克里金（kriging）插值方法在煤层分布检测中的应用研究

发布时间：2017-04-17 09:21

  本文关键词：克里金（kriging）插值方法在煤层分布检测中的应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 本文是在山西省自然科学基金项目《多源信息融合技术在煤矿水害预测中的研究》资助下完成的,目的是对煤层分布检测方法进行应用研究。 煤矿工程人员要对合理开采煤层做出决策,必须对煤层的分布有一个直观的了解,这就需要知道煤层的分布状态。对地下煤层了解的唯一途径是进行钻探检测,但进行钻探检测要花费很大的代价,所以不可能大规模的钻探。如何根据有限的钻孔检测资料来得到煤层的分布模型,本论文提出了克里金插值方法来解决钻孔数据严重不足的问题。 在论文中,根据空间插值方法的基本原理,对主要的空间插值方法进行了比较,分析了各种方法的适用条件、算法和优缺点。在煤层分布检测中,克里金插值方法不仅考虑了观测点和被估计点的相对位置而且还考虑了各观测点之间的相对位置关系,并且,克里金建模具有无偏、最优的性质,点稀少时插值效果比其他方法好,能给出待估点属性值数学期望最好的近似。文中在确定插值邻域的基础上,利用克里金插值方法的多种模型对研究区散乱数据点的变异函数进行拟合。为了确定哪个插值模型更适合研究区域的三维建模,对多个插值效果图进行了比较,得出普通克里金插值方法的球状模型是最佳的插值模型。主要内容有: (1)介绍了常用空间插值方法的原理、研究现状、应用领域。分析对比每种方法的优缺点,明确了在煤层分布模型检测方面,克里金插值方法的插值效果较好。 (2)根据空间信息统计学的基本原理,详细说明了变异函数的理论模型和实验模型,改进了变异函数参数的确定方法。 (3)详尽阐述了克里金插值方法的基本原理,分析比较了各种克里金插值方法的优缺点及其应用条件。提出了在研究区域内采用普通克里金插值方法进行数据插值。 (4)对原始采样数据进行了处理,根据改进后的参数确定方法计算出实验变异函数的参数,绘出了实验变异函数分布图,并用理论模型中的三种模型对实验变异模型进行了拟合,并对拟合的结果进行了检验,指出球状模型的效果最好。 (5)采用普通克里金插值方法进行插值,根据输出结果,用Matlab软件对研究区域的煤层进行了三维模拟。 (6)对建立的煤层模型进行分析应用,指出这种方法还可以应用到更多的领域。
【关键词】：空间插值 变异函数 克里金插值 煤层建模
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：P618.11
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-15
• 1.1 问题的提出11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.3 本论文的主要内容以及结构安排12-15
• 1.3.1 研究内容12-13
• 1.3.2 论文的结构安排13-15
• 第二章 空间插值技术及算法基础15-26
• 2.1 空间插值技术概述15-16
• 2.2 空间插值技术的数据分析16-18
• 2.2.1 数据来源16
• 2.2.2 空间数据的关系16-18
• 2.2.3 数据处理18
• 2.3 空间数据插值算法18-24
• 2.3.1 距离倒数插值18-19
• 2.3.2 样条插值19
• 2.3.3 线性插值三角网法19-20
• 2.3.4 最小曲率法插值20-21
• 2.3.5 径向基函数插值21
• 2.3.6 趋势面插值21-22
• 2.3.7 克里金插值22-23
• 2.3.8 自然邻点插值23
• 2.3.9 泰森多边形插值23-24
• 2.4 常用插值方法的比较24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 空间信息统计学方法的基本理论26-42
• 3.1 区域化变量理论26-35
• 3.1.1 随机过程与区域化变量26-27
• 3.1.2 协方差函数与变异函数27-30
• 3.1.3 基本假设30-32
• 3.1.4 实验变异函数的计算32
• 3.1.5 方差估计理论32-35
• 3.2 变异函数及结构分析35-41
• 3.2.1 变异函数的性质35-36
• 3.2.2 变异函数的理论模型36-40
• 3.2.3 结构分析的基本步骤40-41
• 3.3 本章小结41-42
• 第四章 克里金插值方法42-53
• 4.1 克里金插值原理42-43
• 4.2 克里金插值分类43-51
• 4.2.1 简单克里金43-45
• 4.2.2 普通克里金45-47
• 4.2.3 泛克里金47-48
• 4.2.4 协同克里金48-49
• 4.2.5 贝叶斯克里金49-50
• 4.2.6 其他方法50-51
• 4.3 几种主要克里金插值方法的区别51
• 4.4 研究区克里金插值方法的选择51-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第五章 克里金插值方法在煤层分布检测中的应用53-77
• 5.1 原始数据的预处理53-56
• 5.2 变异函数的分析模块56-68
• 5.2.1 变异函数的参数确定56-60
• 5.2.2 实验变异函数的计算60-63
• 5.2.3 实验变异函数的拟合63-64
• 5.2.4 结果检验64-68
• 5.3 克里金插值模块68-71
• 5.3.1 参估点的搜索68-69
• 5.3.2 克里金插值方法的计算69-71
• 5.4 基于 Matlab的插值结果可视化71-76
• 5.4.1 Matlab软件概述71
• 5.4.2 Matlab语言用于三维建模的优势71-72
• 5.4.3 克里金插值系统界面设计72
• 5.4.4 煤层分布区厚度预测72-74
• 5.4.5 煤层分布模型及其分析应用74-76
• 5.5 本章小结76-77
• 第六章 总结与展望77-79
• 6.1 本文的研究总结77
• 6.2 本文的不足之处77
• 6.3 对进一步研究的建议77-79
• 参考文献79-82
• 感谢词82-83
• 研究生期间发表论文83

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 勾启泰;岳建平;;克里金插值法在大地坐标系转换中的应用研究[J];测绘通报;2011年09期

2 郭秋英;郝光荣;陈晓岩;;中长距离网络RTK大气延迟的Kriging插值方法研究[J];武汉大学学报(信息科学版);2012年12期

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 胡朝辉;面向汽车轻量化设计的关键技术研究[D];湖南大学;2010年

2 董海波;煤矿采场瓦斯分布与分布场重构技术研究[D];中国矿业大学;2012年

3 任丽艳;开采沉陷预测与数值分析中的三维地质建模研究[D];中国矿业大学(北京);2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 刘治政;黄水河流域平原区地下水监测网优化研究[D];山东农业大学;2010年

2 龙威舜;克里金估计技术在辊道窑温度场中的应用研究[D];景德镇陶瓷学院;2011年

3 徐寿志;区域海水声速异常模型初步研究[D];辽宁工程技术大学;2011年

4 孟祥帅;区域地下水观测井网优化方法研究[D];中国地质大学(北京);2012年

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本文编号：312923