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深度学习驱动的钻孔地层自动标准化方法

史崇晖 花卫华 刘修国 谭钦 黄宇

史崇晖, 花卫华, 刘修国, 谭钦, 黄宇. 深度学习驱动的钻孔地层自动标准化方法[J]. 地质科技通报. doi: 10.19509j.cnki.dzkq.tb202601022
引用本文: 史崇晖, 花卫华, 刘修国, 谭钦, 黄宇. 深度学习驱动的钻孔地层自动标准化方法[J]. 地质科技通报. doi: 10.19509j.cnki.dzkq.tb202601022

深度学习驱动的钻孔地层自动标准化方法

doi: 10.19509j.cnki.dzkq.tb202601022
基金项目: 国家自然科学基金面上项目“多元数据联合影响下复杂地质模型快速构建方法”(41972307);中国铁建铁四院合作项目“基于地质思维的覆盖层、断层、岩溶智能三维地质建模与可视化方法验证”(20241140004)
  • 摘要: 【目的】针对城市地下空间开发中多源异构钻孔数据描述混乱、编码不一,严重制约三维地质建模精度,且传统人工标准化效率低、现有模型难以处理数据缺失与长程依赖等瓶颈问题,旨在建立一种高效的数据驱动型地层自动标准化方法。【方法】以厦门地区2980个工程钻孔为研究对象,提出基于SparseTransformer的深度学习标准化模型。首先,依据相关规范与皮尔逊相关性分析,筛选出含水量、压缩模量等12项关键判别特征;其次,设计稀疏化掩码机制在注意力计算中动态屏蔽缺失值,并引入类别感知重采样与结构化特征掩蔽的组合增强策略及Focal Loss函数,解决样本不平衡难题;最后采用贝叶斯优化等策略实现超参数寻优。【结果】 实验结果表明,该模型在测试集上的精确率、召回率与 F1 分数分别达到 0.85、0.84 和 0.85,综合性能全面优于支持向量机(SVM)、卷积神经网络(CNN)及 长短期记忆网络(LSTM)等5种主流对比模型。特别是在引入组合数据增强策略后,模型成功解决了砾砂、粉砂等稀有类别的识别难题,实现了全类别地层的均衡分类,且在粘性土、淤泥等主导类别上保持了高水平识别精度。【结论】该方法不仅突破了传统模型在长序列地质数据建模中的“遗忘”缺陷,更通过数据增强技术解决了工程数据长尾分布的难题。研究成果验证了深度学习在地质数据标准化中的有效性,为构建城市级高精度三维地质模型提供了智能化的数据处理范式。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2026-01-12
  • 录用日期:  2026-05-06
  • 修回日期:  2026-05-04
  • 网络出版日期:  2026-05-09

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     《地质科技通报》编辑部