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基于低波数谱收敛的有限圆柱计算机断层扫描代表性体积尺寸确定

软凝聚态物质 2026-04-28 v3 地球物理

摘要

当关键场变量呈现缓慢的轴向趋势(反映地质变异性或 CT 采集/重建伪影)时,从有限圆柱计算机断层扫描(CT)中选择代表性单元体积变得不明确。在这种情况下,估计的统计量可能随子体积大小和位置发生系统性变化,而不是通过简单平均收敛。我们提出了一种在非平稳条件下确定代表性单元体积尺寸的实用工作流程:首先抑制轴向漂移/趋势以获得适合二阶分析的残差场,然后选择满足低波数谱含量在规定容差内稳定的最小分析直径。该方法在含 \textit{Thalassinoides} 的岩石上进行了演示,其中分支潜穴网络在可与实验室岩心直径相当的长度尺度上引入了非均匀性,使得基于成像的微观结构统计和数字岩石估计对子体积选择敏感。从分割数据中,我们定义了一个标量“潜穴度”场,用于捕捉与潜穴相关的孔隙空间和填充物。轴向去趋势(可选归一化)减轻了采集漂移和非平稳趋势,同时在符合岩心几何形状的嵌套圆柱体上评估协方差/谱收敛。代表性被定义为嵌套内切圆柱体上的直径收敛:估计两点协方差和各向同性谱 C^\widehat{C},并选择低波数平台变得稳定时的最小直径。应用于分割的 \textit{Thalassinoides} 岩心时,该方法给出 DREV93 mmD_{\mathrm{REV}}\simeq 93~\mathrm{mm}HREV83 mmH_{\mathrm{REV}}\simeq 83~\mathrm{mm},从而实现了可复现的相关尺度报告和对连通性敏感的属性估计。

关键词

引用

@article{arxiv.2601.09283,
  title  = {Representative-volume sizing in finite cylindrical computed tomography by low-wavenumber spectral convergence},
  author = {Fernando Alonso-Marroquin and Abdullah Alqubalee and Christian Tantardini},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2601.09283},
  year   = {2026}
}