基于多模态数据理解及融合的三维地质模型构建方法研究

Nowadays, 3D geological modeling has extensive application, and it has been relatively mature to build model based on structurized geological data. But there is a problem that many geological material, especially multimodal data, still not been used effectively. For geological modeling's data sparsity, one of the key scientific problems is to study the methods of acquiring multimodal data. Taking into account the characteristics of geological fields, such as multi-feature association,geological scene context, geological entity constraint and so on, this program aims to construct 3D geological entity constraint rules and expression using the extraction and expression characteristics of geological knowledge; researching the method to map object and associate or fuse with its theme, establishing multi-feature correlation model based on geological sectional drawing as the core; realising construct of 3D geological model driven by multi modal data fusion. Through the research of this project, we can provide a new method of data extraction, comprehension, association and fusion to support the construction of 3D geological modeling, alleviate the problem of sparse modeling data, and maximize the value of existing geological data.

三维地质建模具有广泛的应用领域，目前基于结构化的地质空间数据建模方法较为成熟，但是大量的地质调查资料多模态数据未得到有效利用。研究多模态建模数据的获取方法是解决三维地质建模数据稀疏性的关键科学问题之一。顾及地质领域多特征关联、地质场景上下文、地质实体约束等特征，本项目拟研究基于地质领域知识的特征提取与表达，构建三维地质体约束关系规则和表达模型；研究地质领域中图件对象化及其与主题描述信息之间关联融合方法，建立以地质剖面图为核心的多特征关联模型；实现基于多模态数据融合驱动的三维地质模型构建。通过本项目研究可以提供一种新的数据提取、理解、关联和融合方法以支持三维地质建模构建，缓解建模数据稀疏问题，充分挖掘现有地质资料的价值。

三维地质建模具有广泛的应用领域，目前基于结构化的地质空间数据建模方法较为成熟，但是大量的地质调查资料多模态数据未得到有效利用。本项目研究地质大数据中多模态数据理解及融合的三维地质模型构建问题，从而实现三维地质建模数据的充分利用。在地质领域知识的地质实体特征提取与表达方面，顾及地质领域多特征关联、地质场景上下文、地质实体约束等特征，构建了基于规则的信息提取工作流，实现了从非结构化地球科学报告中自动提取时空和语义信息；采用深度学习模型，实现了基于循环自学习的中文分词方法和深度学习地质实体的对象化表达模型；顾及地质文本语句的上下文信息，以地质报告地层内容构建了地质知识图谱实现了地质文本三元组的抽取；在此基础上设计了地质实体特征提取与表达原型系统。在多模地质大数据理解及融合方法方面，引入超网络模型，构建多粒度的地质文本知识关联体系；融合地质报告数据和DEM数据，实现了半自动化的矢量化地质剖面图构建；引入无监督学习方式，实现了基于图的地学报告关键词提取技术与错误反馈传播和增强词嵌入，应用于地学报告关键词提取；在此基础上设计了地质大数据理解及融合原型系统。在多模态数据约束下的区域三维地质建模方面，基于深度学习文本分类模型，实现了地质灾害文本的高精度分类及共现网络支持下的可视化分析；基于矿产勘探报告数据，设计了视觉显示和语义相似性分析的计算框架，通过视觉映射模型实现了地质报告的可视化分析；在此基础上设计了三维地质建模原型系统。通过本项目研究可以提供一种新的数据提取、理解、关联和融合方法以支持三维地质建模构建，缓解建模数据稀疏问题，充分挖掘现有地质资料的价值。