A spatial analysis method for geochemical anomaly separation

One purpose of using statistical methods in exploration geochemistry is to assist exploration geologists in separating anomalies from background. This always involves two types of negatively associated errors of misclassification: type I errors occur when samples with background levels are rejected as background; and type II errors occur when samples with anomalous values are accepted as background. A new spatial statistical approach is proposed to minimize errors of total misclassification using a moving average technique with variable window radius. This method has been applied for geochemical anomaly enhancement and recognition as demonstrated by a case study of Au and Au-associated data for 698 stream sediment samples in the Iskut River area, northwestern British Columbia. Similar results were obtained using the fractal concentration-area method on the same data. By employing spatial information in the analysis, the process of selecting anomalies becomes less subjective than in more traditional approaches.     

基于GIS空间分析的虚拟钻孔确定与实现方法

在三维地质建模过程中,通过引入一定数量的虚拟钻孔,对地层分界面几何形态更加精确的控制,不仅能够明显改善地质分界面网格的质量,而且能够提高模型精度和可视化效果。现有虚拟钻孔的引入途径主要通过手工添加实现,受人为主观因素影响较大,且自动化水平低,耗时、费力,针对这一问题,提出了一种基于GIS空间分析的虚拟钻孔确定与实现方法。以地质勘查获取的钻孔数据和地质剖面图为数据源,在ArcGIS平台的支持下,综合运用自动矢量化（Arc Scan）、要素转点（Feature To Point）、创建TIN （Create Tin）、TIN转三角形（Tinto Triangle）、泰森多边形（Create Thiessen Polygons）和相交（Intersect）等空间分析和文件转换工具,分别生成断层构造和建模区域内的二维（2D）虚拟钻孔点;而后,在利用插值工具生成各地层栅格表面的基础上,结合图形插值（Interpolate Shape）工具将2D虚拟钻孔点投影为三维（3D）虚拟钻孔;然后,利用Model Builder可视化建模工具设计了生成虚拟钻孔的模型,实现虚拟钻孔创建的自动化;最后,将获得的3D虚拟钻孔应用于三维地质建模,并进行了建模对比实验,结果表明,该方法具有一定有效性、实用性和可操作性。     

深圳岩溶空间发育规律统计分析

粤港澳大湾区建设是国家重大发展战略,而深圳市又是大湾区建设的核心引擎之一。深圳市岩溶地区行政区划上主要发育在龙岗区和坪山区,岩溶地质灾害给地下空间开发利用与城市安全构成极大挑战。通过收集深圳市岩溶勘察钻探数据,从地层岩性、基岩埋深与埋藏类型、地下水主要侵蚀指标、地下水埋深与年变化幅度、溶洞埋深、顶板厚度、洞高、充填情况、线溶率、见洞率、地表岩溶发育密度等方面对深圳市岩溶空间发育特征进行了统计分析。结果表明：深圳市岩溶主要为浅覆盖型,但溶洞空间特征变异性极大。从统计上讲,溶洞平均埋深约为20 m,平均洞高为2.5～4.0 m,以半充填为主,充填物主要为粉质黏土;平均线溶率约为15%,见洞率约为40%,地表岩溶发育密度超过300个/km²,综合上看,深圳场地岩溶发育等级超过90%为强发育。上述主要岩溶特征参数服从对数正态分布和Weibull分布。总体上,灰岩地层溶洞顶板厚度随着岩面埋深而呈现递减的趋势,而大理岩地层溶洞顶板厚度则与岩面埋深无关;已发育的溶洞高度与基岩面埋深、溶洞顶板厚度、地下水主要侵蚀指标及地下水埋深无关或弱正相关。研究成果为深圳市岩溶灾害风险评估提供了重要的先验信息。     

基于真三维GIS的地质构造模型与空间分析

带有断层的地质体建模难于层状地层,是当前研究的难点,模型完成后的三维空间分析功能目前也处于研究阶段,是当前研究的热点.以某石膏矿为例,介绍了利用存在地层倒转、地层缺失等复杂钻孔数据进行三维建模的流程以及模型建立后的三维空间分析方法和地学应用,尝试了三维GIS空间-属性查询、空间裁剪、纵剖面横切面的自动生成方法和实例研究.结果表明,地质体和构造的特征的三维建模和空间分析有利于地质演化的理解和开采设计的优化.     

The favelas of Rio de Janeiro: A temporal and spatial analysis

A spatial and temporal analysis, at a city wide scale, is given of the main type of informal housing (favelas) in Rio de Janeiro. Rapid change in the number and distribution of favelas and their inhabitants (favelados) over time is seen as the outcome of two opposing sets of factors. Demand-led housing factors, including population growth and variations in levels of poverty in the city, have constantly outstripped the supply side of the housing equation where inadequate housing policies and investment, together with restricted building land have been characteristic. Added to these factors are a set of more specific developments which shape the favela geography, including the timing and location of urban redevelopment, favela eradication and recognition, transport development and access by the favelados to employment sources. Evidence shows that the contemporary distribution of favelas in the city does not conform to spatial models of this urban form, and that any interpretation of the Rio favelas, including their growth, development and diversity, needs to be space and time specific. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

A Bayesian framework for updating model parameters while considering spatial variability

The study presents a recent slope failure in India which resulted in the burial of a village and claimed large number of lives. Current methods of probabilistic back analysis incorporate uncertainty in the analysis but do not consider spatial variability. In this study, back analysis is performed using Bayesian analysis in conjunction with random field theory. The probabilistic method is shown to be efficient in back-analysing a slope failure. It also provides confidence in parameter values to be used for post-failure slope design. The back analysis method which does not consider spatial variability overestimates the uncertainty in analysis, which can lead to uneconomical slope remediation design and measures.     

Use of indicator variograms for an enhanced spatial analysis

Flat variograms often are interpreted as representing a lack of spatial autocorrelation. Recent research in earthquake engineering shows that nearby field noise can substantially mask a prominent spatial autocorrelation and result in what appears to be a purely random spatial process. A careful selection of threshold in assigning an indicator function can yield an indicator variogram which reveals underlying spatial autocorrelation. Although this application involves use of seismic data, the results are relevant to geostatistical applications in general.     

基于三维copula函数的多水文区丰枯遭遇分析

不同水文区的丰枯遭遇概率分析属于多变量概率分布问题,涉及的水文区越多,变量的维数就越高,问题就越复杂.为找到一种简单通用的多变量(n≥3)水文概率问题的求解方法,以不同水文区丰枯遭遇概率分析为例,引入三维copula函数构建多变量联合概率模型,将其用于分析长江、淮河及黄河流域的径流量的联合概率和条件概率问题。研究结果表明,当变量维数n≥3时,由copula函数可以很容易地构建多变量概率分布模型;对一组水文数据系列,有多个不同copula函数可以选择,可采用拟合优度检验方法择优;copula函数构建的多变量概率模型,可以计算各种条件下的联合概率分布,可以分析各种不同量级水文变量的遭遇概率和条件概率;通过与多维转换为一维方法的比较,三维Frank copula函数具有更优良的拟合优度、无偏性及有效性,且计算更简便。     

川东南隔挡式构造区隧道空间展布影响下岩溶涌突水特征简析

隔挡式构造区隧道工程涌水特征研究多局限于某个具体隧道工程及对应的特定岩溶水系统,缺乏关于隧道空间展布影响下涌突水问题的系统研究。文章提出以隧道穿越区岩溶发育及岩溶水水平与垂直分带差异作为隧道空间布置类型划分的主要标准,将隧道空间展布区的岩溶水文地质特征分为七类,对不同类型中岩溶含水介质空间结构特征、岩溶发育差异以及岩溶水在此区域流动的特点进行分析,并对八种类型的隧道涌突水的特征进行比较。据此,结合研究区拟建渝万客专铜锣山隧道和明月山隧道案例,分析此两隧道展布区域的岩溶水文地质特征,分别属于补给-垂直入渗型类型及补给径流-水平径流型类型。进一步对此两隧道可能遭遇的岩溶涌突水进行定性评价和涌水量计算,认为铜锣山隧道主要出现雨季涌水现象,水量大小受降雨强度控制,而明月山隧道涌水量较大。      

弧形间隔排桩-桩顶拱梁空间抗滑结构理论研究

为充分利用地形、地质结构和混凝土的材料特性,优化直线排桩的不利受力状态和提高其整体稳定性,提出了弧形间隔排桩-桩顶拱梁新型空间抗滑结构,即根据滑坡地形及地质条件弧形布设抗滑桩,桩顶设置连系梁,连系梁两端设置抗力桩,形成空间结构以抵抗滑坡推力。以抗滑桩与连系梁之间的作用力为冗力,分别建立了连系梁和抗滑桩的计算模型,并对连系梁的内力和抗滑桩的位移进行了理论分析,根据连系梁与抗滑桩连接处的位移协调条件,建立了力法典型方程求解冗力。最终得出了连系梁的弯矩、剪力和轴力以及抗滑桩的位移、内力理论计算公式。通过算例分析并与悬臂桩及直线排桩-桩顶连系梁抗滑结构比较,结果表明：空间抗滑结构中弧形连系梁的内力分布更加合理,弧形连系梁对抗滑桩的位移约束效果明显。     

遥感构造解译在滇东北地区成矿预测中的半定量应用

在滇东北地区遥感构造规模的定性判定及方位分类基础上,利用GIS中的空间分析功能,对已知铅锌多金属矿产的空间关系进行定量分析,得出不同级别构造对成矿作用的影响程度,并以因子得分形式表达不同方位构造对成矿作用的贡献值,结合其它资料和方法的应用,为该区遥感成矿预测提出半定量预测结果.     

水泥搅拌桩-压顶梁支护结构空间变形分析

利用势能驻值原理,给出水泥土搅拌桩-压顶梁支护结构空间变形表达式,分析各参数对空间变形的影响,并结合工程实例进行比较。     

基于GIS和统计学的土壤监测指标时空变化分析

土壤监测对于查清土壤生态质量家底,积极开展土壤污染生态修复与防治,实现可持续土地资源监测与利用有重要指导价值。为了研究江苏省宜兴市土壤监测指标的时空变化,根据宜兴市2004年多目标地球化学调查的426个土壤样本以及2015年1∶5万土地质量地球化学调查的4 458个土壤样本的数据,利用地理信息系统(GIS)和统计学方法研究了该区重要土壤环境参数的变化,通过箱线图和t检验对参数或元素浓度变化进行了检测,利用基于半变异函数的块金值(C0)进行了误差分析,并评估分析了不同的空间变量。结果表明,宜兴市土壤中有机质(OM)、氮、磷、硼等营养元素(指标)在11年间呈增长趋势,土壤pH值呈现明显下降趋势,土壤中镉、铜、铅、锌等重金属元素和硒含量呈上升趋势,砷含量没有明显变化。     

考虑参数空间变异性多层土坡系统可靠度分析

多层土坡在岩土工程实际中十分常见,不仅土体参数存在一定的空间变异性,而且土体框架呈现明显的层状分布特征,然而目前对考虑土体参数空间变异性的多层土坡稳定可靠度研究的远远不够。提出了基于多重响应面边坡系统可靠度分析的蒙特卡洛模拟（MCS）方法,给出了计算流程图,系统地研究了考虑土体参数空间变异性的多层土坡系统可靠度问题。结果表明,提出方法能够有效地分析考虑参数空间变异性低失效概率水平的多层土坡系统可靠度问题,并且具有较高的参数敏感性分析计算效率。     

空间信息支持下的沉积相分析方法及其应用

依据各沉积相的平面分布形态,将沉积相划分为扇形沉积相带、席状沉积相带和条带状沉积相带,并分别对不同类型的沉积相带采取不同的缓冲方法,再依据瓦尔特相律,对空间上已知沉积相类型的井进行分析,最终做到利用计算机辅助或代替人工的工作,根据已知单井沉积相的类型而自动进行平面沉积相的研究。将这种方法应用于大港油田孔南地区孔二段时期的沉积相研究中,证明了此方法的可行性。     

长江上游干支流洪水遭遇分析

目前洪水遭遇研究仅限于简单的实测资料统计分析,尚缺系统有效的理论方法.基于多维Copula函数分别建立金沙江屏山站、岷江高场站、嘉陵江北碚站以及长江宜昌站的洪水发生时间和量级的联合分布.以此方法估计干支流洪水发生时间和量级的遭遇可能性及条件概率,并与实测资料的统计结果进行比较.结果表明,模型计算结果与实测相吻合,说明该...     

基于GIS的空间数据和空间数据库浅谈

在数字城市、数字省区等数字工程建设和各个部门信息化建设迅速开展的时候，大量甚至海量空间数据的存储和管理成为地理信息系统建设工作者们面临的重要问题，研究空间数据和空间数据库变得非常迫切。简要介绍了空间数据的概念、特征和空间数据结构模型，并对空间数据库的设计做了简单阐述。     

内蒙古霍各乞矿区含矿富石榴石岩晶体定量化结构分析及其意义

晶体粒度分布（CSD）是定量化分析火成岩和变质岩结构的重要手段。在变质岩中测量的CSD提供了有关变质过程中晶体成核和生长速率、生长时间的定量信息。文章选取内蒙古霍各乞二号矿床含矿富石榴石岩样品中石榴子石晶体为研究对象，在GIS软件和R语言的支持下，应用空间点模式分析、CSD分析、空间最邻近分析、空间多距离分析、Fry分析等综合方法，探讨了晶体空间数据和点空间数据表征的微结构变化特征，将CSD曲线分段变化记录的信息与地质演化历史联系起来。分段的CSD曲线记录了变质事件的叠加。不同形式的晶体粒度分布直接反映了区域变质岩与接触变质岩演化历史的差异。由于接触变质作用的高温阶段持续时间较短，因此产生的CSD曲线是线性的，不受退火的影响。而区域变质作用涉及长时间升温及其之后的冷却阶段，所以最初的线性CSD后来被退火改造为钟形曲线。含矿富石榴石岩样品的核密度和CSD分析结果显示了两个晶体群密度。分析认为一类晶体群可能与造山过程中的区域变质活动有关，另一类晶体群可能与大面积区域变质期后发生在特定位置的岩体侵入迅速升温的接触热变质事件有关。      

先验概率分布及似然函数模型的选择对边坡可靠度评价影响的定量评估

受工程勘察成本及试验场地限制,可获得的试验数据通常有限,基于有限的试验数据难以准确估计岩土参数统计特征和边坡可靠度。贝叶斯方法可以融合有限的场地信息降低对岩土参数不确定性的估计进而提高边坡可靠度水平。但是,目前的贝叶斯更新研究大多假定参数先验概率分布为正态、对数正态和均匀分布,似然函数为多维正态分布,这种做法的合理性有待进一步验证。总结了岩土工程贝叶斯分析常用的参数先验概率分布及似然函数模型,以一个不排水黏土边坡为例,采用自适应贝叶斯更新方法系统探讨了参数先验概率分布和似然函数对空间变异边坡参数后验概率分布推断及可靠度更新的影响。计算结果表明:参数先验概率分布对空间变异边坡参数后验概率分布推断及可靠度更新均有一定的影响,选用对数正态和极值I型分布作为先验概率分布推断的参数后验概率分布离散性较小。选用Beta分布和极值I型分布获得的边坡可靠度计算结果分别偏于保守和危险,选用对数正态分布获得的边坡可靠度计算结果居中。相比之下,似然函数的影响更加显著。与其他类型似然函数相比,由多维联合正态分布构建的似然函数可在降低对岩土参数不确定性估计的同时,获得与场地信息更为吻合的计算结果。另外,构建似然...     

Combinatorial analysis on spatial information statistics for the karst water environment in Guiyang, China

The karst groundwater system is extremely vulnerable and easily contaminated by human activities.To understand the spatial distribution of contaminants in the groundwater of karst urban areas and contributors to the contamination,this paper employs the spatial information statistics analysis theory and method to analyze the karst groundwater environment in Guiyang City.Based on the karst ground water quality data detected in 61 detection points of the research area in the last three years,we made Kriging evaluation isoline map with some ions in the karst groundwater,such as SO4 2-,Fe 3+,Mn 2+and F -,analyzed and evaluated the spatial distribution,extension and variation of four types of ions on the basis of this isoline map.The results of the analysis show that the anomaly areas of SO4 2-,Fe 3+,Mn 2+,Fand other ions are mainly located in Baba’ao,Mawangmiao and Sanqiao in northwestern Gui- yang City as well as in its downtown area by reasons of the original non-point source pollution and the contamination caused by human activities(industrial and domestic pollution).