|
1. Введение
1.1. Глоссарий
Геотом – программный продукт, предоставляющий набор методов визуализации, ка-тегоризации и количественной оценки результатов геохимического опробования. Он объе-диняет в одной оболочке несколько компьютерных методик, предназначенных для обра-ботки геохимической информации.
ЛОКАТОР – модуль Геотома. Содержит алгоритмы решения задачи построения трехмерной модели для поля концентраций какого-либо химического элемента.
1.2. Описание предметной области
Заказчик моего диплома является фирма “Инсайт Экспертс”. “Инсайт Экспертс” за-нимается разработкой различных программных продуктов, в том числе информационно-технологического комплекса Геотом. Комплекс предназначен для проведения научных ис-следований в области геологии. Объектом исследования является фрагмент геологического пространства. Цель исследования — оценка перспективности данного объекта с точки зре-ния наличия полезных геологических ресурсов. Объект характеризуется результатами гео-химического опробования, представленного набором значений концентрации химических элементов в точках опробования и координатами этих точек. Помимо этого система при-нимает набор физических геохимических параметров местности, а также параметры иссле-дуемых алгоритмов. Оценка перспективности объекта и получение сопутствующих число-вых характеристик производится как стандартными методами, включенными в отраслевые инструкции, так и по оригинальным методикам, разработанным согласно этим инструкци-ям и стандартам. Центральной проблемой, решаемой этими методами, является анализ поля концентраций, выявление его аномальных фрагментов и расчет количественных показате-лей, характеризующих распределение химических элементов в пространстве. Под анома-лиями подразумеваются связные области, в которых концентрация химических элементов «заметно отличается» от фоновых значений. Определение фоновых концентраций, числен-ная оценка степени аномальности, построение математической модели и расчет всех про-чих характеристик изучаемого объекта может проводится с помощью различных методик. Назначение программного комплекса заключается в том, чтобы предоставить пользователю удобный и гибкий доступ к этим методикам.
Частью комплекса Геотом является модуль ЛОКАТОР. Он содержит алгоритмы ре-шения задачи построения трехмерной модели для поля концентраций какого-либо химиче-ского элемента. Рассматривается аддитивная полигауссовская модель. В рамках методики ЛОКАТОР решается задача получения оценок параметров модели, геометризация изучае-мого аномального поля или его фрагментов, оценивание прогнозных ресурсов. Особен-ность методики модуля. ЛОКАТОР заключается в трехмерности создаваемой модели и процедуры оценивания прогнозных ресурсов на всех этапах этого процесса. Это обстоя-тельство объясняет как высокую эффективность данной методики, так и повышенные тре-бования, предъявляемые ею к исходным данным (высокая степень детальности опробова-ния).
1.3. Неформальная постановка задачи
В ПК Геотоме уже реализована возможность двумерной визуализации данных и ре-зультатов работы алгоритмов. К сожалению двумерная визуализация не всегда адекватно отображает данные и результаты работы алгоритмов ЛОКАТОРА. Поэтому требуется пре-доставить возможность трехмерной визуализации.
В рамках дипломной работы моей задачей является разработка с помощью средств OpenGL модуля, предоставляющего:
• Визуализацию слоев
o Данных
o Координатной сетки
o Полей концентрации
• Различные методы визуализации полей
o В виде облака точек
o Воксельно
o Триангуляцией (по возможности)
• Удобный интерфейс для управления трехмерной камерой
• Работу с дочерними визуализаторами
1.4. Математические методы
Алгоритм модуля ЛОКАТОР предназначен для оценивания параметров полигауссо-вой модели вида
Исходными статистическими данными являются значения функции c(r) в точках с из-вестными координатами {rk | k = 1, . . . ,N} . Здесь c(r) — содержание оцениваемого ресурса в точке r, rk — d-мерные векторы пространственных координат, d — физическая размер-ность задачи (d = 1, 2, 3). Обозначение координат в зависимости от значения d :
Параметры, подлежащие оцениванию:
C0j — параметр интенсивности,
?j — параметры положения (вектор размерности d),
Aj — параметры формы (симметричная матрица размерности d на d).
Тройку _j = {C0j , rj ,Aj} и определяемое ею слагаемое
называется j-той парциальной компонентой модели, j = 1, . . . ,L, где L — число компонент. Количество параметров для каждой компоненты (локальная параметрическая размер-
ность задачи оценивания) равно
Совокупность параметров для всех компонент обозначим . Число ком-понент L также подлежит оценке.
Критерием оптимальности оценок параметров является значение функции
Алгоритм вычисления оптимальной модели состоит из следующих этапов:
(i) Вычисление множества «локальных оценок» – т.е. получение множест-ва локальных моделей, каждая из которых описывает поведение восста-навливаемого поля в некоторой малой окрестности. Данное обстоятель-ство (локальность оценок) позволяет в качестве класса допустимых мо-делей рассматривать «однокомпонентные» (или «одноцентровые») га-уссовы функции, что в значительной степени снимает вычислительные трудности и даже позволяет свести каждую такую подзадачу (вычисле-ние оценок параметров локальной модели) к линейной задаче оценива-ния.
|
На уровень вверх
Купить