本思想可简述为：针对待求案例(新问 题)，在历史案例库中搜索与之匹配的相似案例，并重用相似案例，将其结果赋 予待求案例；如果待求案例获取的结果值不合理，依据领域知识对其进行修订， 从而使待求案例最终得解。进一步，将直接得解或修订得解的典型案例加入案 例库中，以便扩充案例库。案例推理无需精确领域模型，而通过历史案例知识， 来推求新案例的解，对于复杂性、不确定性问题的求解具有显著的优势，特别 适合于那些专业知识难以被概括、抽象和表示的领域。

近年来，案例推理在环境科学、城市发展、土地利用、地质工程、矿产资源 评价、油气工程、油气资源评价等领域得到了广泛的研究与应用，并取得了很 好的效果。但是，针对露头岩层识别问题，从可获取的文献来看，国内外基于案 例推理模型对其开展的研究工作比较少见。在上述研究中，推理模型主要是采 用经典的属性相似性推理，依据空间特征的空间相似性推理较少。少部分研究 者已开展的空间相似性推理是针对特定领域问题的，而不同的领域、不同的问 题，研究对象中蕴藏的空间特征是不同的，针对不同的空间特征，其空间相似 性推理方法往往也是不同的。因此，针对露头岩层识别问题，除了属性特征外，挖掘岩层参数中蕴藏着的空间特征，并构建岩层空间相似性与属性相似性集成 推理模型，对于岩层识别有效性的增强和精确性的提高是非常有意义的。

发明内容