EVS三维地质

在EVS中如何处理透镜体和尖灭

在三维地质建模工作中，地层中透镜体、尖灭的处理一直都是工程师较为头疼的问题。三维地球科学软件EVS可以很好的解决上述提到的问题，使用科学的方法对透镜体、尖灭进行相应的处理，从而更快更好的模拟出地层和地层之间的接触情况，提高模型的精度。下面大致介绍EVS中控制透镜体、尖灭的几种方法：

一、层序控制

建立标准地层层序是利用EVS进行多数地质建模的前提，而EVS的地层层序区别于通常地质意义上的地层层序。在EVS软件中，建立的标准地层层序要求适用于每一个钻孔，所有地层均作为完整的岩层分布于整个建模区域，自上而下依次叠置。实际的地层层序常因地层分布不连续导致地层出现尖灭或是局部呈透镜体（如图1）。因此处理尖灭或透镜体的方法之一就是在确定层序时通过调整地层位置来确定尖灭、透镜体的位置。

在EVS中有一个专门用于地层层序确定模块，叫做make_geo_hierarchy。通过该模块，我们可以通过3D的方式来确定地层层序，而不再是传统的基于2D剖面的方式。在图2中，我们可以看到绿色钻孔上白色的线框，这代表该钻孔拥有这种岩性，而我们可以通过调整该线框的上下位置来改变透镜体的位置及厚度。

图1 地层层序

图2 调整透镜体厚度

二、插值方法及选择

空间数据插值是指通过己知的数据点或己知的己划为各个相对小的区域内的数据点，计算出相关的其它未知点或相关区域内的所有点的方法。通过插值可以估计某一缺失的观测数据，提高数据密度；可以使数据网格化，把非规则分布的空间数据内插或外插为规则分布的空间数据。离散数据拟合和插值所构造的层(曲)面模型是对地质信息在复杂地质体中的分布的数学抽象描述，为绘制和显示地质信息在地质空间分布提供了重要的方法基础。地质信息的插值和拟合函数要根据实际勘测数据建立，实测数据越丰富精确，得到的地质模型越能够真实描绘出这些信息的空间分布规律。另外，由于地质信息数据的特殊性，在进行空间数据的插值时，必须考虑许多约束条件及相关的地质学原理。

对于不同特点的地质信息，需采用不同的拟合函数，才能形成准确可靠的模型。因此，在处理透镜体和尖灭时，也应当选择合适的差值方法才能得到合理的尖灭情况。下面大致介绍一下可以在EVS中使用的部分插值方法：

克里金法（Kriging）

克里金(Kriging)插值法又称空间自协方差最佳插值法，它是以南非矿业工程师 D.G.Krige 的名字命名的一种最优内插法。克里金法是一种很有用的地质统计格网化方法。它首先考虑的是空间属性在空间位置上的变异分布，确定对一个待插点值有影响的距离范围，然后用此范围内的采样点来估计待插点的属性值。该方法在数学上可对所研究的对象提供一种最佳线性无偏估计(某点处的确定值)的方法。

自然邻点法（Natural Neighbors）

自然邻点插值法广泛应用于一些研究领域中。其基本原理是对于一组泰森(Thiessen)多边形，当在数据集中加入一个新的数据点(目标)时，就会修改这些泰森多边形，而使用邻点的权重平均值将决定待插点的权重，待插点的权重和目标泰森多边形成比例。实际上，在这些多边形中，有一些多边形的尺寸将缩小，并且没有一个多边形的大小会增加。同时，自然邻点插值法在数据点凸起的位置并不外推等值线(如泰森多边形的轮廓线)。

最近邻点法（Nearest Neighbor)

最近邻点插值法(Nearest Neighbor)又称泰森多边形方法，泰森多边形分析法是荷兰气象学家 A.H.Thiessen 提出的一种分析方法。最近邻点插值的一个隐含的假设条件是任一网格点 p(x，y)的属性值都使用距它最近的位置点的属性值，用每一个网格节点的最邻点值作为该节点的值。

样条板法（Spline）

样条插值法是一种以可变样条来作出一条经过一系列点的光滑曲线的数学方法。插值样条是由一些多项式组成的，每一个多项式都是由相邻的两个数据点决定的，这样，任意的两个相邻的多项式以及它们的导数(不包括仇阶导数)在连接点处都是连续的。插值法主要用于道路桥梁，机械设计，电子信息工程等很多工科领域的优化方法。

IDW（Shepard）

谢别德法使用距离倒数加权的最小二乘方的方法。因此，它与距离倒数乘方插值器相似，但它利用了局部最小二乘方来消除或减少所生成等值线的"牛眼"外观。谢别德法可以是一个准确或圆滑插值器。在用谢别德法作为格网化方法时要涉及到圆滑参数的设置。圆滑参数是使谢别德法能够像一个圆滑插值器那样工作。当你增加圆滑参数的值时，圆滑的效果越好。

图3 不同插值方法下同一模型的结果差异

三、调整岩层厚度

尖灭还可以解释为两个相邻的地层面相交或者重合，此时该层的厚度就是0。在EVS中厚度为0的面默认仍然会生成模型网格并在Z轴方向上压缩重合，也就是说我们可以通过调整岩层厚度（Layer Thickness）来控制尖灭的情况。

图4 岩层厚度调整

四、Pinch Factor

当建模数据中都是垂直钻孔时，我们可以使用Pinch Factor来调整尖灭的位置。Pinch的意思为尖灭，即在地层中厚度为0的位置。我们在处理尖灭时无法确定的是该地层是正好在钻孔点处尖灭还是在钻孔点之前就已经尖灭了，在软件中该选项默认为1，即上下地层正好重合，而调整该数值则可以使上部地层高于下部地层，从而在两个地层面之间产生一个更明显的尖灭。我们通过图6、7的例子就可以看出Pinch Factor是如何控制尖灭位置的。图6为模型默认情况，此时Pinch Factor为1，然后我们将Pinch Factor调整为100及-100，在图7、8中可以看到尖灭位置的变化。