高斯序贯模拟与克里格插值2种土壤重金属污染分析方法的比较

[目的]探讨克里格插值和高斯序贯模拟2种方法在土壤重金属污染分析中的差异,以期为土壤重金属污染分析方法的选择提供参考依据。[方法]以山东聊城某县重金属铜采样数据为研究对象,利用克里格插值和高斯序贯模拟2种方法进行土壤重金属铜的空间分布建模模拟。并选择30个采样点作为交叉验证数据集,对2种插值方法进行对比分析。[结果]克里格方法和高斯序贯模拟在均值段和极值段的模拟各有优势,研究者应根据试验数据的特点及应用目的对二者进行选择使用。[结论]土壤重金属污染分析是土壤治理、生态修复的前提,该研究结果对于根据不同目的需求来选择不同的插值、模拟方法具有重要意义。

基于序贯高斯模拟法的水利工程坝址区速度建模

水利工程坝址的选取不仅关系着安全性,也影响着后期的投入使用以及稳定运行。通常坝址区选择需要对区域的速度和岩性进行分析,其中高精度的速度建模至关重要。针对水利坝址选取,提出了一种地震信息约束的地质统计学建模方法对坝址区进行高精度速度建模,在此基础上分析坝址选取的安全性及合理性。通过地质统计学理论,分析坝址区速度的区域变异性,利用地震层位的横向信息以及测井资料的纵向信息联合进行序贯高斯模拟,从而建立速度模型,建模结果更加符合实际情况,能有效反映速度的空间分布情况。最后通过建立的速度模型合成地震记录,与实际地震记录相对比,吻合程度较高,表明建立的模型能反映坝址区的速度分布情况,能基于此圈定出有利于修建坝址的区域,验证了方法的可行性。

序贯高斯模拟方法在孔隙结构建模中的研究

传统地质模拟算法的目的在于对一个之前的协方差C(h)模型或等价的变差函数进行重构,其实质为空间任意两值Z(μ)和Z(μ+h)之间的统计学关系。序贯高斯模拟方法作为地质统计学模拟算法之一,拥有构建更精确协方差的能力。本文基于真实岩心孔隙数据信息,利用序贯高斯模拟方法进行了孔隙结构建模研究,通过对真实岩心数据进行序贯高斯模拟,随后对模拟结果的各向异性进行变差函数分析,通过最终实验的指数函数图像及拟合指数函数得出,序贯高斯模拟具有良好的模拟性能,经验证可以利用序贯高斯模拟方法来实现未知信息的预测,证明了该方法的实用性。

基于序贯高斯条件模拟的GEDI数据联合Landsat8反演森林地上生物量

[目的]单一遥感技术估测森林生物量存在较大局限性,本研究旨在利用多源遥感协同技术互补激光雷达和光学遥感的优势,提高生物量估测精度。[方法]以星载激光雷达GEDI和光学遥感Landsat8数据为主要信息源,采用序贯高斯条件模拟方法实现GEDI光斑数据由“点”到“面”的空间扩展,结合地面138块生物量调查样地,利用随机森林回归方法估测云南省香格里拉云冷杉林的地上生物量。[结果](1)采用序贯高斯条件模拟方法对GEDI光斑点进行空间插值,模拟的12个生物物理指标在空间分布上呈现出随机性、破碎化的特征,这与森林的空间分布聚集性非常相似,参与建模的9个指标OEC均大于0.90;(2)利用单一Landsat8光学遥感数据和地形因子构建的随机森林模型精度为:R2=0.82,RMSE=35.51 t·hm^(-2),P=0.77;Landsat8数据协同星载激光雷达GEDI数据构建的随机森林模型精度为:R2=0.86,RMSE=32.11 t·hm^(-2),P=0.80,模型精度明显提升;(3)利用多源遥感技术估测的香格里拉2019年云冷杉林地上的生物量总量为37 042 605.68 t,平均生物量为123.28 t·hm^(-2)。[结论]基于地统计学的序贯高斯条件模拟方法考虑到研究对象的空间异质性、能克服一定的平滑效应,用于实现激光点由“点”到“面”的空间扩展是可行的。星载激光雷达GEDI与光学遥感Landsat8协同的多源遥感数据可有效填补单一遥感数据源的缺陷,提高森林生物量的估测精度,能为激光雷达联合光学遥感估测大范围、全覆盖的森林生物量提供参考。

基于序贯高斯条件模拟的龙竹叶面积指数估测

叶面积指数(LAI)是评估森林生态系统健康状况的重要参数,为探究遥感数据在估测区域尺度森林LAI的能力,以搭载了先进地形激光测高仪系统(ATLAS)的冰、云和陆地高程卫星(ICESat-2)为主要信息源,协同陆地卫星(Landsat 9)及地形因子,结合51块实测样地数据,采用序贯高斯条件模拟(SGCS)方法与随机森林(RF)、梯度提升回归树(GBRT)、支持向量机(SVM)与K近邻(KNN)模型进行区域尺度的龙竹(Dendrocalamus giganteus)LAI遥感估测。结果表明:(1)在提取的46个ICESat-2/ATLAS光斑参数中,经Pearson相关性分析后,最佳拟合分段地形高度、插值地形表面高度、绝对平均冠层高度、太阳高度角4个特征参数与实测LAI具有显著相关性。(2)在RF、 GBRT、 SVM、 KNN模型中,多源遥感数据结合RF模型估测的LAI结果最佳,决定系数(R^(2))、均方根误差(E_(rms))、平均绝对误差(E_(ma))分别为0.901、0.352、 0.289。(3)使用SGCS方法及RF模型估测的研究区LAI为2.089~2.493,平均值为2.291。基于ICESat-2/ATLAS高密集光斑进行区域尺度LAI估测具有一定优势,光学影像数据及地形因子等辅助数据的加入,可有效提升模型估测精度,为高效率、低成本区域尺度LAI估测提供了案例,还为将ICESat-2/ATLAS数据与其他遥感影像相结合以估测其他森林结构参数提供了新的思路。

Kriging插值和序贯高斯条件模拟的原理比较及在土壤空间变异研究中的案例分析

20世纪60年代由Matheron创立的Kriging插值方法目前已发展出多种形式，广泛应用于地学研究。该方法能根据现有数据给出空间变量的最优无偏线性估计，但其缺点是产生平滑效应。

序贯高斯法模拟新沂、东海农业区土壤砷空间变异性

采用序贯高斯条件模拟值法,研究了江苏省新沂、东海农业区土壤砷含量空间变异性.结果表明,研究区土壤砷为正偏态分布,经高斯非线性转化后,符合二阶平稳假设.其经验半变异函数表现为各向同性.采用加权多项式法,对经验半变异函数拟合结果进行评价,并根据结果选择了带块金效应的高斯模型作为拟合模型.对研究区砷分布情况进行了100次模拟,模拟结果平稳.根据模拟数据与实际监测数据的关系,采用相关系数法选择最终模拟结果.研究区西北部土壤砷含量最高,中北部最低.

贝叶斯-序贯高斯模拟方法

各种静态数据约束下的三维储层模型是指可以同时满足地震和测井数据的模型。研究了整合中等垂向分辨率地震数据的方法。引入贝叶斯定理的序贯高斯模拟方法,即贝叶斯序贯高斯模拟,用来整合中等垂向分辨率的地震数据,在给定地震频率的条件下,提高模型的分辨率。模拟结果表明,该方法能很好地整合中等垂向分辨率的地震数据,解决整合地震和测井数据存在的“体支撑”难题,生成高于地震垂向分辨率、低于或等于测井分辨率的三维储层模型。

基于序贯高斯模拟的储量估算分层更新技术

针对传统储量估算方法无法充分利用炮孔数据和再现空间数据分布,难以准确指导后续生产的现状,本文提出使用克里格法进行初步储量估算,而后尝试引入常用于储层建模的序贯高斯模拟算法,加入生产爆破数据进行储量估算模型的分层更新,并以国内某大型露天钼矿为工程背景进行进一步研究,最后得到融合了不同块度和储量级别的块体模型,并从频率直方图、变异函数等方面深入剖析模拟结果,得出序贯高斯模拟用于储量模型的分层更新能够再现实测数据品位分布的结论。

基于GIS和GS^+的耕地土壤阳离子交换量的序贯高斯模拟

【目的】研究山东省禹城市盐渍土改良区耕地土壤阳离子交换量(CEC)的空间变异特征,可以为盐渍土改良及其土壤肥力管理提供理论依据。【方法】在GIS技术支持下,利用地统计学中的OrdinaryKriging(OK法)插值和序贯高斯模拟方法(SGSV模拟和SGSA模拟)探讨了禹城市耕地土壤CEC的空间变异特征,并将SGSV、SGSA、OK法与实测数据从统计参数、空间结构特征、空间分布趋势等方面进行了对比分析。【结果】(1)SGSV具有与实测数据相同的空间自相关结构,对预测点的模拟值具有不确定性;(2)OK、SGSA改变了土壤CEC数据的空间结构,具有"平滑"效应,SGSA在消除平滑影响方面优于OK插值;(3)研究区域土壤CEC含量高的地区主要分布在研究区域中偏北部和东部,土壤CEC含量低的区域主要分布在北部、西北和南部。【结论】SGSA模拟获取了研究区域土壤CEC空间分布,该结果对研究区域土壤盐碱障碍消减、土壤培肥具有重要的意义。

序贯高斯同位协同模拟在钻井风险预测中的应用

在开发评价、生产井位的设计与滚动实施阶段,对储集层预测成果的不确定性进行评价,预测钻井风险概率,对于优选开发区块、避免储集层预测的不确定性给钻井带来的风险具有重要意义。在大庆油田F2区块储集层预测研究中,采用序贯高斯同位协同模拟方法,以砂岩厚度为主变量,以地震主频为协变量,针对随机模拟得到的50个实现,根据该区开发买践获得的对砂岩厚度经济下限值的认识,以5m厚度为风险门槛值,制作了研究区钻井风险概率预测图,对预先部署的开发井位进行认证和落实,发现开发设计井中有4口井的钻井成功概率小于1,建议缓钻。该区块开发方案实施情况证明,这4口井正处于砂体变薄区域。应用序贯高斯同位协同模拟方法,协同地震属性数据进行储集层横向预测的预测精度较高,利用多个随机模拟实现的差异评价预测结果的风险,可以有效地降低钻井风险。

应用序贯高斯模拟法预测储集层潜在伤害

应用地质统计的区域化变量理论进行储集层潜在伤害空间特性分析,基于序贯高斯模拟方法原理,提出储集层潜在伤害预测新方法,并以胜利油田某区块17口井水敏伤害指数数据为例,进行该区块储集层潜在伤害的区域分布模拟和偏差检验.结果表明:由该区块水敏伤害指数条件模拟等值线图,水敏指数值在0.2左右的分布面积最大,在0.3左右次之,在其他值左右的分布面积较小;各图整体分布结构大致相同,反映了整体分布规律,但相互间存在差异,体现了分布的地质不确定性;同时偏差检验指出,序贯高斯模拟相对偏差低于6.5%,较准确地模拟出区块的水敏伤害指数,说明提出的储集层潜在伤害预测方法可行.

基于克里格插值与序贯高斯协同模拟的森林碳密度空间估计

以浙江省仙居县为例,利用普通克里格插值法和序贯高斯协同模拟法对森林碳储量(地上部分)的空间分布进行估计,利用交叉检验方法对其结果进行对比分析。结果表明,仙居县的森林碳密度分布差异较大,大部分地区森林碳密度较低;普通克里格法未能体现森林碳密度的空间差异,具有明显的"平滑"效应,序贯高斯协同模拟在减少平滑影响方面优于前者,序贯高斯协同模拟法的预测结果较克里格插值法高。

利用序贯高斯随机模拟分析构造图的不确定性

构造图的不确定性对勘探、储量计算、钻井决策、开采都有较大的、直接的影响。因此,对构造图的不确定性进行定量分析具有十分重要的意义。本文以随机模拟的理论与方法为基础,研究了基于序贯高斯模拟的速度场随机建模方法,获得了等概率的深度构造图的多次实现,根据不同实现的构造图上的圈闭面积的累积概率密度曲线分析了圈闭面积的分布特征及不确定性,对目的层深度计算结果的不确定性进行了分析与评价。

序贯高斯模拟在西藏尼木岗讲矿区的应用研究

利用Sgems和Micromine软件,应用序贯高斯模拟方法对西藏尼木岗讲铜多金属矿北区铜矿体的变化性进行了研究。首先根据钻孔柱状图整理出了矿区的钻孔数据,建立了钻孔数据库和钻孔三维模型,然后对钻孔中的样品分析数据进行了正态性分析,分析得出数据基本服从对数正态分布。对数据进行了标准正态变换,计算了变差函数,利用序贯高斯模拟方法对品位数据进行了10次模拟。最后根据模拟结果分析了矿体的变化性。矿体整体为东西走向,向南缓倾,但钻孔间矿体形态不定,可以有多种连接方式,多次结果的平均值可指示矿体最可能的形态。

联合多点地质统计学与序贯高斯模拟的随机反演方法

岩相和储层物性参数是油藏表征的重要参数,地震反演是储层表征和油气藏勘探开发的重要手段.随机地震反演通常基于地质统计学理论,能够对不同类型的信息源进行综合,建立具有较高分辨率的储层模型,因而得到广泛关注.其中,概率扰动方法是一种高效的迭代随机反演策略,它能综合考虑多种约束信息,且只需要较少的迭代次数即可获得反演结果.在概率扰动的优化反演策略中,本文有效的联合多点地质统计学与序贯高斯模拟,并结合统计岩石物理理论实现随机反演.首先,通过多点地质统计学随机模拟,获得一系列等可能的岩相模型,扰动更新初始岩相模型后利用相控序贯高斯模拟建立多个储层物性参数模型;然后通过统计岩石物理理论,计算相应的弹性参数;最后,正演得到合成地震记录并与实际地震数据对比,通过概率扰动方法进行迭代,直到获得满足给定误差要求的反演结果.利用多点地质统计学,能够更好地表征储层空间特征.相控序贯高斯模拟的应用,能够有效反映不同岩相中储层物性参数的分布.提出的方法可在较少的迭代次数内同时获得具有较高分辨率的岩相和物性参数反演结果,模型测试和实际数据应用验证了方法的可行性和有效性.

基于序贯高斯条件模拟的土壤重金属含量预测与不确定性评价——以宜兴市土壤Hg为例

土壤重金属含量的定量预测和预测结果的不确定性评价对生态风险评估具有现实意义。将1 155个表层土壤Hg样本分成两个无交集的数据集,309个样本用于模拟,另外864个样本用于验证,运用序贯高斯条件模拟方法对宜兴市土壤Hg的空间分布进行估值和模拟,并通过与传统地统计方法中的简单克里格估值进行对照,同时利用高斯序贯指示模拟探索单点和多点联合的不确定性。结果表明:基于同一个半方差模型,100次序贯高斯条件模拟方法得到的E-type型与简单克里格估值在空间分布上基本一致,两种方法的精度基本相同;随机抽取了第1、25、50、75、100次序贯高斯条件模拟的单次实现,将模拟结果和插值结果与846个点进行验证,5个单次实现的平均预测误差和均方根预测误差略高;以0.15 mg kg^(-1)作为临界阈值的单点超阈值概率虽然较高,但其置信度不足以划定污染区域,在划定污染区域时应采用多点联合概率评估其可靠性。

序贯高斯模拟方法在三道庄一南泥湖钼矿区的应用

序贯高斯模拟是基于地质统计学的区域化变量理论和高斯概率理论,采用序贯模拟算法对研究变量进行随机模拟的方法。模拟结果比确定性算法更符合地质规律,能充分考虑原始量的空问结构性、随机性和局部变异性,且能使模拟值在观测点处等于实测值。序贯高斯模拟方法能根据需要得出多个模拟结果,以反映研究矿体的多种可能产出状态,对充分认识矿体的空间形态提供有力支持。本文充分利用已有钻孔资料,基于GOCAD三维建模软件,运用序贯高斯模拟方法。

序贯高斯模拟在围岩质量预测中的应用

围岩质量的准确划分对隧道工程的建设成本控制和施工安全至关重要。根据局部范围内的围岩信息估计整个隧道址区围岩质量分布时,常规的插值算法(反距离加权插值法、平均法等)未能充分考虑变量空间分布的结构性,因此预测精度较低。为了更好地考虑地质信息间的空间结构性,本文结合RMR14法对围岩质量进行定量评价,将序贯高斯模拟方法应用到掌子面前方围岩质量的预测。利用钻孔、物探、地质素描等采集的地质信息,通过变差函数的模拟对其空间自相关性进行定量描述。采用序贯高斯模拟方法,以RMR14法各评分指标为研究对象分别进行变量估计,进而对未开挖掌子面围岩情况进行定量评估。以试刀山隧道工程为例对该方法进行验证,预测结果保持了近70%的预测精度。研究结果表明:基于指标的序贯高斯模拟方法在RMR值预测方面有良好的表现,同时能反映更多的地质信息;此外,序贯高斯模拟方法能够很好地反应空间中RMR值的细微变化,可以克服克里金方法的"平滑效应";具有一定的工程应用推广价值。

序贯高斯模拟法在鄂尔多斯盆地储层预测的应用

用波阻抗反演进行储层预测己得到认可,但在实际应用中经常会发现仅用波阻抗反演有时难以识别储层。采用无格点序贯高斯模拟反演技术可以进行多种测井参数的反演,对这些测井参数的综合分析有助于更有效地识别储层。在实际工作中采用上述方法进行测井参数反演,并结合在工作中总结的测井参数数据分析处理方法,识别了常规波阻抗反演难以识别的储层,取得了较好的应用效果。