基于Windows克立格算法的可视化编程与应用

随着信息社会的发展,克立格法已被广泛应用于矿产储量计算,物探、化探、遥感地质数据处理,环境科学、水文地质、农林科学和农田水利等诸多方面.文章综合分析克立格各种计算方法,对克立格复杂计算过程进行模块分解,基于Windows编写了克立格算法流程图并在Visual C 6.0平台上实现可视化编程,并对二维普通克立格算法的优化进行了有益的探索.     

指示克立格法的理论及方法

地质、物化探数据的分布常出现一个长尾巴,这种分布特征影响了矿产储量计算及数据处理的精度.引起这种非正态分布的因素有:数据中有特异值,它的出现表明矿床具有高品位的矿化作用,这对储量计算及数据处理是很重要的;数据由若干个总体组成,即所谓的混合总体.对这种数据,普通克立格法是不稳健的.为此,本文介绍一种新的地质统计学方法——指示克立格法(非参数方法).文中讨论了(1)指示函数及其二阶矩;(2)指示半变异函数;(3)指示克立格方程组;(4)待估块段品位的指示克立格估计.最后,还介绍1个应用实例,并给出了计算方法和步骤.     

限制性克立格法在阿舍勒铜矿储量计算中的研究与应用

为提高矿产储量计算的精确性，本文运用了限制性克立格法。给出了限制性克立格法的计算理论，并设计出限制性克立格法在阿舍勒铜矿中的储量计算流程，实现了对阿舍勒铜矿体的限制性克立格储量计算。结果表明，限制性克立格法的储量计算结果（783654．39t）要比普通克立格法的储量计算结果（706541．53t）更接近于实际勘探值（919454t），限制性克立格储量计算方法能够取得较为理想的预测结果。     

一种考虑权值非负约束的克立格算法

基于线性规划方法提出了一种考虑权值非负约束的克立格算法,该算法既利用了线性规划求解简便、快捷的优点,又克服了其它正克立格法计算工作量大以及受主观因素影响的缺点。     

协同克立格法在广西林旺金矿化探数据处理中的应用

协同克立格法,同时兼具化探数据多元性及克立格法表征空间属性的特点。考虑到地质变量两个以上的空间属性,在化探数据处理中运用协同克立格法,可以进一步提高估计精度。运用协同克立格法对广西林旺矿区中金元素成矿进行预测,经相关性分析显示,在矿区中元素的基本组合是Au、Ag、As、Hg,协同克立格插值以Au为主要变量,伴生元素Ag、As、Hg为次要变量。把插值计算后的结果与传统多元统计方法和普通克立格法的计算结果进行比较,结果协同克立格法得到的估值误差较小,预测精度较高,在成矿元素的预测中具有一定程度的优越性。     

考虑权值非负约束的泛克立格算法

泛克立格法是地质统计学的一种重要估值方法,当区域化变量在空间变异几何域内非平稳时常用泛克立格法来估值。然而,用泛克立格方程组计算估计权值时由于未对权的符号作任何限制,从而使得计算出的权值经常出现负权现象,而负权的存在有许多弊端,所以在许多应用中有必要对权值作非负要求。本文基于线性规划方法提出了一种考虑权值非负约束的泛克立格算法,该算法既考虑到了权值的非负约束条件,又利用了线性规划方法求解简便快捷的优点。     

基于三维克立格方法的可视化储量估算

金属矿体在地下空间的变化性非常大,难以直接观测,对其精细的三维形态表征和刻画一直是科学计算可视化和空间(地质)统计学的研究热点和难点之一。三维空间的复杂性使得克立格储量估算具有极大的不确定性和经验性,利用三维可视化能够直观地反映变异性分析及储量估算结果,提高估算准确性与合理性。针对各向异性套合与储量估算,提出基于三维克立格方法的可视化储量估算：首先利用三维CAD技术构建算法底层对象;然后采用可视化方式改进变异性分析,并提出基于Hamilton四元数法的各向异性套合改进算法;最后采用克立格法估计储量,并依据可视化结果对某些误差较大的决策方案进行修改,提高克立格计算的准确性和客观性。使用克立格可视化储量估算方法对新疆阿舍勒铜矿床和西藏甲玛铜矿床进行储量估算实验。实验结果表明,变异性计算结果符合实际勘探情况,储量估算误差为5%～10%,储量估算结果可信,克立格可视化储量估算方法有效。     

泛克立格方程组的一种有效解法

克立格法是地质统计学的一种基本方法，在非平稳物化探数据处理中经常用到泛克立格方法。在用泛克立格法处理实际问题中，要用大量的机时求解克立格方程组，本文提出一种新的解法，减少运算量５０％左右，大大提高了运算速度。     

对克立格法计算储量现用程序的理解和讨论

在冶金地质系统,用克立格法计算储量,现用的一套计算机程序,是武汉地质学院于崇文、蒋耀松和首钢勘探公司侯景儒,于1978年6月引进和改编的.使用121机,ALGOL-60语言.1979年初,我所王书惠由121机改至108-乙机. 这套程序分为两大部分.第一部分是计算变异函数;第二部分是建立克立格方程、计算克立格估值.前者引自美国Journal著《矿产地质统计学》. 1979年底,冶金部地质司在桂林举办“克立格法”学习班,参加学习班的同志们,用这套程序计算了九个不同矿种的矿体储量.现结合这次教学实践,对这套程序的设计思想及使用,写几点认识.     

基于三维克立格方法的可视化储量估算

金属矿体在地下空间的变化性非常大,难以直接观测,对其精细的三维形态表征和刻画一直是科学计算可视化和空间(地质)统计学的研究热点和难点之一。三维空间的复杂性使得克立格储量估算具有极大的不确定性和经验性,利用三维可视化能够直观地反映变异性分析及储量估算结果,提高估算准确性与合理性。针对各向异性套合与储量估算,提出基于三维克立格方法的可视化储量估算：首先利用三维CAD技术构建算法底层对象;然后采用可视化方式改进变异性分析,并提出基于Hamilton四元数法的各向异性套合改进算法;最后采用克立格法估计储量,并依据可视化结果对某些误差较大的决策方案进行修改,提高克立格计算的准确性和客观性。使用克立格可视化储量估算方法对新疆阿舍勒铜矿床和西藏甲玛铜矿床进行储量估算实验。实验结果表明,变异性计算结果符合实际勘探情况,储量估算误差为5%～10%,储量估算结果可信,克立格可视化储量估算方法有效。     

A hybrid method for grade estimation using genetic algorithm and neural networks

In the present paper, a new hybrid method is proposed for grade estimation. In this method, the multilayer perceptron (MLP) network is trained using the combination of the Levenberg–Marquardt (LM) method and genetic algorithm (GA). Having a few samples for grade estimation, it is difficult to get a proper result using some function approximation methods like neural networks or geostatistical methods. The neural network training methods are very sensitive to initial weight values when there are a few samples as a training dataset. The main objective of the proposed method is to resolve this problem. Here, our method finds the optimal initial weights by combining GA and LM method. Having the optimal initial values for weights, the local minima are avoided in the training phase and subsequently the neural network sustainability is trained optimally. Furthermore, the hybrid method is applied for grade estimation of Gol-e-Gohar iron ore in south Iran. The proposed method shows significant improvements compared to both conventional MLP and Kriging method. The efficiency of the proposed method gets more highlighted when the training data set is small.     

三种插值方法在降水等值线绘制中的对比分析

为对比不同插值方法在宁夏回族自治区的适用性,基于宁夏及其周边地区77个气象台站1956—2016年平均降水量数据,运用泰森多边形法、距离平均反比法、克里金插值法对降雨量数据进行空间插值和交叉验证,从插值方法的稳健性和准确度出发进行对比分析,得出适用于宁夏回族自治区的插值方法。研究表明：（1）从准确度来看,克里金插值法与观测值走向、位置较为相似;从稳健性来看,克里金插值法MAE平均值为4.43 mm、RMSE平均值为10.36 mm,显著小于泰森多边形法和距离平均反比法。（2）整体来看,克里金插值法更为理想,可以用于宁夏回族自治区降水量空间插值分析。     

Application of multiple indicator Kriging for RMR value estimation in areas of new drift excavation during mine site redevelopment

Rock mass rating (RMR) values along additional drifts that are to be constructed during mine site redevelopment (Gagok mine, Korea) were estimated using multiple criteria indicator Kriging with borehole RMR and electrical resistivity tomography data. This study outlines two potential correction methods that supplement indicator Kriging and that can reduce error, allowing more accurate estimation of RMR values. The correction methods used a filtering of indirect data affected by drifts (FIED) method to reduce uncertainties and errors within electrical resistivity tomography data caused by changes in setup and the location of existing drifts. In addition, a correction indicating accurate representation of indirect data (CARI) method was used to resolve distortions in drilling log results. This meant that 73 % of the estimated RMR values were assigned to the correct RMR class, with only 1 % of these values being overestimated. The sensitivity of the FIED method was 4 %, with the linear CARI method having a sensitivity of 56–60 % and the logarithmic CARI method having a sensitivity of 61–65 %.     

克里金算法与多重分形理论在岩土参数随机场分析中的应用

岩土参数的空间分布特征由于存在取样数据之间自相关和互相关的特性,未知点的岩土参数属性可通过特定的方法内插或外推,经典的数理统计方法难以确定周围的数据样本点以及相应的插值系数。首先介绍地统计学中基于距离加权的普通克里金（ordinary kriging, OK）算法、泛克里金算法（UK）和协克里金算法（CK）。由于基于滑动距离加权的OK算法无法度量局部空间的奇异性,将引入多重分形理论弥补该缺陷。以2010上海世博会的世博轴区域（长525 m,宽80 m）为工程背景,区域内共有42个取土钻孔,以典型的粉质黏土层3个重要的物理力学指标,即黏聚力、内摩擦角和压缩模量验证以上算法。对于岩土参数黏聚力和内摩擦角,预测精度由高至低为多重分形联合模型（MK）、协克里金模型（CK）、泛克里金模型（UK）、普通克里金模型（OK）;对于岩土参数压缩模量,相应的顺序为泛克里金模型和普通克里金模型位置互换。研究结果证明,在岩土参数空间场的分析中,辅助信息有助于提高数据预测精度,并且多重分形联合模型有助于分析空间局部的奇异性。     

基于ICESat数据的南极冰盖DEM插值方法比较及精度分析

南极数字高程模型(DEM)是从事南极地学和环境变化研究的基础. 内插是建立数字高程模型的重要技术点, 插值方法有多种, 根据不同的适用情况, 不同的插值方法各有优劣. 利用克里格、 距离反权、 三角网剖分、 最小曲率以及移动平均5种插值方法分别建立南极冰盖小范围区域的DEM, 通过抽取部分观测数据作为验证值对各插值方法进行了比较. 结果表明: 克里格插值方法的可靠性最好, 稳定性最高. 然后, 利用克里格插值方法, 基于ICESat测高卫星的GLA12数据建立了南极冰盖的DEM. 由于南极大陆实测数据有限, 缺乏对DEM的检核. 为了分析所建DEM的可靠性, 利用中国南极内陆冰盖考察所采集的GPS实测数据, 对所建立的DEM进行了验证分析. 结果显示, DEM在坡度较缓的南极内陆冰盖区域精度较高, 符合度在3 m以内; 距离卫星轨道越近的区域精度越高, 可达到1 m 以内. 在坡度较大, 高程变化较为显著的区域如沿海地区, 精度较低, 差距最大的点超过40 m.     

地球物理勘探中几种二维插值方法的误差分析

为了研究采样和网格化方法对地球物理数据成图精度的影响,为野外数据采集布设提供一定的依据,采用数值模拟确定重力异常场场值,通过不同采样间距和不同插值方法计算重力异常绝对误差均方根值和节点处的绝对误差值,对比不同插值方法的误差,得到了如下认识：1）对于同一插值方法而言,存在小间距绝对误差均方根值小于大间距绝对误差均方根值的关系。2）对不同的插值方法而言:当采样间距小于最小异常地质体尺度时,绝对误差均方根值由小到大的顺序是径向基函数法、改进的谢别德法、克里金插值法、自然邻点法、反距离加权插值法、最近邻点法、最小曲率法,并且线性插值三角网法与自然邻点法具有几乎相同的数值;当采样间距大于最小异常地质体尺度时,绝对误差均方根值由小到大的顺序是径向基函数法、改进的谢别德法、克里金插值法、自然邻点法、最小曲率法、最近邻点法、反距离加权插值法,并且线性插值三角网法和自然邻点法具有几乎相同的数值。3）从绝对误差均方值看,径向基函数方法、改进的谢别德方法和克里金方法数值较小,其中径向基函数值绝对误差均方根值最小。4）从节点处绝对误差值来看,径向基函数方法、克里金方法、改进的谢别德方法相对其他插值方法具有更小的误差,不存在局部误差较小或较大的情况,是相对较好的插值方法,并且径向基函数方法是最好的。     

基于空间散乱点插值的曲面重构

采用最近邻点法、距离反比加权法和克里格法等空间插值方法,基于IDL语言实现插值算法,对我国西部某金属矿山坑道内,利用大功率充电法测得的163个电位数据进行曲面重构,结果表明,克里格插值方法更能够真实地反映空间数据变量(场)的分布特性,具有广泛的实用价值。     

面向透明工作面的地质建模插值误差分析

工作面建模一般通过三维地震、井巷和钻孔测量等探测手段获取工作面的实际展布情况,然后利用插值算法建立相应模型。其中,采样数据是工作面建模的基础,插值算法是工作面模型实现的必经途径。插值算法和采样数据量的大小在不同程度上影响工作面模型的精确性,定量研究工作面模型精确度影响因素将对插值算法优选和采样数据获取量提供重要的参考价值。在工作面探测资料的基础上,通过交叉验证的方法,分别计算对比函数插值、光滑离散插值(DSI插值)和克里金插值的插值误差。为了解决透明工作面建模采样量大的问题,提出相对间距误差,并计算得到13组不同采样比例时模型的相对间距误差。结果表明:(1)透明工作面模型构建过程中,DSI插值、克里金插值和函数插值的平均绝对误差分别为0.015 5、0.022 5、0.231 2,因此,DSI插值算法构建的模型精确度最高,克里金插值算法次之,函数插值算法最差。(2)随着采样数据量的增加,模型的误差逐渐减小,当采样数据量小于10%时,插值误差下降幅度很大;但当采样数据量大于10%时,其下降幅度趋于平缓,建议在构建工作面模型时采样数据量大于10%。(3)在透明工作面模型实际构建过程中,建议采用DSI插值算法;同时根据最低采样数据量分析得到的最佳更新距离和最佳采样间距进行采样,提高工作面局部数据量。