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三维地质模型是对实际复杂地质现象的一种近似。建模中的各种不确定性因素降低了模型的精确度,因此有必要对模型的不确定性进行评估。在建模过程中,各种来源的不确定性不断传播和累积,导致地质模型质量下降。为保证模型的可用性,应考虑多源不确定性对模型质量的综合影响。同时由于变量间的相关性会影响不确定性的估计,对涉及多个地层的地质结构进行分析预测时,需要考虑地层内部的空间自相关和地层间的互相关对信息和不确定性传递的影响。本论文研究旨在通过研究多源不确定性对地质模型的综合影响,提高模型不确定性评价的准确性,并将不确定性分析的对象从单个点位扩展到涉及多地层的空间邻域,分析多地层结构的联合不确定性,最后通过考虑地层间的相关结构约束修正地质模型,降低模型的不确定性,提高模型的建模精确度。本文对建模过程中多源不确定性的传播和累积,以及地质变量间的相互作用等基础性问题展开深入研究,并将其应用到三维地质模型不确定性分析评价和模型修正中。具体研究内容和创新工作如下:(1)基于贝叶斯的三维地质模型多源不确定性整合方法针对建模过程中模型质量受多源不确定性影响的问题,本文在贝叶斯框架下提出了一种基于贝叶斯的三维地质模型的多源不确定性整合方法。该方法可以考虑数据误差、建模方法的不确定性和建模者的认知偏差三类不确定性对模型质量的综合影响,全面评估地质模型的综合不确定性。该方法在贝叶斯框架中模拟建模过程中的不确定性的传播和累积,首先利用贝叶斯最大熵方法将数据误差和建模方法的不确定性整合为地层面高程的先验概率分布,然后将已有模型视为最佳猜测,构建建模者认知偏差的似然函数,对地层面高程的先验概率分布进行贝叶斯更新得到后验分布,最后根据地层间的接触关系,计算各地层属性的条件分布,以信息熵为不确定度指标,评价地质模型综合不确定性的大小和空间分布。利用该方法,评估了湖北宜昌巴东黄土坡三维地质模型的综合不确定性,并分析了地质模型在整合过程中模型不确定性的变化和空间分布。实验验证了多源不确定性整合方法的有效性。(2)基于空间R藤Copula的多地层结构联合不确定性建模方法针对单一位置上地质模型不确定性分析的局限性,本文在藤Copula理论的基础上发展一种基于空间R藤Copula的多地层结构联合不确定性建模方法。该方法可以对涉及多个位置、多个地层的复杂地质场景进行联合不确定性分析,提高地层结构形态预测的准确性。该方法首先通过分析沉积地层面的空间自相关和地层间的互相关,利用Copula方法描述地层变量间的相关结构,然后针对沉积地层场景,根据地质规则构建藤Copula描述空间邻域中多个地层变量的复杂相关结构,并结合空间Copula方法,建立空间R藤Copula模型,最后计算多地层变量的联合分布和条件分布,分析多个地层的联合不确定性,预测多地层数据约束的地层结构形态。本文以上海地区第四系沉积地层为例,利用该方法对多地层的几何形态进行了不确定性分析和预测实验,验证了空间R藤Copula方法的可行性。(3)基于相邻地层互相关约束的地层面模型修正方法针对数据稀疏导致的地层面模型精确度较低问题,本文在地质模型不确定性分析和地层相关结构建模基础上提出了一种基于相邻地层互相关约束的地层面模型修正方法。该方法无需新增辅助数据,充分利用数据中隐含的地层间相关性信息降低模型的不确定性,改善地层面模型的建模精确度。该方法首先将相邻地层间的互相关结构作为约束,利用Copula方法对相邻地层间的相关结构建模,构造多地层变量的联合分布,然后在贝叶斯框架下更新模型,将已有的地质模型视为先验模型,以相邻地层的数据为约束条件,通过多地层变量的联合分布得到待修正地层面的似然函数,根据贝叶斯推断计算地层面在相邻地层约束下的后验修正值。以上海地区第四系沉积地层数据为例,采用本方法对普通克里金和反距离加权方法得到的三维地质面模型进行模型修正,修正前后的交叉验证统计结果验证了该模型修正方法的有效性。综上所述,本文对三维地质模型的不确定性分析与模型修正进行了研究探索,提出了一种基于贝叶斯的三维地质模型多源不确定性整合方法,评价地质模型受多源不确定性因素影响的综合不确定性;发展了一种基于空间R藤Copula的多地层联合概率建模方法,实现多地层结构形态的预测与不确定性分析;提出了一种利用相邻地层互相关约束的地层面模型修正方法,可无需新增其他类型辅助数据,实现地层面模型的修正,提高地质模型的精确度。上述研究工作,为三维地质地质模型不确定性分析提供了新的理论和方法支持,以期通过不确定性分析降低模型不确定性,提高模型精确度。