專利名稱：計算和驗證變差函數(shù)模型的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及用于計算和驗證變差函數(shù)模型的系統(tǒng)和方法。更具體地，本發(fā)明涉及不依賴實時數(shù)據(jù)而對變差模型進行驗證。
背景技術(shù)：
尋找變差函數(shù)模型是地統(tǒng)計學(xué)/屬性建模中最重要和通常最困難的任務(wù)之一，因為它識別給定的地質(zhì)或巖石物理屬性或任意空間相關(guān)屬性的連續(xù)性的最大和最小方向。所述“連續(xù)性的最大方向”是給定屬性的方差沿其改變最小的方位角。所述“連續(xù)性的最小方向”是與所述連續(xù)性的最大方向垂直的方向，它是給定屬性的方差沿其改變最大的方位角。常見的傳統(tǒng)半變差函數(shù)的計算和擬合方法通常需要用戶具備專業(yè)知識并進行可觀的試錯。用于自動化半變差函數(shù)擬合的傳統(tǒng)方法也集中在對一組表征試驗性半變差函數(shù)的點進行曲線擬合的最小二乘方法。許多商業(yè)軟件包提供傳統(tǒng)的試錯擬合。例如，圖1中例示了在圖形用戶界面100 中使用了十(10)個試驗性半變差函數(shù)的傳統(tǒng)試錯半變差函數(shù)建模。沿不同的方位角計算每個試驗性半變差函數(shù)。試驗性半變差函數(shù)的數(shù)目取決于計算中輸入數(shù)據(jù)點和數(shù)據(jù)對的數(shù)目。本實例選擇10，并基于261個輸入數(shù)據(jù)點產(chǎn)生了滿意的結(jié)果。在實驗中，用戶必須使用的方向的數(shù)量最少為2且最多為36，后者每5度計算一次。在圖1中例示的每個半變差函數(shù)中，用戶使用定點設(shè)備拖動垂直線102(向左或者向右)，直到線104成為每個半變差函數(shù)中的點間的“最佳擬合”。在對試驗性半變差函數(shù)點進行擬合時，用戶還有諸如球形、指數(shù)以及高斯等的模型類型的選擇。這種類型的非線性擬合可在商業(yè)軟件包中獲得，諸如被稱為“Uncert”的公共領(lǐng)域產(chǎn)品，它是由Bill ffingle, Eileen Poeter博士和kan Mckenna博士開發(fā)的免費軟件產(chǎn)品。自動化擬合的概念也可以是對半變差函數(shù)點進行曲線擬合，但是軟件將使用函數(shù)的一些近似值來生成最佳擬合。例如，如圖2中例示的，顯示屏200中，傳統(tǒng)的自動化線性半變差函數(shù)擬合被用來與圖1的每個試驗性半變差函數(shù)相比較。但是，圖2中所示的線性最佳擬合對大部分嚴(yán)格的情形來說不是很合適。在大部分自動化情形中，該方法需要對用戶來說是“不可見(blind)”的曲線(非線性)擬合方法的一些形式。當(dāng)用戶不能對通過自動化功能實現(xiàn)的擬合給出任何輸入時，該方法對用戶即是不可見的。
5
變差函數(shù)模型也被用于基于所選擇的(實時)數(shù)據(jù)執(zhí)行模擬或插值。根據(jù)所使用的數(shù)據(jù)集和網(wǎng)格的尺寸，每個過程可能要花若干個小時完成。而且，一旦使用本領(lǐng)域公知的地統(tǒng)計插值算法或地統(tǒng)計模擬算法對所選擇的數(shù)據(jù)進行插值或模擬，可能需要對變差函數(shù)建模參數(shù)進行調(diào)整以獲得更精確的結(jié)果。換言之，插值或模擬的結(jié)果可以揭露變差函數(shù)模型并不完全準(zhǔn)確且其參數(shù)需要調(diào)整。在這種情況下，插值或模擬的過程可能需要重復(fù)多次。 因此，以阻塞處理器為代價，每個過程會變得非常耗費時間。當(dāng)可用于計算變差函數(shù)模型的實時數(shù)據(jù)非常少時，會出現(xiàn)另一個問題，在通過結(jié)果的精確性對變差函數(shù)模型進行驗證前的每次插值或模擬后，都不可避免地需要進行多次調(diào)整。因此，需要一種能夠?qū)崿F(xiàn)非線性半變差函數(shù)擬合的、對用戶并非不可見的、并且可以是自動化的變差函數(shù)。進一步地，需要一種不必對所選的數(shù)據(jù)集進行插補或模擬以驗證變差函數(shù)的方法，并且該方法比在對所選的數(shù)據(jù)集進行插補或模擬之后驗證變差函數(shù)更有效率。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明通過提供不需要首先對所選的數(shù)據(jù)集進行插補或模擬而驗證變差函數(shù)模型的系統(tǒng)和方法來滿足上述需要并克服現(xiàn)有技術(shù)中的一個或更多缺陷。在一個實施例中，本發(fā)明包括一種驗證變差函數(shù)模型的方法，其包括i)為所述變差函數(shù)模型選擇變差函數(shù)建模參數(shù)；ii)在計算機系統(tǒng)上執(zhí)行無條件模擬或地統(tǒng)計插值；iii)渲染模擬值的圖像或插值的圖像；iv)顯示所述模擬值的圖像或插值的圖像；以及 ν)確定所述圖像是否驗證了所述變差函數(shù)模型。在另一個實施例中，本發(fā)明包括一種用于攜載用于驗證變差函數(shù)模型的計算機可執(zhí)行指令的程序載體設(shè)備?？梢詧?zhí)行所述指令以實施i)為變差函數(shù)模型選擇變差函數(shù)建模參數(shù)；ii)執(zhí)行無條件模擬或地統(tǒng)計插值；iii)渲染模擬值的圖像或差值的圖像；iv)顯示所述模擬值的圖像或插值的圖像；以及ν)確定所述圖像是否驗證了所述變差函數(shù)模型。在下述不同實施例和相關(guān)附圖的描述中，本發(fā)明的其他方面、優(yōu)點和實施例對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將會顯而易見。


本專利或申請文件包括至少一幅彩色繪制的附圖。與彩色附圖一同公開的本專利或?qū)＠暾埖母北緦⒂擅绹鴮＠虡?biāo)局根據(jù)要求以及必要的支付費用而提供。下面將參照附圖描述本發(fā)明，附圖中相同的元素使用相同的參考數(shù)字來引用，其中圖1例示了使用十(10)個試驗性半變差函數(shù)的傳統(tǒng)試錯變差函數(shù)的建模；圖2例示了用于圖1中的每個試驗性半變差函數(shù)的傳統(tǒng)自動化線性半變差函數(shù)擬合；圖3A是例示了用于計算變差函數(shù)模型的方法的一個實施例的流程圖；圖;3B是例示了用于驗證變差函數(shù)模型的方法的一個實施例的流程圖；圖4A是一個圖形用戶界面，其例示了根據(jù)圖3A示出的方法使用變差圖和玫瑰圖來計算變差函數(shù)模型及其相應(yīng)的半變差函數(shù)；
6
圖4B是一個圖形用戶界面，其例示了使用空間連續(xù)性的每個主要和次要方向的半變差函數(shù)來分析變差函數(shù)模型；圖4C是一個圖形用戶界面，其例示了用于選擇輸入數(shù)據(jù)的區(qū)域、用于調(diào)整變差函數(shù)建模參數(shù)的區(qū)域和用于對變差函數(shù)模型成像的區(qū)域；圖4D是一個圖形用戶界面，其例示了用于選擇輸入數(shù)據(jù)的區(qū)域、用于調(diào)整變差函數(shù)建模參數(shù)的區(qū)域和用于對模擬值成像的區(qū)域；圖4E是一個圖形用戶界面，其例示了用于選擇輸入數(shù)據(jù)的區(qū)域、用于調(diào)整變差函數(shù)建模參數(shù)的區(qū)域和用于對插值成像的區(qū)域；圖5是例示了用于實施本發(fā)明的系統(tǒng)的一個實施例的框圖。
具體實施例方式對本發(fā)明的主題進行具體描述，但是，說明書本身并非旨在限制本發(fā)明的范圍。因此，本發(fā)明的主題還可以與其它現(xiàn)有的或未來的技術(shù)相結(jié)合，通過其它方式來體現(xiàn)，從而包括不同的步驟或類似于這里描述的步驟的組合。此外，盡管術(shù)語“步驟”可以用在這里來描述所用方法的不同要素，但該術(shù)語不應(yīng)理解為隱含了這里公開的不同步驟之間的任何特定順序，除非通過說明書對特定順序進行了明確限定。方法描述現(xiàn)在參考圖3A，流程圖例示了用于計算變差函數(shù)模型的方法300A的一個實施例。在步驟302中，使用本領(lǐng)域中公知的圖形用戶界面和技術(shù)選擇輸入?yún)?shù)?？梢灶A(yù)先設(shè)定所述輸入?yún)?shù)作為默認(rèn)設(shè)置。在步驟304中，使用本領(lǐng)域中公知的傳統(tǒng)圖形渲染技術(shù)渲染并顯示玫瑰圖和變差圖。使用所述輸入?yún)?shù)自動繪制玫瑰圖和變差圖。變差圖是包括色碼和灰度方差值的極坐標(biāo)圖，其用來確定由所述變差圖表征的數(shù)據(jù)之間的空間連續(xù)性的最大方向。玫瑰圖包括一個邊緣和多個向量，其遠離玫瑰圖的中心徑向延伸。所述玫瑰圖和變差圖優(yōu)選為同心。所述玫瑰圖可以是具有相等長度的軸的圓。可選擇地，所述玫瑰圖可以是包括長軸，短軸和中間軸的橢圓。可以以特定距離(滯后間隔士距離公差)計算所述變差圖方差值。所述玫瑰圖表征基于沿不同方位角計算得到的半變差函數(shù)建模的距離。所述玫瑰圖的每條線具有基于沿各個向量(方向的數(shù)目)的每個半變差函數(shù)建模的空間尺度的長度。所述變差圖和玫瑰圖可以被用作儲層性質(zhì)或任意區(qū)域化屬性的空間連續(xù)性的圖形表示。在步驟306中，通過使用變差圖方差值來識別變差圖上的空間連續(xù)性的最大(主要)方向。一般將色碼化方差值或灰度方差值隨著距離(滯后間隔)改變最小的方向識別為空間連續(xù)性的最大方向。一般將色碼化方差值或灰度方差值隨著距離改變最迅速的方向識別為空間連續(xù)性的最小(次要)方向，該方向通常垂直于空間連續(xù)性的最大方向。在步驟308中，使用本領(lǐng)域中公知的圖形用戶界面和技術(shù)，通過只旋轉(zhuǎn)所述玫瑰圖的邊緣來使空間連續(xù)性的最大方向與所述玫瑰圖的軸對齊。如果所述玫瑰圖是橢圓，那么空間連續(xù)性的最大方向優(yōu)選地與所述玫瑰圖的長軸對齊。如果最長和最短的玫瑰圖向量分別表征空間連續(xù)性的最大和最小方向，那么所述玫瑰圖(橢圓)長軸和短軸可以與最長和最短玫瑰圖向量對齊。在步驟310中，使用本領(lǐng)域中公知的圖形用戶界面和技術(shù)，僅對所述玫瑰圖的邊緣調(diào)整(改變尺寸)直到所述玫瑰圖的邊緣與每個最長和最短玫瑰圖向量的每一端相接觸。因此，調(diào)整所述玫瑰圖的邊緣可以改變所述玫瑰圖的形狀和尺寸?？梢栽诒静襟E中完成所述變差函數(shù)模型或者通過接下來的步驟中的一個或多個對變差函數(shù)模型進行精化和分析。在步驟311中，可以調(diào)整(改變尺寸)所述玫瑰圖向量中的一個或者更多個，直到所述玫瑰圖向量的每一端與所述玫瑰圖的邊緣相接觸。在本步驟中，可以使用分別的半變差函數(shù)來顯示所述一個或更多個玫瑰圖向量中的每一個，所述半變差函數(shù)表征向量屬性的空間尺度和連續(xù)性，并可以用于調(diào)整向量的長度。優(yōu)選地在不對所述玫瑰圖的邊緣進行進一步調(diào)整的情況下完成本步驟。在步驟312中，方法300A判斷是否還需要一個更精確的變差函數(shù)模型。如果變差函數(shù)模型不需要進一步的精化，那么可以將變差函數(shù)模型參數(shù)傳送至步驟316中示出的變差函數(shù)模型屬性分析儀。但是，如果需要更高的精確度，那么在步驟314中，可以在第一個玫瑰圖內(nèi)部渲染并顯示另一個玫瑰圖，對于另一個玫瑰圖，從步驟308開始重復(fù)方法300A。 換句話說，所述變差函數(shù)模型是“嵌套的”。該步驟允許所述變差函數(shù)模型的接近起點的部分的更精確的建模。方法300A也可以是自動的，但是與其它方法截然不同的是，該方法能適應(yīng)嵌套模型。該方法可以使用線性或非線性的授權(quán)的數(shù)學(xué)函數(shù)來實現(xiàn)自動化。授權(quán)的意思是其限于本領(lǐng)域中公知的并且能確保協(xié)方差矩陣的正定性的一小組函數(shù)。因此，方法300A直觀地提高了對數(shù)據(jù)中空間連續(xù)性的尺度和定向進行建模的能力。方法300A對于用戶來說是可見的，因為它利用了變差圖、相關(guān)聯(lián)的玫瑰圖和若干權(quán)威的例如球形、立方和指數(shù)模型類型進行變差函數(shù)建模。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解，方法300A可以用于一維，二維或三維數(shù)據(jù)集。現(xiàn)在參考圖4A，傳統(tǒng)的圖形用戶界面400A例示了根據(jù)圖3A中的方法300A使用變差圖和橢圓玫瑰圖來直觀地計算變差函數(shù)模型。用戶首先選擇輸入?yún)?shù)402，其控制變差圖404、玫瑰圖406以及每個從玫瑰圖和變差圖的中心徑向延伸的玫瑰圖向量的顯示。輸入?yún)?shù)402還控制半變差函數(shù)顯示屏408 中的十(10)個半變差函數(shù)中的每一個的顯示，其表征向量的屬性的空間尺度或連續(xù)性并且可以用于調(diào)整向量的長度。輸入?yún)?shù)402可以預(yù)先選定作為默認(rèn)設(shè)置，其可以隨數(shù)據(jù)集而改變?？商鎿Q地，用戶可以選擇方向的數(shù)目，方向的數(shù)目將決定玫瑰圖向量的數(shù)目和間距?！胺较蚬睢笔茄刂阉飨蛄恳远?degree)衡量的角度公差。通過將方向的數(shù)目分成 180度來確定所述角度公差?！皽罅康臄?shù)目”具體指定了包含于每個半變差函數(shù)中的點的數(shù)目?！皽箝g隔”確定了用于計算方差的每個數(shù)據(jù)對之間的間距或距離的量，其包含于試驗性半變差函數(shù)的每個點中。用戶可以選擇默認(rèn)的滯后間隔(越過該距離來進行計算)或者選擇基于經(jīng)驗的定制的滯后間隔。“滯后公差”是滯后間隔中用于每個相應(yīng)的半變差函數(shù)的計算的比例。一旦選定輸入?yún)?shù)402，用戶選擇“計算”，然后程序計算和顯示變差圖404、玫瑰圖406、每個玫瑰圖向量以及半變差函數(shù)顯示屏408中的每個相應(yīng)的半變差函數(shù)。玫瑰圖 406和變差圖404優(yōu)選為同心。如玫瑰圖406所示，有十(10)個不同的向量從玫瑰圖400 和變差圖404的中心徑向延伸。因為變差圖404表征可能的試驗性半變差函數(shù)中的四個象限，NE象限是SW象限的翻轉(zhuǎn)鏡像，變差圖404中的NW和SE象限也是如此。因此，這10個方向顯示為從玫瑰圖406的中心發(fā)射的20個向量。每個向量的長度與半變差函數(shù)顯示屏 408中從y軸到每個相應(yīng)的半變差函數(shù)的最佳擬合位置的“尺度”或距離有關(guān)。換言之，每個向量在其相應(yīng)的半變差函數(shù)上抵達水平線的點(距離y軸最遠的點)與玫瑰圖406的邊緣相對應(yīng)。在半變差函數(shù)顯示屏408中的每個半變差函數(shù)表征不同的方向，從而表征玫瑰圖406中相關(guān)向量的不同方向。在變差圖404上，將色碼化方差值或灰度方差值改變最小的方向識別為空間連續(xù)性的最大(主要)方向410。將色碼化方差值或灰度方差值改變最迅速的方向識別為空間連續(xù)性的最小(次要)方向412，該方向通常垂直于空間連續(xù)性的最大方向410。用戶使用定點設(shè)備通過點擊手柄414或416僅旋轉(zhuǎn)玫瑰圖406的邊緣來使空間連續(xù)性的最大方向410與玫瑰圖406的長軸對齊。一旦對齊，用戶通過使用手柄414或416僅調(diào)整(改變尺寸)玫瑰圖406的邊緣， 直到玫瑰圖406的邊緣與每個最長玫瑰圖向量和最短玫瑰圖向量的每一端相接觸。以這種方式調(diào)整玫瑰圖406的邊緣，還可以找到半變差函數(shù)顯示屏408中的半變差函數(shù)的最佳擬合曲線。一旦找到最佳擬合，變差函數(shù)模型就完成了?？蛇x擇地，可以調(diào)整(改變尺寸)一個或更多個玫瑰圖向量，直到玫瑰圖向量的每一端與玫瑰圖406的邊緣相接觸。以這種方式，可以在不調(diào)整玫瑰圖406的邊緣的情況下，使用半變差函數(shù)顯示屏408中的相應(yīng)半變差函數(shù)來調(diào)整每個玫瑰圖向量的長度。一旦完成變差函數(shù)模型，可以將模型的參數(shù)傳遞給圖4B中示出的變差函數(shù)模型屬性分析儀。在圖4B中，傳統(tǒng)的圖形用戶界面400B例示了對每個空間連續(xù)性的主方向和次方向使用半變差函數(shù)來分析變差函數(shù)模型422。用戶界面400B例示了僅計算出用于空間連續(xù)性的主要方向432和次要方向434的半變差函數(shù)，其由變差圖和玫瑰圖的使用而確定。 用戶可選擇接受最終擬合的變差函數(shù)模型422或者手動調(diào)整建模參數(shù)430直到獲得滿意的擬合，如果需要，可以使用嵌套模型。最終確定后，保存變差函數(shù)模型422并可將其用于執(zhí)行本領(lǐng)域中公知的插值或條件模擬?，F(xiàn)在參考圖:3B，流程圖示出了用于驗證變差函數(shù)模型的方法300B的一個實施例。在步驟318中，可以通過圖4C例示的圖形用戶界面400C選擇實時數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)區(qū)域4M包括選擇輸入數(shù)據(jù)的區(qū)域和選擇網(wǎng)格點數(shù)據(jù)的另一區(qū)域?？赏ㄟ^簡單選擇可用數(shù)據(jù)來填充這些區(qū)域。在步驟320中，基于方法(插值法或模擬)對步驟318中所選的數(shù)據(jù)的屬性要求來確定是否選擇正態(tài)分?jǐn)?shù)變換。如果選擇了正態(tài)分?jǐn)?shù)變換，那么檢查圖4C中的正態(tài)分?jǐn)?shù)變換框425，并且對步驟318中所選的實時數(shù)據(jù)執(zhí)行正態(tài)分?jǐn)?shù)變換。正態(tài)分?jǐn)?shù)變換大體上將實時數(shù)據(jù)從最低到最高值排列等級，然后將這些等級與正態(tài)分布中的相同等級匹配。方法 300B接著轉(zhuǎn)入步驟324，變差函數(shù)模型4 可以被驗證以用于地統(tǒng)計擬合。例如，可以在數(shù)據(jù)的異質(zhì)性很嚴(yán)重時優(yōu)選采用地統(tǒng)計模擬。如果沒有選擇正態(tài)分?jǐn)?shù)變換，那么方法300B轉(zhuǎn)入步驟346，變差函數(shù)模型4 可以被驗證以用于地統(tǒng)計插值。換言之，如果圖4C中的正態(tài)分?jǐn)?shù)變換框425沒有被檢查，方法300B默認(rèn)轉(zhuǎn)入步驟346。在步驟324中，如果發(fā)現(xiàn)默認(rèn)值不符合需要，則可以選擇或者調(diào)整變差函數(shù)建模參數(shù)的默認(rèn)值。所述默認(rèn)值僅僅是使用實時數(shù)據(jù)根據(jù)圖3A中例示的方法300A計算得到的變差函數(shù)建模參數(shù)。圖4C中例示了變差函數(shù)建模參數(shù)430，其包括分別的主要尺度區(qū)域、次要尺寸區(qū)域和主要方向方位角區(qū)域。默認(rèn)的變差函數(shù)建模參數(shù)將出現(xiàn)在這些區(qū)域中。如果由于可用于計算精確變差函數(shù)模型的實時數(shù)據(jù)非常少，從而導(dǎo)致默認(rèn)變差函數(shù)建模參數(shù)不符合需要，那么變差函數(shù)建模參數(shù)430的不同區(qū)域，包括默認(rèn)值，可以基于用戶的經(jīng)驗和專業(yè)知識而調(diào)整和設(shè)置。例如，變差函數(shù)建模參數(shù)430可以基于用戶的地質(zhì)學(xué)知識、對照表等而調(diào)整。在步驟3 中，可以通過在圖4C中的數(shù)據(jù)位置和橢圓尺度觀測儀中選擇模型驗證視覺框433來視覺驗證變差函數(shù)模型429。在步驟328中，使用從正態(tài)分布中選擇的值以及步驟324中的默認(rèn)值或調(diào)整后的變差函數(shù)建模參數(shù)來執(zhí)行無條件模擬。在該實施中，沒有使用步驟318中所選的數(shù)據(jù)。作為替代，使用了標(biāo)準(zhǔn)常態(tài)直方圖。所述直方圖具有等于0的平均值和在-3到+3范圍之間的值，其在平均值附近形成對稱分布(高斯分布或正態(tài)分布)。因此，從所述直方圖的正態(tài)分布中選出的、通過使用正態(tài)分?jǐn)?shù)變換形成的值可以被用于無條件模擬，如同從實時數(shù)據(jù)中獲得的值一樣。用于執(zhí)行無條件模擬的算法被稱為連續(xù)高斯算法，其是本領(lǐng)域中公知的。 或者，其它公知的算法也可以用于執(zhí)行無條件模擬，包括Turning Bands算法或概率場算法。在步驟330中渲染出模擬值的圖像435并在圖4D中顯示。以這種方式，可以僅通過觀察圖像435而對圖4C中數(shù)秒內(nèi)渲染出的變差函數(shù)模型4 進行視覺驗證。這也使用戶能夠看到當(dāng)步驟318中所選的數(shù)據(jù)在步驟340中被用于地統(tǒng)計條件模擬時，變差函數(shù)模型將對所述所選的數(shù)據(jù)有什么影響。在步驟332中，通過視覺觀察圖像435來確定變差函數(shù)模型的合適方位和連續(xù)性的主要/次要尺度，從而確定圖像435是否驗證了變差函數(shù)模型429。如果圖像435確實驗證了變差函數(shù)模型429，那么方法300B轉(zhuǎn)入步驟340。否則，方法300B轉(zhuǎn)入步驟334。在步驟334中，默認(rèn)的或調(diào)整后的變差函數(shù)建模參數(shù)在圖4D中被調(diào)整，并且以與參照步驟3 所描述的方式同樣的方式來執(zhí)行無條件模擬，不同的是其使用的是在本步驟中調(diào)整后的變差函數(shù)建模參數(shù)。在步驟336中，在對默認(rèn)值或調(diào)整后的變差函數(shù)建模參數(shù)進行調(diào)整并執(zhí)行無條件模擬的同時，渲染模擬值的圖像435并在圖4D中進行顯示。以這種方式，在步驟334中對變差函數(shù)建模參數(shù)進行調(diào)整的同時，模擬值的圖像435的改變將實時顯示。因此，可以在觀察圖像435時對變差函數(shù)模型4 進行實時驗證。在步驟338中，以與參照步驟332所描述的方式同樣的方式來確定圖像435是否驗證了變差函數(shù)模型429。如果圖像435確實驗證了變差函數(shù)模型429，那么方法300B轉(zhuǎn)入步驟340。否則，方法300B返回步驟334。在步驟340中，使用步驟318中所選擇的實時數(shù)據(jù)和驗證后的變差函數(shù)模型的變差函數(shù)建模參數(shù)來執(zhí)行地統(tǒng)計條件模擬?？梢允褂门c參照步驟3 所描述的用于執(zhí)行無條件模擬的技術(shù)和算法相同的技術(shù)和算法來執(zhí)行所述地統(tǒng)計條件模擬，不同的是本條件模擬遵循測量得到的實時數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，還執(zhí)行另一次正態(tài)分?jǐn)?shù)變換，以將模擬后的正態(tài)分?jǐn)?shù)數(shù)據(jù)變換恢復(fù)為實時數(shù)據(jù)的正確單位。
在步驟342中，渲染并顯示步驟318中所選擇的實時數(shù)據(jù)的最終模擬。因為這些模擬通過使用單一的數(shù)據(jù)集和變差函數(shù)模型生成了許多可能的方案(實現(xiàn)手段)，所述最終模擬的顯示可以被用作最終質(zhì)量控制檢驗，從而證實所述條件模擬基于變差函數(shù)模型生成了期望的結(jié)果。在步驟346中，如果發(fā)現(xiàn)默認(rèn)值不符合要求，則可以選擇變差函數(shù)建模參數(shù)的默認(rèn)值或?qū)ψ儾詈瘮?shù)建模參數(shù)進行調(diào)整。再次，所述默認(rèn)值僅僅是使用實時數(shù)據(jù)根據(jù)圖3A中示出的方法300A計算出的變差函數(shù)建模參數(shù)。如果由于可用于計算精確變差函數(shù)模型的實時數(shù)據(jù)非常少而使得默認(rèn)的變差函數(shù)建模參數(shù)不符合需要，那么變差函數(shù)建模參數(shù)430 的不同區(qū)域，包括默認(rèn)值，可以被調(diào)整并基于用戶的經(jīng)驗和專業(yè)知識進行設(shè)置。例如，可以基于用戶的地質(zhì)學(xué)知識、對照表等調(diào)整變差函數(shù)建模參數(shù)430。在步驟348中，可以通過在圖4C中的數(shù)據(jù)位置和橢圓尺度觀測儀中選擇視覺模型驗證框433來對變差函數(shù)模型4 進行視覺驗證。在步驟350中，通過使用預(yù)定的數(shù)據(jù)點和默認(rèn)值或來自步驟346的調(diào)整后的變差函數(shù)建模參數(shù)來執(zhí)行地統(tǒng)計插值法。然而，所述預(yù)定數(shù)據(jù)點不是實時數(shù)據(jù)點，其是通過方法 300B設(shè)置的并且不能被用戶改變。優(yōu)選地，預(yù)定數(shù)據(jù)點包括具有數(shù)據(jù)值的五( 個數(shù)據(jù)點， 但是，可以根據(jù)用戶的偏好包括更多或更少的具有數(shù)據(jù)值的數(shù)據(jù)點。因此，所述與預(yù)定數(shù)據(jù)點相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)值可以被用于插值，就好像從實時數(shù)據(jù)中獲得的值那樣。用于執(zhí)行地統(tǒng)計插值的算法被稱為克里格(kriging)算法，其在本領(lǐng)域中是公知的?；蛘?，也可以使用其它公知的算法來執(zhí)行地統(tǒng)計插值。在步驟352中，渲染插入值的圖像435并在圖4E中顯示。以這種方式，可以僅通過觀察圖像437而對圖4C中數(shù)秒內(nèi)渲染出的變差函數(shù)模型4 進行視覺驗證。這也使用戶能夠看到當(dāng)步驟318中所選擇的數(shù)據(jù)在步驟362中被用于地統(tǒng)計插值法時，變差函數(shù)模型將對所述所選擇的數(shù)據(jù)有什么影響。在步驟354中，通過視覺觀察圖像437來確定變差函數(shù)模型的合適方位和連續(xù)性的主要/次要尺度，從而確定圖像437是否驗證了變差函數(shù)模型429。如果圖像437確實驗證了變差函數(shù)模型429，那么方法300B轉(zhuǎn)入步驟362。否則，方法300B轉(zhuǎn)入步驟356。在步驟356中，默認(rèn)的或調(diào)整后的變差函數(shù)建模參數(shù)在圖4E中被調(diào)整，并且以與參照步驟3 所描述的方式同樣的方式來執(zhí)行地統(tǒng)計插值，不同的是其使用的是在本步驟中調(diào)整后的變差函數(shù)建模參數(shù)。在步驟358中，在對默認(rèn)值或調(diào)整后的變差函數(shù)建模參數(shù)進行調(diào)整并執(zhí)行地統(tǒng)計插值的同時，渲染插入值的圖像437并在圖4E中顯示。以這種方式，在步驟356中對變差函數(shù)建模參數(shù)進行調(diào)整的同時，插入值的圖像437的改變將實時顯示。因此，可以在觀察圖像437時對變差函數(shù)模型4 進行實時驗證。在步驟360中，以與參照步驟3M所描述的方式同樣的方式來確定圖像437是否驗證了變差函數(shù)模型429。如果圖像437確實驗證了變差函數(shù)模型429，那么方法300B轉(zhuǎn)入步驟362。否則，方法300B返回步驟356。在步驟362中，使用步驟318中所選擇的實時數(shù)據(jù)和驗證后的變差函數(shù)模型的變差函數(shù)建模參數(shù)來執(zhí)行地統(tǒng)計插值?？梢允褂门c參照步驟350所描述的用于執(zhí)行地統(tǒng)計插值的技術(shù)和算法相同的技術(shù)和算法來執(zhí)行所述地統(tǒng)計插值。
在步驟364中，渲染并顯示步驟318中所選擇的實時數(shù)據(jù)的最終插值。因為地統(tǒng)計插值基于單一的數(shù)據(jù)集和變差函數(shù)模型僅生成一個結(jié)果，所述最終插值的顯示可以被用作最終質(zhì)量控制檢驗，從而證實所述插值基于變差函數(shù)模型生成了期望的結(jié)果。圖;3B中示出的工作流程(步驟346-364)被并入改進的工作流程中，用于基于所選數(shù)據(jù)的屬性生成/驗證變差函數(shù)模型，并且將其與傳統(tǒng)的用于基于相同的屬性和數(shù)據(jù)生成/驗證變差函數(shù)模型的工作流程相比較。所述比較通過使用默認(rèn)的變差函數(shù)建模參數(shù)和調(diào)整后(自定義)的變差函數(shù)建模參數(shù)進行。所述比較的結(jié)果反映在下面的表1中。如表 1中的結(jié)果所示，改進的工作流程明顯比傳統(tǒng)的工作流程更有效率。實際上，改進的工作流程將在各種情況下驗證橫向和縱向變差函數(shù)所花費的時間減少了近乎50%。為了進行所述比較，使用了實時數(shù)據(jù)。通過阿莫科(Amoco)公司的許可獲得所述實時數(shù)據(jù)。表 1
默認(rèn)的變差函數(shù)建模參數(shù)調(diào)整后的變差函數(shù)建模參數(shù)改進的傳統(tǒng)工作流程改進的工作流程傳統(tǒng)工作流程工作流程時間(近時間(近時間(近時間(近操作似的分操作似的分操作似的分操作似的分鐘)鐘)鐘)鐘)驗證后的驗證后的驗證后的驗證后的水平和垂水平和垂水平和垂水平和垂18313156直變差函直變差函直變差函直變差函數(shù)數(shù)數(shù)數(shù)系統(tǒng)描述本發(fā)明可以通過計算機可執(zhí)行指令程序來實現(xiàn)，諸如通常被稱為軟件應(yīng)用或者應(yīng)用程序的由計算機執(zhí)行的程序模塊。所述軟件可以包括，例如，例程、程序、對象、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等，其執(zhí)行特定的任務(wù)或者實施特定的抽象的數(shù)據(jù)類型。DecisionSpaceW決策空間)，是由蘭德馬克繪圖公司(Landmark Graphics Corporation)推向市場的一種商業(yè)性軟件應(yīng)用程序，它可以作為一種界面應(yīng)用來實施本發(fā)明。所述軟件也可以與其它代碼段合作來初始化多種任務(wù)，以對與所接收到的數(shù)據(jù)源一起接收到的數(shù)據(jù)做出響應(yīng)。所述軟件可以由諸如⑶-ROM、磁盤、磁泡存儲器以及半導(dǎo)體存儲器(例如，各種類型的RAM或ROM)的各種存儲器存儲和/或攜載。此外，所述軟件及其結(jié)果可以通過諸如光纖、金屬導(dǎo)線的多種媒介載體和/或通過諸如因特網(wǎng)的多種網(wǎng)絡(luò)中的任一種進行傳送。另外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會了解到，可以使用多種計算機系統(tǒng)配置來實踐本發(fā)明，其包括手持設(shè)備、多處理器系統(tǒng)、基于微處理器或可編程用戶的電子設(shè)備、小型計算機以及大型計算機等。任意數(shù)目的計算機系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò)適用于本發(fā)明。本發(fā)明可以在分布式計算環(huán)境中實踐，其中由通過通信網(wǎng)絡(luò)連接的遠程處理設(shè)備執(zhí)行任務(wù)。在分布式計算環(huán)境中，程序模塊可以定位在包括存儲器設(shè)備的局域和遠程計算機儲存媒介兩者中。因此， 可以結(jié)合各種硬件、軟件或其組合在計算機系統(tǒng)或者其它處理系統(tǒng)中實施本發(fā)明?，F(xiàn)在參考圖5，其例示了用于在計算機上執(zhí)行本發(fā)明的系統(tǒng)的框圖。所述系統(tǒng)包括計算單元，有時稱作計算系統(tǒng)，其包括存儲器、應(yīng)用程序、客戶端界面、視頻界面以及處理單元。所述計算單元只是適用的計算環(huán)境的一個實例，并不旨在對本發(fā)明的使用或功能的范圍進行任何限制。所述存儲器主要存儲應(yīng)用程序，其也可以被描述為包含由計算單元執(zhí)行的用于執(zhí)行此處描述的以及圖3AJB以及圖4A-4D中所例示的本發(fā)明的計算機可執(zhí)行指令的程序模塊。盡管所述計算單元顯示為具有一個廣義的內(nèi)存，但是所述計算單元通常包括多種計算機可讀介質(zhì)。舉例來說而非限制的，計算機可讀介質(zhì)可以包括計算機存儲介質(zhì)。所述計算機系統(tǒng)存儲器可以包括諸如只讀存儲器(ROM)和隨機存取存儲器(RAM)的易失和/或非易失的存儲器形式的計算機存儲介質(zhì)?；据斎?輸出系統(tǒng)￠10 通常存儲在ROM中， 其包括諸如在啟動過程中有助于在計算單元內(nèi)部元件之間傳輸信息的基本例程。RAM通常包括可通過處理單元立即訪問和/或當(dāng)前可操作的數(shù)據(jù)和/或程序模塊。舉例來說而非限制的，所述計算單元包括操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、其它程序模塊以及程序數(shù)據(jù)。存儲器中所示的組件也可以包含在其它可移動/不可移動、易失/非易失的計算機存儲媒體中，或者它們可以通過應(yīng)用程序接口( “API”)在計算單元中實施，其可以存在于通過計算機系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)連接的單獨的計算單元上。僅舉例說明，硬盤驅(qū)動器可從不可移動的、非易失性磁性介質(zhì)中讀出或?qū)懭?，磁盤驅(qū)動器可從可移動的、非易失性磁盤中讀出或?qū)懭?，以及光盤驅(qū)動器可從諸如CD ROM或其它光學(xué)介質(zhì)的可移動的、非易失性光盤中讀出或?qū)懭?。其它可以用在示例性操作環(huán)境中的可移動/不可移動的、易失/非易失性計算機存儲介質(zhì)可以包括但不限于盒式磁帶、閃存卡、數(shù)字多功能光盤、數(shù)字錄像磁帶、固態(tài)RAM、 固態(tài)ROM等。因此，上面討論的驅(qū)動器及其相關(guān)的計算機存儲介質(zhì)存儲和/或攜載有用于所述計算單元的計算機可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊以及其它數(shù)據(jù)?？蛻艨梢酝ㄟ^客戶端界面向計算單元輸入命令和信息，客戶端界面可以是諸如鍵盤和定點設(shè)備的輸入設(shè)備，通常指鼠標(biāo)、軌跡球或觸摸板。輸入設(shè)備可以包括麥克風(fēng)、控制桿、衛(wèi)星天線、掃描儀等。這些以及其它的輸入設(shè)備通常通過系統(tǒng)總線與處理單元連接，但也可以通過諸如并行端口或通用串行總線(USB)的其它接口和總線結(jié)構(gòu)連接。可以將監(jiān)視器或其它類型的顯示設(shè)備通過諸如視頻接口的接口連接到系統(tǒng)總線。 圖形用戶界面(“GUI”)也可以與視頻接口一起使用，以接收客戶端界面的指令并將該指令傳送給處理單元。除監(jiān)視器之外，計算機還可以包括諸如揚聲器和打印機的通過輸出外圍接口連接的其它外圍輸出設(shè)備。盡管計算單元的許多其它內(nèi)部組件沒有示出，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該意識到，這樣的組件及它們的相互連接關(guān)系是公知的。因此，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法改進了用于地統(tǒng)計建模的變差函數(shù)模型的計算和驗證。在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可對所公開的實施例作出各種替換和/或修改。例如，除石油和天然氣工業(yè)之外，本發(fā)明還可以用于其他應(yīng)用以視覺驗證變差函數(shù)模型。例如，本發(fā)明可以與被認(rèn)為是區(qū)域可變的或者具有與屬性測量密切相關(guān)的空間協(xié)調(diào)的屬性的任意類型的數(shù)據(jù)一起使用。其它工業(yè)應(yīng)用可包括微量金屬、毒素的環(huán)境研究；繪制煤及其諸如硫和水銀的潛在污染的數(shù)量和品質(zhì)圖；在手機工業(yè)中測量信號強度；生成含水層圖；繪制土壤試樣圖；以及使用多普勒雷達和降雨測量法分析和預(yù)報降雨。已經(jīng)結(jié)合當(dāng)前的優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解到，本發(fā)明并不局限于那些實施例。因此，可以想到，在不脫離由所附權(quán)利要求書及其等同物所確定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可對所公開的實施例作出各種替換和修改。
權(quán)利要求
1.一種驗證變差函數(shù)模型的方法，其包括 為變差函數(shù)模型選擇變差函數(shù)建模參數(shù)；在計算機系統(tǒng)上執(zhí)行無條件模擬或地統(tǒng)計插值； 渲染模擬值或插值的圖像； 顯示所述模擬值或插值的圖像；以及確定所述圖像是否驗證了所述變差函數(shù)模型。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括 選擇輸入數(shù)據(jù)；以及基于所選的輸入數(shù)據(jù)的屬性來執(zhí)行所述無條件模擬或所述地統(tǒng)計插值。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，利用選自正態(tài)分布的值和所述變差函數(shù)建模參數(shù)來執(zhí)行所述無條件模擬。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，利用預(yù)定的數(shù)據(jù)點和所述變差函數(shù)建模參數(shù)來執(zhí)行所述地統(tǒng)計插值。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括 調(diào)整所述變差函數(shù)建模參數(shù)；以及利用選自正態(tài)分布的值和調(diào)整后的變差函數(shù)建模參數(shù)來執(zhí)行另一次無條件模擬。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括 調(diào)整所述變差函數(shù)建模參數(shù)；以及利用預(yù)定的數(shù)據(jù)點和調(diào)整后的變差函數(shù)建模參數(shù)來執(zhí)行另一次地統(tǒng)計插值。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，進一步包括在調(diào)整所述變差函數(shù)建模參數(shù)和執(zhí)行所述另一次無條件模擬時顯示模擬值的另一圖像；確定所述另一圖像是否驗證了所述變差函數(shù)模型；以及重復(fù)顯示模擬值的另一圖像以及確定所述另一圖像是否驗證了所述變差函數(shù)模型的步驟，直到所述另一圖像驗證了所述變差函數(shù)模型。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，進一步包括在調(diào)整所述變差函數(shù)建模參數(shù)和執(zhí)行所述另一次地統(tǒng)計插值時顯示插值的另一圖像；確定所述另一圖像是否驗證了所述變差函數(shù)模型；以及重復(fù)顯示插值的另一圖像以及確定所述另一圖像是否驗證了所述變差函數(shù)模型的步驟，直到所述另一圖像驗證了所述變差函數(shù)模型。
9.如權(quán)利要求2所述的方法，進一步包括利用所選的輸入數(shù)據(jù)和所述變差函數(shù)建模參數(shù)來執(zhí)行地統(tǒng)計條件模擬或另一次地統(tǒng)計插值；以及顯示所述地統(tǒng)計條件模擬的圖像或所述另一次地統(tǒng)計插值的圖像。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定所述圖像是否驗證了所述變差函數(shù)模型包括比較所述圖像和所述變差函數(shù)模型，以確定所述變差函數(shù)模型是否合適地定位并且是否包括合適的連續(xù)性主要尺度和合適的連續(xù)性次要尺度。
11.一種用于攜載用于驗證變差函數(shù)模型的計算機可執(zhí)行指令的程序載體設(shè)備，其包括為所述變差函數(shù)模型選擇變差函數(shù)建模參數(shù)；執(zhí)行無條件模擬或地統(tǒng)計插值；渲染模擬值或插值的圖像；顯示所述模擬值的圖像或所述插值的圖像；以及確定所述圖像是否驗證了所述變差函數(shù)模型。
12.如權(quán)利要求11所述的程序載體設(shè)備，進一步包括 選擇輸入數(shù)據(jù)；以及基于所選的輸入數(shù)據(jù)的屬性來執(zhí)行所述無條件模擬或所述地統(tǒng)計插值。
13.如權(quán)利要求11所述的程序載體設(shè)備，其中，利用選自正態(tài)分布的值和所述變差函數(shù)建模參數(shù)來執(zhí)行所述無條件模擬。
14.如權(quán)利要求11所述的程序載體設(shè)備，其中，利用預(yù)定的數(shù)據(jù)點和所述變差函數(shù)建模參數(shù)來執(zhí)行所述地統(tǒng)計插值。
15.如權(quán)利要求11所述的程序載體設(shè)備，進一步包括 調(diào)整所述變差函數(shù)建模參數(shù)；以及利用選自正態(tài)分布的值和調(diào)整后的變差函數(shù)建模參數(shù)來執(zhí)行另一次無條件模擬。
16.如權(quán)利要求11所述的程序載體設(shè)備，進一步包括 調(diào)整所述變差函數(shù)建模參數(shù)；以及利用預(yù)定的數(shù)據(jù)點和調(diào)整后的變差函數(shù)建模參數(shù)來執(zhí)行另一次地統(tǒng)計插值。
17.如權(quán)利要求15所述的程序載體設(shè)備，進一步包括在調(diào)整所述變差函數(shù)建模參數(shù)和執(zhí)行所述另一次無條件模擬時顯示模擬值的另一圖像；確定所述另一圖像是否驗證了所述變差函數(shù)模型；以及重復(fù)顯示模擬值的另一圖像以及確定所述另一圖像是否驗證了所述變差函數(shù)模型的步驟，直到所述另一圖像驗證了所述變差函數(shù)模型。
18.如權(quán)利要求16所述的程序載體設(shè)備，進一步包括在調(diào)整所述變差函數(shù)建模參數(shù)和執(zhí)行所述另一次地統(tǒng)計插值時顯示插值的另一圖像；確定所述另一圖像是否驗證了所述變差函數(shù)模型；以及重復(fù)顯示插值的另一圖像以及確定所述另一圖像是否驗證了所述變差函數(shù)模型的步驟，直到所述另一圖像驗證了所述變差函數(shù)模型。
19.如權(quán)利要求12所述的程序載體設(shè)備，進一步包括利用所選的輸入數(shù)據(jù)和所述變差函數(shù)建模參數(shù)來執(zhí)行地統(tǒng)計條件模擬或另一次地統(tǒng)計插值；以及顯示所述地統(tǒng)計條件模擬的圖像或所述另一次地統(tǒng)計插值的圖像。
20.如權(quán)利要求11所述的程序載體設(shè)備，其中，確定所述圖像是否驗證了所述變差函數(shù)模型包括比較所述圖像和所述變差函數(shù)模型，以確定所述變差函數(shù)模型是否合適地定位并且是否包括合適的連續(xù)性主要尺度和合適的連續(xù)性次要尺度。
全文摘要
用于計算變差函數(shù)模型的系統(tǒng)和方法，其使用變差圖和玫瑰圖來計算所述變差函數(shù)模型。所述變差函數(shù)模型可以被實時驗證以提供即時反饋而不需要對實時數(shù)據(jù)進行插值或模擬。
文檔編號G06G7/48GK102216940SQ200980144615
公開日2011年10月12日 申請日期2009年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月7日
發(fā)明者杰弗里·M·雅路斯, 根寶·施, 理查德·L·錢伯斯 申請人:蘭德馬克繪圖國際公司