地质变量的多级分解及其应用

地质变量是一种总体变化、多级局部变化和随机变化机相叠加的综合性变量.研究表明,多级变化的这种叠加在半变异函数模型上有明显的反映(漂移效应和套合结构),即多级变化的分解与各级变化所对应之变异特征的分离应具有同步性.据此笔者指出,趋势-剩余分析或滑动平均与结构分析相结合的方法能有效地筛分地质变量中的多级变化.一个筛分断层构造的应用案例为此提供了例证.     

理论变异函数球状模型的加权线性规划法似合

对理论变异函数球状模型及其套合结构拟合这一问题作了探讨，提出了加权线性规划拟合法。同于该法在目标函数中既可考虑到对不同滞后h下所得实验变异函数值进行加权，又可保证拟合成功，同时还可进行人工干预，因此，方法综合了现有加权多项式拟合法及线性规划拟合法的各自优点，且在计算上较目标规划拟合法更为简单。     

复杂多金属矿床空间变异性套合技术研究与应用

半变异函数是分析区域化变量空间结构的核心内容和有效工具。文章以云南大红山铜铁多金属矿床作为研究对象,基于DIMINE软件平台,通过Cu、TFe、SFe主要成矿元素的统计特征的分析,并构建了沿走向、倾向及厚度方向上的变异函数球状模型,从而确立矿体主要变化方向上的变异函数参数。分析显示各元素具有明显的空间结构性,Cu元素品位呈几何异向性,而TFe、SFe元素品位呈带状异向性,运用模型叠加的方法建立了各向异性的套合结构模型,结合矿体的实际赋存条件及产出特征,总结出各成矿元素总体沿水平方向具有较强的连续性,而在厚度上表现出逐层均匀变化的特征。根据成矿元素品位空间变异性分析结果,为矿床矿化规律的研究提供重要依据,为后续生产工作提供理论指导。     

坡度随DEM分辨率变化的地统计学解释——以黄土丘陵沟壑区为例

在土壤侵蚀、水文分析等诸多领域,坡度是重要的地形因子。目前坡度主要是基于DEM(数字高程模型)提取的,其精度受DEM分辨率影响。研究运用地统计学相关原理和方法,选取陕北绥德韭园沟流域为研究区,基于不同分辨率(10 m,30 m,50 m,90 m)的坡度数据,在ENVI环境下通过IDL编程构建不同分辨率坡度变异函数,通过独立结构模型(ISM,Independent Structures Model)对坡度数据的变异函数进行模拟和分析,给出DEM分辨率变化过程中坡度变化的机理性解释。研究表明,较高频的坡度信息层受分辨率的影响较大,其信息的损失是坡度随分辨衰减的主要原因。     

三维Kriging方法中的变异函数套合

三维属性建模是利用有限的采样数据, 通过插值或模拟的方法来重构地学属性在三维空间中的分布.将Kriging方法推广到三维空间, 从而演化为三维Kriging方法, 可以为三维属性建模提供可靠的手段.而三维Kriging方法面临的一大难题就是各向异性变异函数的套合.提出了一种简单通用的三维空间变异函数的套合方法.该方法以空间坐标基的变换为基础, 在套合时充分考虑轴向上变异差异的影响, 并由此提出各向异性变化率的概念; 论证了套合方法的可行性, 并通过地下水水质三维属性建模的实例对该方法进行了有效的验证.      

非均质土壤中二维非饱和土壤水分运动的随机分析

以一水平向具有空间变异而垂直向为均质的二维非饱和流动区域中的均匀入渗问题为例,应用Monte Carlo随机模拟方法分析了土壤水分变量的随机统计特性及其一、二阶矩的时空分布规律。在随机分析过程中,将所研究的流动区域土壤水力特性的空间变异性以随空间位置变化的标定参数δ(x)表示,并将标定参数δ(x)视为一维随机空间函数的实现,应用随机生成模型来生成参数δ(x)的随机样本。通过随机模拟分析得到:垂直方向上负压水头方差与平均负压水头近似呈一线性关系;随入渗时间的延长,不同深度处表征负压水头空间变异结构的自相关函数趋于一稳定结构。     

甲玛铜多金属矿三维变异函数计算系统研发及应用

采用Matlab语言编写了三维变异函数计算系统,实现了西藏甲玛铜多金属矿实验变异函数计算和理论变异函数拟合等功能。设计按方位角、倾角、滞后距的不同组合计算实验变异函数,以供用户选择形态较好的实验变异函数图;实现了直接法、加权回归法和二级套合法3种不同的理论变异函数拟合方法;针对形态较差的实验变异函数图,提出模拟具有拟合经验的地质工作者的思维方式,设定理论变异函数曲线形态,反推块金、变程、基台值等参数。系统应用于西藏甲玛铜多金属矿矽卡岩矿体Cu元素变异函数模型计算,计算结果经交叉验证,具有较好的均值和标准方差。     

变异函数模型对渗透系数克里格插值的影响研究

在克里格计算或其它地质统计学研究中,变异函数模型选取的适当性直接影响渗透系数的结构分析与插值结果的合理性。分别基于高斯模型、球状模型、指数模型对同一沉积相介质的渗透系数进行结构分析,并采用普通克里格法进行插值,结果分析表明:变异函数模型对渗透系数克里格插值的影响主要体现在变程值的不同;变程值过小,搜索邻域内各数据点之间的相关性降低甚至消失,克里格法退化为简单的算术平均;随着变程值增大,参与克里格计算的实测点增多,插值结果趋近于平稳;当变程值与实际值较为吻合时,克里格插值精度达到最大。     

地理空间数据的尺度转换

尺度一般是指空间范围的大小,地理空间数据的尺度转换是尺度研究的重要问题之一。针对地理信息系统(GIS)技术支持下的地理空间数据尺度转换问题,首先回顾了尺度转换的理论基础,即等级理论、分形理论、区域化随机变量理论、地理学第一定律等理论的基本内涵;然后总结了地理学不同研究领域内主要的尺度转换方法,重点分析了重采样法、变异函数法、分形分维法及小波分析法的基本原理、模型方法与典型应用案例;最后介绍了地理空间数据尺度转换效应研究的进展。基于上述总结和分析认为:构建一套无级变换的、系统的尺度转换方法,整合不同学科领域的数据与过程模型、形成数据模型同化的技术体系,这是地理空间数据尺度转换研究的重要课题。     

二级套合结构实验变差函数的几何拟合

叠加地球化学场表现为各地球化学元素的变差函数具有双重套合结构。拟合实验交差函数是分解叠加地球化学场的关键。本文依据地球化学场自相关与自相似的内在联系,提出用多标度分形谐方法拟合具有二级套合结构的实验交差函数。     

变差函数球状模型的自动拟合与实现

根据变差函数的随机性和空间结构性,综合利用变差函数计算方法和加权线性规划拟合方法,分别拟合出各主要方向上的模型参数,再根据各向异性情况进行结构套合,实现了变差函数的计算及球状模型的自动拟合.针对样本中存在特异值的情况,算法中还提供了相对变差函数方法,有效地抑制了特异值对变差函数的影响,保证了球状模型拟合的精度.本算法在VC++6.0中实现,利用拟合出的模型,对样本区域进行插值得到网格文件,调用Surfer8.0绘制了等值线图.通过交叉验证和综合法验证,表明拟合度较高.     

资源量分类中勘查工程间距的确定方法研究

国内外的地质勘查规范中,对矿产资源量的分类(地质可靠程度)均有标准的定义,但没有确定资源量分类工程间距的定量方法,导致矿产勘查工作经常出现质量隐患。本文用变异函数模型统计学方法探讨这一问题。变异函数的变程反映了空间上区域化变量之间相关性的大小,当矿体样品品位服从正态分布时,正态分布函数位置参数μ等于样品平均品位,形状参数σ等于样品品位标准差,样品品位的方差等于变异函数的基台值;在拐点之间即区间(μ-σ,μ+σ],样品分布概率为0.6826,变异函数变程的0.6826倍(0.6826a)可作为划分控制资源量的分类工程间距;影响资源量分类可靠程度的主要因素是建立的理论变异函数模型的稳健性。     

基于地统计学方法的降水空间插值研究

为了实现离散降水数据到连续降水数据的插值,以内蒙古自治区多年(1950～2000年)平均降水量为例,讨论了不同空间插值方法的优劣,发现基于地统计方法的Kriging插值具有最佳的插值效果.进一步对比Ordinary Kriging和CoKriging插值方法的4种不同的半变异函数模型,结果表明利用指数半变异函数的CiKriging插值方法具有最小的预测误差.地统计方法对于预测降水具有重要的价值,而不同的地区具有各自适合的模型,理解该方法的数学原理和操作过程,对相关研究具有借鉴意义.     

基于自适应差分克里金的煤质指标估算

煤炭质量核心指标的估算有利于煤炭质量的管控,并为智能开采、分质开采提供科学依据。将克里金插值法引入到煤质指标估算模型的建立,利用差分进化算法求解其变差函数的模型参数;针对在差分进化过程中因"早熟"现象导致最优解被破坏的问题,在变异过程中设计可动态修正变异方向的缩放因子,提出修正变异方向的自适应差分进化算法(UMDE)来确定变差函数的模型参数,并用该方法对煤矿井下未开采区域的全水分进行克里金插值。通过交叉验证与对比实验,证明基于自适应差分克里金方法(UMDE-Kriging)构建的煤质指标估算模型较其他优化方案在估算精度上有显著提升。     

北京东南郊土壤重金属元素分布及其在表层土壤中的富集特征

通过采集并分析北京东南郊地区表层(0～20 cm)和深层(160～200 cm)土壤样品的重金属元素,查明该地区土壤中元素分布特征,并通过建立半变异函数模型探讨重金属元素的空间自相关性,利用富集系数探讨元素在表层土壤中的富集特征,在此基础上划分出重金属元素显著富集区,并对富集原因进行了深入解释和分析.结果表明:研究区表...     

地质统计学在桂中三水铝矿床勘查评价中的应用

桂中三水铝矿床是我国唯一的大型三水铝矿床,初步查明(333+334)铝土矿资源量7.7亿吨。本文介绍地质统计学方法在桂中三水铝土矿床勘查和资源量评价中的应用,包括桂中三水铝矿床典型矿区变异函数的计算和模型拟合;最优变异函数模型的确定;利用变异函数变程确定最佳勘查工程间距的实例分析;利用地质统计学方法进行矿体边界和资源量类别的自动化划分以及资源量估算。     

变异函数在兰坪铅锌矿北厂矿段中的应用

变异函数是地质统计学的核心内容和基本工具,利用其成果可较好地研究一个矿床区域化变量的基本特征,通过变量的随机性反映变量结构性.本文应用变异函数理论和三维矿业软件SURPAC,对兰坪铅锌矿北厂矿段Pb,Zn品位进行变异函数的拟合和结构分析,基本反应矿体空间变化规律,为该矿储量计算、生产勘探和合理开发提供科学依据.     

用加权多项式回归进行球状模型变差图的最优拟合

本文提出了一种用加权多项式回归对球状模型和二级套合球状模型的变差函数进行最优拟合的方法。在已经较好地算出各实验变差函数值并选定球状模型或二级套合球状模型为理论模型的条件下,应用这种方法可以编出程序,并在计算机上快速、自动地算出最优拟合的变差图。其结果唯一确定,不因人而异,可避免人为的误差,又可为地质统计学计算的全盘自动化创造良好条件。经过几个实例验算表明,该方法简单,效果良好。     

变异函数在马关都龙曼家寨锡锌多金属矿床中的应用

变异函数是地质统计学的核心内容和基本工具,它既能描述区域化变量的空间结构性变化,又能描述其随机性变化.本文在阐述了变异函数理论研究的基础上,依据都龙锡锌矿体的地质特征,运用变异函数,对该矿床Sn、Zn品位进行了变异函数的模拟和结构分析,为该矿床的储量计算和生产勘探提供了科学依据.     

考虑参数空间变异结构的结构化交叉约束随机场模拟方法研究

斜坡岩土体抗剪强度参数的空间变异性具有一定的结构性。为研究岩土体参数空间变异结构对边坡失效概率的影响,依据变异函数的内涵推导出变程与相关距离的数学变换关系,并在此基础上提出了结构化交叉约束随机场模拟方法,用以模拟具有互相关性的参数随机场。建立了结构化交叉约束随机场计算模型,研究不同空间变异结构的抗剪强度参数对边坡失效概率的影响。研究结果表明:结构化交叉约束随机场可用于生成模拟具有复杂各向异性空间变异结构的参数随机场,由于考虑了随机偏差、条件数据和空间变异结构,能较为真实地反映地层实际参数,数据波动较条件参数插值场小。可靠性分析结果表明:不考虑抗剪强度参数空间结构分析易高估边坡的失效概率;考虑c′和φ′互相关性时,失效概率随着相关系数的增加而增加,当参数间呈负相关性时更容易高估边坡的失效概率。