模型建構(gòu)方法(模型建立的方法和步驟)

1.模型建立的方法和步驟

一、模型建立的方法 GMS軟件有三種建立確定性模型的方法，包括概念模型法、網(wǎng)格法和Solids法。

本書中所選擇的方法為Solids法。不管是利用網(wǎng)格法或者概念模型法建模，對含水層結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的概化是其中一個重要環(huán)節(jié)，所建模型的準(zhǔn)確性很大程度上取決于對實(shí)際水文地質(zhì)條件的正確判斷。

若輕視對具體水文地質(zhì)條件的研究，過多依賴模擬技術(shù)建立的模型，通常與實(shí)際問題相差甚遠(yuǎn)，也沒有使用價(jià)值（魏加華等，2003）。當(dāng)?shù)貙映霈F(xiàn)尖滅、垂向上具有多元結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜時，前兩種方法不能準(zhǔn)確描述此類地層結(jié)構(gòu)，也不能驗(yàn)證基于地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)插值求得的含水層頂?shù)装甯叱淌欠衽c實(shí)際的鉆孔資料相符。

GMS中的實(shí)體模塊Solids利用鉆孔資料可以建立地層的三維結(jié)構(gòu)可視化模型，Solids模型定義了地層結(jié)構(gòu)的空間分布，可以切割生成三維顯示任意方向的地層剖面（王麗霞等，2011）。二、模型建立的步驟 利用Solids建模的步驟：（1）在鉆孔模塊（borehole）中定義鉆孔的坐標(biāo)位置及垂向上的層位（horizon）。

層位即不同地層的交線或巖性分界線。由于地層沉積通常是連續(xù)的，因此層位按照一定的次序排列。

然而實(shí)際地層一般比較復(fù)雜，鉆孔資料常出現(xiàn)地層缺失現(xiàn)象，遇到此種情況，將缺失的層位空出，使Solids得到的剖面和實(shí)際地層剖面相符合。（2）根據(jù)實(shí)際的鉆孔資料將相應(yīng)的層位用弧線連接，同時注意地層尖滅的標(biāo)示。

層位連接后生成不同多邊形，每個多邊形表示相應(yīng)的地層或巖性。（3）在地圖模塊Maps中定義不規(guī)則三角網(wǎng)格TIN，來表示地層單元插值的表面邊界。

（4）在實(shí)體模塊Solids選擇恰當(dāng)?shù)牟逯捣椒?，由horizons生成其相應(yīng)地層的Solids。如果有N個horizons則有N-1個Solids,Solids生成后即可以在模型上切割任意剖面來檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷娜S空間結(jié)構(gòu)。

（5）根據(jù)Solids數(shù)來確定所需網(wǎng)格的最小層數(shù)，生成三維網(wǎng)格并進(jìn)行MODFLOW的初始化。將Solids記錄的地層空間信息轉(zhuǎn)成MODFLOW中含水層的頂?shù)装鍢?biāo)高，至此地下水三維空間結(jié)構(gòu)模型建立完成。

三、建模過程中可能遇到的問題及解決方法 地下水三維可視化模型建立，首先要基本查明灌區(qū)的水文地質(zhì)條件。了解灌區(qū)的地貌、地質(zhì)條件、構(gòu)造發(fā)育、各地層厚度等信息，需要收集和整理地下水的相關(guān)資料，包括灌區(qū)水文地質(zhì)報(bào)告、構(gòu)造圖、地質(zhì)地貌圖、水文地質(zhì)剖面圖、電子版地理底圖、等高線圖、含水層頂?shù)装甯叱痰戎稻€圖以及鉆孔數(shù)據(jù)資料等。

再結(jié)合水文地質(zhì)條件對含水層資料進(jìn)行整理和概化。利用GMS建立地下水三維可視化模型時，尤其是在大區(qū)域建模中，可能出現(xiàn)3類問題（張永波等，2007；孫紅梅等，2008）。

1.由于鉆孔分布不均勻而導(dǎo)致的地層缺失 在大區(qū)域建模中，由于研究區(qū)范圍較大，各部分研究程度不同，一般會引起鉆孔分布的不均勻。通過不均勻分布的鉆孔資料建立水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，可能致使部分地層產(chǎn)生缺失，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)模型失真。

另外，鉆孔分布均勻程度是一個相對概念，對于地形平緩、地層結(jié)構(gòu)相對簡單的地區(qū)，少量鉆孔基本可以比較清楚地反映地層結(jié)構(gòu)；對于地形起伏較大、地層結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、構(gòu)造比較發(fā)育的地區(qū)，需要較多的有效鉆孔，才可能準(zhǔn)確揭示地層分布及構(gòu)造發(fā)育狀況，然而實(shí)際工作中完全實(shí)現(xiàn)是不可能的。對于此種問題，根據(jù)研究區(qū)的地質(zhì)地貌圖、構(gòu)造分布圖及前人繪制的剖面圖，對已有的鉆孔數(shù)據(jù)資料進(jìn)行分析和整理，在具有控制點(diǎn)作用的位置可以適當(dāng)虛擬部分鉆孔數(shù)據(jù)或者各層面的高程數(shù)據(jù)，以準(zhǔn)確反映該區(qū)域地層結(jié)構(gòu)和構(gòu)造。

采用擴(kuò)充后的鉆孔數(shù)據(jù)資料建立水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，可以彌補(bǔ)由于鉆孔資料缺乏而導(dǎo)致的部分地層的缺失。2.由于鉆孔不夠深而引起的下伏地層抬升 在鉆探工作中，往往有些鉆孔深度不夠，不能完整地揭露地層。

根據(jù)這樣的鉆孔數(shù)據(jù)建立水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型時，系統(tǒng)默認(rèn)將鉆孔底部的標(biāo)高作為上一層的底部界面。這樣就造成下伏地層的抬升。

對于這種情況，根據(jù)前人繪制的地層等厚度線及剖面圖，結(jié)合四周鉆孔數(shù)據(jù)對該鉆孔資料進(jìn)行修正，修正后的鉆孔資料可以比較準(zhǔn)確地反映地層結(jié)構(gòu)。采用修正后的數(shù)據(jù)資料建立水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，可以有效地控制下伏地層的抬升。

3.由于鉆孔資料過細(xì)而引起的地層混雜 在野外紀(jì)錄的鉆孔資料中，局部有透鏡體形成的地層，透鏡體分布的連續(xù)性相對較差。采用過細(xì)的資料建模，計(jì)算機(jī)不能分辨透鏡體及連續(xù)地層，容易出現(xiàn)地層混雜，即將某個鉆孔的透鏡體地層和另一個或其他幾個鉆孔的連續(xù)地層分界面相連接，導(dǎo)致生成錯誤的地層結(jié)構(gòu)。

對于這種情況，根據(jù)該區(qū)域剖面圖整理資料時，將透鏡體區(qū)分出來，忽略較小的透鏡體，針對較大的透鏡體則另外生成地層結(jié)構(gòu)。此外，在插值計(jì)算中，由于計(jì)算方法的不同，產(chǎn)生的結(jié)果也許會有很大差異，這需要在進(jìn)行插值計(jì)算時，根據(jù)不同的具體條件選擇適當(dāng)?shù)牟逯捣椒ā?/p>

2.常見的建立數(shù)學(xué)模型的方法有哪幾種

—般說來建立數(shù)學(xué)模型的方法大體上可分為兩大類、一類是機(jī)理分析方法，一類是測試分析方法.機(jī)理分析是根據(jù)對現(xiàn)實(shí)對象特性的認(rèn)識、分析其因果關(guān)系，找出反映內(nèi)部機(jī)理的規(guī)律，建立的模型常有明確的物理或現(xiàn)實(shí)意義.

模型準(zhǔn)備 首先要了解問題的實(shí)際背景，明確建模的目的搜集建模必需的各種信息如現(xiàn)象、數(shù)據(jù)等，盡量弄清對象的特征，由此初步確定用哪一類模型，總之是做好建模的準(zhǔn)備工作.情況明才能方法對，這一步一定不能忽視，碰到問題要虛心向從事實(shí)際工作的同志請教，盡量掌握第一手資料.

模型假設(shè) 根據(jù)對象的特征和建模的目的，對問題進(jìn)行必要的、合理的簡化，用精確的語言做出假設(shè)，可以說是建模的關(guān)鍵一步.一般地說，一個實(shí)際問題不經(jīng)過簡化假設(shè)就很難翻譯成數(shù)學(xué)問題，即使可能，也很難求解.不同的簡化假設(shè)會得到不同的模型.假設(shè)作得不合理或過份簡單，會導(dǎo)致模型失敗或部分失敗，于是應(yīng)該修改和補(bǔ)充假設(shè)；假設(shè)作得過分詳細(xì)，試圖把復(fù)雜對象的各方面因素都考慮進(jìn)去，可能使你很難甚至無法繼續(xù)下一步的工作.通常，作假設(shè)的依據(jù)，一是出于對問題內(nèi)在規(guī)律的認(rèn)識，二是來自對數(shù)據(jù)或現(xiàn)象的分析，也可以是二者的綜合.作假設(shè)時既要運(yùn)用與問題相關(guān)的物理、化學(xué)、生物、經(jīng)濟(jì)等方面的知識，又要充分發(fā)揮想象力、洞察力和判斷力，善于辨別問題的主次，果斷地抓住主要因素，舍棄次要因素，盡量將問題線性化、均勻化.經(jīng)驗(yàn)在這里也常起重要作用.寫出假設(shè)時，語言要精確，就象做習(xí)題時寫出已知條件那樣.

模型構(gòu)成 根據(jù)所作的假設(shè)分析對象的因果關(guān)系，利用對象的內(nèi)在規(guī)律和適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)工具，構(gòu)造各個量（常量和變量）之間的等式（或不等式）關(guān)系或其他數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu).這里除需要一些相關(guān)學(xué)科的專門知識外，還常常需要較廣闊的應(yīng)用數(shù)學(xué)方面的知識，以開拓思路.當(dāng)然不能要求對數(shù)學(xué)學(xué)科門門精通，而是要知道這些學(xué)科能解決哪一類問題以及大體上怎樣解決.相似類比法，即根據(jù)不同對象的某些相似性，借用已知領(lǐng)域的數(shù)學(xué)模型，也是構(gòu)造模型的一種方法.建模時還應(yīng)遵循的一個原則是，盡量采用簡單的數(shù)學(xué)工具，因?yàn)槟憬⒌哪Ｐ涂偸窍Ｍ苡懈嗟娜肆私夂褪褂茫皇侵还┥贁?shù)專家欣賞.

模型求解 可以采用解方程、畫圖形、證明定理、邏輯運(yùn)算、數(shù)值計(jì)算等各種傳統(tǒng)的和近代的數(shù)學(xué)方法，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù).

模型分析 對模型解答進(jìn)行數(shù)學(xué)上的分析，有時要根據(jù)問題的性質(zhì)分析變量間的依賴關(guān)系或穩(wěn)定狀況，有時是根據(jù)所得結(jié)果給出數(shù)學(xué)上的預(yù)報(bào)，有時則可能要給出數(shù)學(xué)上的最優(yōu)決策或控制，不論哪種情況還常常需要進(jìn)行誤差分析、模型對數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性或靈敏性分析等.

模型檢驗(yàn) 把數(shù)學(xué)上分析的結(jié)果翻譯回到實(shí)際問題，并用實(shí)際的現(xiàn)象、數(shù)據(jù)與之比較，檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷暮侠硇院瓦m用性.這一步對于建模的成敗是非常重要的，要以嚴(yán)肅認(rèn)真的態(tài)度來對待.當(dāng)然，有些模型如核戰(zhàn)爭模型就不可能要求接受實(shí)際的檢驗(yàn)了.模型檢驗(yàn)的結(jié)果如果不符合或者部分不符合實(shí)際，問題通常出在模型假設(shè)上，應(yīng)該修改、補(bǔ)充假設(shè)，重新建模.有些模型要經(jīng)過幾次反復(fù)，不斷完善，直到檢驗(yàn)結(jié)果獲得某種程度上的滿意.

模型應(yīng)用 應(yīng)用的方式自然取決于問題的性質(zhì)和建模的目的，這方面的內(nèi)容不是本書討論的范圍。

應(yīng)當(dāng)指出，并不是所有建模過程都要經(jīng)過這些步驟，有時各步驟之間的界限也不那么分明.建模時不應(yīng)拘泥于形式上的按部就班，本書的建模實(shí)例就采取了靈活的表述方式

3.基因修飾動物模型的構(gòu)建方法有哪幾種

5種。數(shù)學(xué)模型，模擬式模型，物理對象模型，物理過程模型，理想化實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?/p>

理想化的物理模型既是物理學(xué)賴以建立的基本思想方法，也是物理學(xué)在應(yīng)用中解決實(shí)際問題的重要途徑和方法，這種方法的思維過程要求學(xué)生在分析實(shí)際問題中研究對象的條件、物理過程的特征，建立與之相適應(yīng)的物理模型，通過模型思維進(jìn)行推理。

擴(kuò)展資料：

將目的基因片段導(dǎo)入宿主細(xì)胞內(nèi)，或者將特定基因片段從基因組中刪除，從而達(dá)到改變宿主細(xì)胞基因型或者使得原有基因型得到加強(qiáng)的作用。

基因修飾目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人類生活的各個領(lǐng)域，例如，在醫(yī)學(xué)上，可以利用基因修飾的方法抑制某些病毒類宿主細(xì)胞內(nèi)的病毒復(fù)制，從而達(dá)到治療的目的；在農(nóng)業(yè)上，利用基因修飾的方法，人們已經(jīng)成功地改變了農(nóng)作物和畜禽的生產(chǎn)特性，從而達(dá)到改良以及傳播優(yōu)良品種的目的。

參考資料來源：百度百科-基因修飾

參考資料來源：百度百科-建立模型法

4.建立數(shù)學(xué)模型的方法和步驟

第一、模型準(zhǔn)備 首先要了解問題的實(shí)際背景，明確建模目的，搜集必需的各種信息，盡量弄清對象的特征。

第二、模型假設(shè) 根據(jù)對象的特征和建模目的，對問題進(jìn)行必要的、合理的簡化，用精確的語言作出假設(shè)，是建模至關(guān)重要的一步。如果對問題的所有因素一概考慮，無疑是一種有勇氣但方法欠佳的行為，所以高超的建模者能充分發(fā)揮想象力、洞察力和判斷力，善于辨別主次，而且為了使處理方法簡單，應(yīng)盡量使問題線性化、均勻化。

第三、模型構(gòu)成 根據(jù)所作的假設(shè)分析對象的因果關(guān)系，利用對象的內(nèi)在規(guī)律和適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)工具，構(gòu)造各個量間的等式關(guān)系或其它數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。這時，我們便會進(jìn)入一個廣闊的應(yīng)用數(shù)學(xué)天地，這里在高數(shù)、概率老人的膝下，有許多可愛的孩子們，他們是圖論、排隊(duì)論、線性規(guī)劃、對策論等許多許多，真是泱泱大國，別有洞天。

不過我們應(yīng)當(dāng)牢記，建立數(shù)學(xué)模型是為了讓更多的人明了并能加以應(yīng)用，因此工具愈簡單愈有價(jià)值。 第四、模型求解 可以采用解方程、畫圖形、證明定理、邏輯運(yùn)算、數(shù)值運(yùn)算等各種傳統(tǒng)的和近代的數(shù)學(xué)方法，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)。

一道實(shí)際問題的解決往往需要紛繁的計(jì)算，許多時候還得將系統(tǒng)運(yùn)行情況用計(jì)算機(jī)模擬出來，因此編程和熟悉數(shù)學(xué)軟件包能力便舉足輕重。 第五、模型分析 對模型解答進(jìn)行數(shù)學(xué)上的分析。

"橫看成嶺側(cè)成峰，遠(yuǎn)近高低各不"。能否對模型結(jié)果作出細(xì)致精當(dāng)?shù)姆治?，決定了你的模型能否達(dá)到更高的檔次。

還要記住，不論那種情況都需進(jìn)行誤差分析，數(shù)據(jù)穩(wěn)定性分析。