Модели, алгоритмы и программные средства для анализа геополей

• Автор: Копнов, Максим Валериевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 160 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ АНАЛИЗАМЕРНЫХ ГЕОПОЛЕЙ

1. 1. Задачи анализа геополей.

1.2. Цифровые модели геополей и визуализация геополей

1.3. Модели пространственных данных в современных ГИС

1.3.1. Основные модели пространственных данных.

1.3.2. Цифровые модели геополей в современных ГИС

1.4. Задачи восстановления геополя.

1.5. Методы восстановления геополя по точечным данным

1.5.1. Классификация методов восстановления геополя

1.5.2. Детерминистические методы.

1.5.3. Геостатистические методы
1.6 Задачи анализа пространственновременных геополей.
1.7. Задачи хранения больших массивов пространственных данных. .
1.8. Существующие ГИС и ГИСтехнологии для решения задач анализа геополей в нефтегазовой и геологических отраслях.
1.9. Цель и задачи исследования
1 Основные результаты и выводы по главе
ГЛАВА 2. КОНЦЕПЦИЯ СОЗДАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ АНАЛИЗА ГЕОПОЛЕЙ.
2.1. Требования к технологии анализа геополей методами геостатисгики
2.2. Принципы построения моделей, алгоритмов и программных средств для анализа геополей.
2.3. Особенности методов восстановления геополя по точечным данным в пмерном пространстве.
2.4. Пространственновременной анализ геополей.
2.5. Цифровые модели геополей
2.5.1. Требования, предъявляемые к формату регулярной сети.
2.5.2. Анализ существующих форматов регулярных сетей.
2.5.3. Предлагаемый формат регулярной сети.
2.6. Обобщенная структура программного комплекса для анализа геополей.
2.7. Основные результаты и выводы по главе.
ГЛАВА 3. АЛГОРИТМЫ АНАЛИЗА ГЕОПОЛЕЙ
3.1. Требования к алгоритмам восстановления геополей по точечным данным.
3.2. Многоэтапный способ восстановления геополя по точечным данным.
3.3. Загрузка и хранение исходных данных.
3.4. Фильтрация исходных данных
3.5. Алгоритмы обработки и анализа совпадающих точек.
3.5.1. Исследование вычислительной эффективности алгоритма удаления дублирующихся точек
3.5.2. Алгоритм обработки совпадающих точек с использованием пространственной индексации.
3.5.3. Исследование вычислительной эффективности алгоритма с использованием пространственной индексации
3.6. Вариограммный анализ данных.
3.6.1. Построение экспериментальной вариограммы
3.6.2. Построение теоретической модели вариограммы.
3.6.3. Автоматизированный подбор параметров вариограммы
3.7. Восстановление геополя
3.7.1. Локализация исходных точек при восстановлении геополей
3.7.2. Методы пространственной индексации
3.7.3. Оригинальный алгоритм локализации исходных данных
3.7.4. Адаптивный алгоритм поиска ближайших точек
3.7.5. Исследование вычислительной эффективности адаптивного алгоритма
3.7.6. Восстановление значений геополя методом кригинг.
3.7.7. Исследование точности восстановления пространственновременного геополя.
3.7.8. Линеаризация вложенных циклов при восстановлении мерных геополей
3.8. Исследование точности восстановления геополей многоэтапным способом анализа геополей
3.9. Основные результаты и выводы по главе.
ГЛАВА 4. ПРОГРАМНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ АНАЛИЗА ГЕОПОЛЕЙ И ИХ ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ
4.1. Выбор средств разработки программного обеспечения для анализа геонолей.
4.2. Выбор универсальной векторной ГИС в качестве базовой ГИС комплекса
4.3. Выбор базовой реляционной СУБД
4.4. Особенности созданного программного комплекса для анализа геополсй.
4.5. Основные компоненты программного комплекса для анализа геополей.
4.5.1. Интерфейс доступа к данным
4.5.2. Подсистема расчета вариограмм.
4.5.3. Подсистема автоматизированного подбора параметров
4.5.4. Подсистема формирования цифровой модели геополя
4.6. Информационные технологии для решения прикладных задач
4.6.1. Пути создания информационных технологий на базе программного комплекса для анализа геополей
4.6.2. Задача восстановления потенциала трубаземля нефте и газопроводов.
4.6.3. Задача получения недостающих значений буферных давлений скважин.
4.7. Основные результаты и выводы по главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Рассматриваются особенности и пути создания информационных технологий для решения практически важных задачи восстановления геополя. Описываются информационные технологии, созданные на основе разработанного программного комплекса. Приводится примеры апробирования созданных информационных технологий при решении практически важных задач в нефтегазовой отрасли. Многоэтапный способ восстановления геополей по исходным точечным данным, включающий этапы предварительной обработки и вариограммный анализ исходных данных. Алгоритм обработки совпадающих точечных данных, использующий пространственное индексирование исходного набора точек для повышения вычислительной эффективности многоэтапного способа восстановления геополя. Адаптивный алгоритм поиска ближайших точек к восстанавливаемой точке, отличающийся от известных тем, что позволяет исключить появление неоцененных зон. Алгоритм локализации исходных точечных данных в задаче восстановления геополя. Комплексный подход к восстановлению пространственновременных геополей, основанный на использовании при расчете расстояний между точками в пмерном пространстве псевдоевклидова пространства Минковского или анизотропии. Результаты исследований эффективности предложенных алгоритмов. Практическая ценность и реализация результатов работы. Программные средства функционируют на персональных компьютерах типа I под управлением операционной системы i i. Объем исходного кода разработанного ПО составляет более ООО строк на языке . На основе предложенных моделей, разработанных алгоритмов и программных средств для анализа геополей созданы информационные технологии для решения ряда практически важных задач в нефтегазовой отрасли, относящихся к классу задач восстановления пространственновременных геополей. Среди них задача восстановления недостающих значений потенциала трубаземля при построении диаграмм потенциалов для установок катодной защиты газо и нефтепроводов и задача получения отсутствующих значений буферных давлений в скважинах при добыче газа и газового конденсата. КГСУ МагистральВосток и внедрены в ОАО Томскгазпром и ОАО Востокгазпром. Внедрения подтверждены соответствующими актами. К Постановка задач исследования и. Н.Г. Марковым. Модели представления геополей разработаны лично автором. Алгоритмы восстановления геонолей методами геостатистики, адаптивный алгоритм поиска ближайших точек и программная реализация этих алгоритмов, а также исследования эффективности алгоритмов выполнены автором совместно с Р. В. Ковиным. Многоэтапный способ восстановления геополей, алгоритмы локализации исходных данных, вариограммного анализа и автоматизированного подбора параметров для восстановления геополей методом кригинг, их программная реализация разработаны автором, исследования их эффективности проведены автором лично. Информационная технология для восстановления значений потенциала при построении диаграмм потенциалов газо и нефтепроводов и информационная технология получения отсутствующих значений буферных давлений в газовых скважинах, а также результаты исследований этих технологий получены автором. Разработанный алгоритм локализации исходных данных позволяет эффективно решать задачу локализации значений геополя при восстановлении его по точечным данным. Разработанные на основе методов геостатистики алгоритмы анализа геополей, результаты исследования этих алгоритмов и разработанные программные средства позволяют создавать информационные технологии для решения практически значимых задач в нефтегазовой отрасли. Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю доктору технических наук, профессору, Заслуженному деятелю науки РФ Н. Г. Маркову за огромную помощь в подготовке диссертационной работы, ценные замечания и советы. Автор также благодарит за плодотворные дискуссии доцентов кафедры вычислительной техники Национального исследовательского Томского политехнического университета, кандидатов технических наук Р. В. Ковина, Е. А. Мирошниченко и Кудинова, а также программистов этой же кафедры С. А. Богдана и Шестакова.