本文關(guān)鍵詞：基于核方法的煤層厚度變化預(yù)測(cè)模型及應(yīng)用研究

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【摘要】：煤層厚度是煤礦設(shè)計(jì)與開采過程中重要的信息,準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)煤層厚度,能夠給煤礦生產(chǎn)提供有力的地質(zhì)保障。煤層在地震勘探中屬于薄層,其薄層厚度預(yù)測(cè)一直是公認(rèn)的難題之一,傳統(tǒng)的預(yù)測(cè)方法一般是利用鉆孔資料的內(nèi)插對(duì)比獲得,但是由于鉆孔成本較高,鉆孔密度不大,因此其應(yīng)用范圍有很大的局限性。三維地震資料具有大面積密集采集信息的優(yōu)勢(shì),因此可以利用豐富的地震信息解決煤層厚度問題,三維地震勘探因其技術(shù)先進(jìn)、分辨率高,目前已成為解決煤礦地質(zhì)問題的主要手段之一。論文以石拉烏素煤礦首采區(qū)為研究區(qū),結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)及三維地震勘探資料,提出了地震屬性技術(shù)與核方法相結(jié)合的煤層厚度預(yù)測(cè)方法,在仿真模擬研究的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證。論文主要進(jìn)行了5個(gè)方面的研究工作:(1)研究了三維地震屬性技術(shù),概括了三維地震屬性分類、提取和優(yōu)化三個(gè)環(huán)節(jié),并對(duì)常用的地震屬性的定義及地質(zhì)用途進(jìn)行了深入研究。重點(diǎn)研究了灰色關(guān)聯(lián)分析優(yōu)化地震屬性的方法,在進(jìn)行預(yù)測(cè)模型訓(xùn)練之前,對(duì)提取的三維地震屬性進(jìn)行優(yōu)選,提取出與煤層厚度關(guān)聯(lián)性比較大的幾種屬性,作為訓(xùn)練模型的特征值,不僅能提高預(yù)測(cè)的精度,而且降低了算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。(2)研究了最小二乘支持向量機(jī)及簡(jiǎn)單多核學(xué)習(xí)理論,運(yùn)用耦合模擬退火算法優(yōu)化最小二乘支持向量機(jī)正則化參數(shù)r和核寬度s,提出用k-折交叉驗(yàn)證方法優(yōu)選簡(jiǎn)單多核學(xué)習(xí)的正則化參數(shù)C。(3)以一個(gè)非線性函數(shù)和Lorenz系統(tǒng)產(chǎn)生的混沌時(shí)間序列預(yù)測(cè)作為仿真實(shí)例,對(duì)最小二乘支持向量機(jī)及簡(jiǎn)單多核學(xué)習(xí)進(jìn)行了預(yù)測(cè)能力仿真試驗(yàn)。利用耦合模擬退火算法優(yōu)化得到最小二乘支持向量機(jī)的參數(shù)r和核參數(shù)s,采用交叉驗(yàn)證方法優(yōu)選簡(jiǎn)單多核學(xué)習(xí)的正則化參數(shù)C。并提出了基于相空間重構(gòu)的最小二乘支持向量機(jī)/簡(jiǎn)單多核學(xué)習(xí)模糊時(shí)間序列預(yù)測(cè)方法。同時(shí)為衡量預(yù)測(cè)模型的精確性,采用絕對(duì)誤差,相對(duì)誤差、均方誤差及相關(guān)系數(shù)等作為評(píng)價(jià)模型整體預(yù)測(cè)效果的指標(biāo),并通過非線性函數(shù)的內(nèi)插預(yù)測(cè),外推預(yù)測(cè),抗噪能力,分析了預(yù)測(cè)模型的通用性。(4)結(jié)合Kriging插值,提出基于最小二乘支持向量機(jī)模型和Kriging的煤層厚度預(yù)測(cè)研究,用最小二乘支持向量機(jī)重構(gòu)變差函數(shù)模型,可根據(jù)不同的數(shù)據(jù)特征進(jìn)行變異函數(shù)的自適應(yīng)擬合,提高了煤層厚度預(yù)測(cè)精度。最后,利用球狀函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、高斯函數(shù)、最小二乘支持向量機(jī)作為變差函數(shù)模型分別對(duì)研究區(qū)煤層厚度進(jìn)行了預(yù)測(cè),并通過交叉驗(yàn)證方法對(duì)上述函數(shù)模型進(jìn)行了精度比較。(5)結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)分析、地震屬性技術(shù),把最小二乘支持向量機(jī)和簡(jiǎn)單多核學(xué)習(xí)用于預(yù)測(cè)煤層厚度。提出基于灰色關(guān)聯(lián)分析及最小二乘支持向量機(jī)/簡(jiǎn)單多核學(xué)習(xí)煤層厚度預(yù)測(cè)研究,結(jié)合研究區(qū)三維地震和實(shí)際鉆孔資料,首先提取多種地震屬性和煤層厚度信息,然后用灰色關(guān)聯(lián)分析優(yōu)選地震屬性,減少了核方法輸入樣本的維數(shù),降低了時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度,并利用耦合模擬退火算法優(yōu)化得到最小二乘支持向量機(jī)的參數(shù)r和核參數(shù)s,采用交叉驗(yàn)證方法優(yōu)選簡(jiǎn)單多核學(xué)習(xí)的正則化參數(shù)C,分別把實(shí)際鉆孔附近的優(yōu)選后的屬性和對(duì)應(yīng)的煤層厚度作為最小二乘支持向量機(jī)/簡(jiǎn)單多核學(xué)習(xí)輸入輸出進(jìn)行訓(xùn)練,得到煤層厚度預(yù)測(cè)模型,并采用絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差進(jìn)行精度分析,取得了較好的預(yù)測(cè)效果,最后將預(yù)測(cè)模型用于整個(gè)研究區(qū)煤層厚度的預(yù)測(cè),并對(duì)煤層厚度實(shí)現(xiàn)了基于可視化工具包VTK的三維可視化展示,取得了較好的效果。
【關(guān)鍵詞】：最小二乘支持向量機(jī) 簡(jiǎn)單多核學(xué)習(xí) 煤層厚度預(yù)測(cè) 地震屬性技術(shù) 相空間重構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P631.4;TD821
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-10
• Extended Abstract10-22
• 1 緒論22-34
• 1.1 研究背景和意義22-23
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀23-30
• 1.3 研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線30-31
• 1.4 論文的結(jié)構(gòu)與安排31-34
• 2 核方法理論34-49
• 2.1 最小二乘支持向量機(jī)34-39
• 2.2 簡(jiǎn)單多核學(xué)習(xí)39-42
• 2.3 參數(shù)優(yōu)化42-48
• 2.4 核函數(shù)48
• 2.5 本章小結(jié)48-49
• 3 地震屬性技術(shù)及優(yōu)化49-61
• 3.1 地震屬性技術(shù)49-51
• 3.2 地震屬性定義及地質(zhì)意義51-54
• 3.3 地震屬性的優(yōu)化54-59
• 3.4 本章小結(jié)59-61
• 4 模型仿真及精度分析61-76
• 4.1 非線性函數(shù)內(nèi)插仿真試驗(yàn)61-63
• 4.2 非線性函數(shù)外推仿真試驗(yàn)63-65
• 4.3 抗噪音性能仿真試驗(yàn)65-68
• 4.4 非線性時(shí)間序列仿真試驗(yàn)(68-75
• 4.5 本章小結(jié)75-76
• 5 實(shí)例應(yīng)用及結(jié)果分析76-105
• 5.1 研究區(qū)概況76-85
• 5.2 基于LS-SVM模型的Kriging方法煤層厚度預(yù)測(cè)85-93
• 5.3 基于灰色關(guān)聯(lián)分析及核方法的煤層厚度預(yù)測(cè)93-99
• 5.4 煤層三維可視化99-104
• 5.5 本章小結(jié)104-105
• 6 結(jié)論與展望105-107
• 6.1 主要結(jié)論105
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)105-106
• 6.3 研究展望106-107
• 參考文獻(xiàn)107-119
• 附錄 1119-122
• 作者簡(jiǎn)歷122-124
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集124

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