第01講 計算機地質(zhì)學(xué)緒論(27頁)

1、1 緒論緒論1西安科技大學(xué)西安科技大學(xué)主講：薛喜成主講：薛喜成 計算機地質(zhì)學(xué)計算機地質(zhì)學(xué)1 緒論緒論2主要內(nèi)容主要內(nèi)容1.1 計算機地質(zhì)學(xué)課程簡介計算機地質(zhì)學(xué)課程簡介1.2 教材與參考書教材與參考書1.3 課程主要內(nèi)容課程主要內(nèi)容1.4 課程主要特點課程主要特點1.5 學(xué)習(xí)要求與建議學(xué)習(xí)要求與建議1.6 計算機地質(zhì)學(xué)的產(chǎn)生計算機地質(zhì)學(xué)的產(chǎn)生1 緒論緒論31.1 計算機地質(zhì)學(xué)課程簡介計算機地質(zhì)學(xué)課程簡介 計算機地質(zhì)學(xué)（Computer Geology），屬于地質(zhì)工程、礦產(chǎn)普查與勘探、地球探測與信息技術(shù)3個專業(yè)碩士點的學(xué)位課（或選修課）（公共學(xué)位課、基礎(chǔ)理論學(xué)位課、院系學(xué)位課）。計算機地質(zhì)學(xué)是將現(xiàn)

2、代數(shù)學(xué)技術(shù)、計算機技術(shù)與地質(zhì)類專業(yè)應(yīng)用相結(jié)合的一門綜合實用學(xué)科。共安排54學(xué)時，其中上課34學(xué)時，上機20學(xué)時，共計3學(xué)分。1 緒論緒論4 “計算機地質(zhì)學(xué)”過去稱為“數(shù)學(xué)地質(zhì)”。數(shù)學(xué)地質(zhì)是上一世紀六十年代以來迅速形成的一門邊緣學(xué)科。它是地質(zhì)學(xué)與數(shù)學(xué)及電子計算機相結(jié)合的產(chǎn)物，目的是從量的方面研究和解決地質(zhì)科學(xué)問題。它的出現(xiàn)反映了地質(zhì)學(xué)從定性的描述階段向著定量研究發(fā)展的新趨勢，為地質(zhì)學(xué)開辟了新的發(fā)展途徑。 數(shù)學(xué)地質(zhì)方法的應(yīng)用范圍是極其廣泛的，幾乎滲透到地質(zhì)學(xué)的各個領(lǐng)域。目前數(shù)學(xué)地質(zhì)工作在國際上已經(jīng)有了比較普遍的開展，對某些地質(zhì)問題的研究取得不少的實際效果。1968年在第23屆國際地質(zhì)會議上成立了“

3、國際數(shù)學(xué)地質(zhì)協(xié)會”并在1969年開始出版“國際數(shù)學(xué)地質(zhì)學(xué)會雜志”期刊報導(dǎo)數(shù)學(xué)地質(zhì)的理論與方法的最新進展。1 緒論緒論5 在國內(nèi)，數(shù)學(xué)地質(zhì)也作了不少理論研究與方法應(yīng)用方面的工作。目前，數(shù)學(xué)地質(zhì)的基本內(nèi)容或方法有： （1）地質(zhì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析）地質(zhì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析 其中常用的方法有典型相關(guān)分析、回歸分析、趨勢分析、聚類分析、判別分析、因子分析、對應(yīng)分析、時間序列分析和數(shù)字濾波等。 1 緒論緒論6 （2）地質(zhì)過程的計算機模擬）地質(zhì)過程的計算機模擬 例如地下水運動過程模擬、構(gòu)造斷裂的模擬、地殼古構(gòu)造應(yīng)力場模擬、礦物地球化學(xué)的模擬、地層剖面的馬爾科夫過程模擬等。 1 緒論緒論7 （3）地質(zhì)數(shù)據(jù)儲存、索取、自

4、動處理和顯示）地質(zhì)數(shù)據(jù)儲存、索取、自動處理和顯示 例如野外地質(zhì)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、礦產(chǎn)資源數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、地下水資源數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、各種專用地質(zhì)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和地質(zhì)自動繪圖系統(tǒng)等。1 緒論緒論81.2 教材與參考書教材與參考書 （1）夏玉成、陳練武、薛喜成等）夏玉成、陳練武、薛喜成等.地學(xué)信息數(shù)字化技術(shù)概論，地學(xué)信息數(shù)字化技術(shù)概論，陜西科學(xué)技術(shù)出版社，陜西科學(xué)技術(shù)出版社，2003。 （2）韓金炎.數(shù)學(xué)地質(zhì)，煤炭工業(yè)出版社，1987。 （3）李公時等.數(shù)學(xué)地質(zhì)教程，中南工業(yè)大學(xué)出版社，1989。 （4）吳萬鐸等.模糊數(shù)學(xué)與計算機應(yīng)用，電子工業(yè)出版社，1988。 （5）鄧聚龍.灰色系統(tǒng)基本方法，華中工學(xué)院出版

5、社，1987。 1 緒論緒論91.2 教材與參考書教材與參考書 （6）袁曾任.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用，清華大學(xué)出版社，1999。 （7）Davis, J. C.: Statistics and Data Analysis in Geology. John Wiley &Sons, Inc., 1973. （8）Agterberg, F. P.: Geomathematics. Elsevier Scientific Publishing Company, 1974. （9）其它參考資料：各類專著（超星電子圖書）和正式發(fā)表的論文（中國期刊全文數(shù)據(jù)庫CNKI）。1 緒論緒論101 緒論緒論111 緒

6、論緒論12 上述有些參考文獻中，計算機部分比較陳舊，甚至涉及DOS操作系統(tǒng)和基本BASIC、FORTRAN、dbase等較落后的計算機操作環(huán)境和編程語言。由于書中所附程序版本太低，根本無法在現(xiàn)行計算機上運行，但其數(shù)學(xué)模型和數(shù)學(xué)處理過程還是具有參考價值的，編程命令可以經(jīng)過自己的升級移植到新的編程語言環(huán)境中的。當(dāng)然近年來剛出版的有些專著，內(nèi)容高深且新，編程語言環(huán)境較好，但學(xué)習(xí)難度更大，更適合于研究生層次的人員參考。1 緒論緒論131.3 課程主要內(nèi)容課程主要內(nèi)容 第第01講講 緒論緒論 第第02講講 計算機地質(zhì)學(xué)基本內(nèi)容與發(fā)展動態(tài)計算機地質(zhì)學(xué)基本內(nèi)容與發(fā)展動態(tài) 第第03講講 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信

7、息管理概論 第第04講講 地質(zhì)信息系統(tǒng)實例地質(zhì)信息系統(tǒng)實例 第第05講講 回歸分析與地質(zhì)應(yīng)用回歸分析與地質(zhì)應(yīng)用 第第06講講 趨勢分析與地質(zhì)應(yīng)用趨勢分析與地質(zhì)應(yīng)用 第第07講講 聚類分析與地質(zhì)應(yīng)用聚類分析與地質(zhì)應(yīng)用 第第08講講 判別分析與地質(zhì)應(yīng)用判別分析與地質(zhì)應(yīng)用 第第09講講 馬爾科夫概型分析馬爾科夫概型分析 第第10講講 灰色系統(tǒng)與地質(zhì)應(yīng)用灰色系統(tǒng)與地質(zhì)應(yīng)用 第第11講講 模糊數(shù)學(xué)與地質(zhì)應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)與地質(zhì)應(yīng)用 第第12講講 分形理論與地質(zhì)應(yīng)用分形理論與地質(zhì)應(yīng)用 第第13講講 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與地質(zhì)應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與地質(zhì)應(yīng)用 第第14講講 免疫遺傳算法與地質(zhì)應(yīng)用免疫遺傳算法與地質(zhì)應(yīng)用1 緒論緒

8、論141.4 課程主要特點課程主要特點 （1）綜合性強）綜合性強 專業(yè)知識與動態(tài)，數(shù)學(xué)應(yīng)用與動態(tài)，編程語言新版本，內(nèi)容多，掌握和應(yīng)用難度大。 （2）數(shù)學(xué)氣氛濃）數(shù)學(xué)氣氛濃 前導(dǎo)課程有高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論、數(shù)理統(tǒng)計以及更新的數(shù)學(xué)模型。近年來將數(shù)學(xué)知識應(yīng)用到地質(zhì)領(lǐng)域是一浪高過一浪，可以這樣說，現(xiàn)代數(shù)學(xué)的能發(fā)展到哪一步，地學(xué)上就能應(yīng)用到哪一步，而編程語言和計算機本身提供了快速實現(xiàn)的工具。1 緒論緒論15 （3）計算機特色）計算機特色 離不了編程語言和實用軟件，干什么活要用什么工具。數(shù)據(jù)庫管理Visual FoxPro、Access、編程語言Visual Basic、Visual C、科學(xué)計算軟

9、件MATLAB、統(tǒng)計軟件包SPSS、繪圖語言AutoCAD、MAPGIS、平面設(shè)計CorelDRAW、等值線繪制軟件Surfer、巖土工程分析軟件FLAC-3D。 1 緒論緒論16 （4）實用性強）實用性強 應(yīng)用合適的數(shù)學(xué)模型（傳統(tǒng)的、先進的），借助計算機工具（編程語言、實用軟件），解決地質(zhì)專業(yè)上的實際問題。 （5）科研特色濃）科研特色濃 以嚴密的數(shù)學(xué)理論為基礎(chǔ)，能將定性與定量問題相結(jié)合，解決專業(yè)上難度較大的問題，特別適合于深入細致的科學(xué)研究工作。研究生培養(yǎng)，發(fā)表科技論文，適于年輕人。1 緒論緒論171.5 學(xué)習(xí)要求與建議學(xué)習(xí)要求與建議 （1）掌握各種數(shù)學(xué)模型在地質(zhì)工程中能解決哪些實際問題，重

10、點掌握各種數(shù)學(xué)方法處理問題的基本思想和處理流程，熟悉其計算機實現(xiàn)過程，對于復(fù)雜的推導(dǎo)和證明過程，可以做一般的了解，畢竟課程是地質(zhì)應(yīng)用數(shù)學(xué)，而不是專門研究數(shù)學(xué)，關(guān)鍵還是應(yīng)用數(shù)學(xué)解決專業(yè)實用問題。 1 緒論緒論181.5 學(xué)習(xí)要求與建議學(xué)習(xí)要求與建議 （2）本課程研究方向的進展快，學(xué)術(shù)活躍，文獻更新快，數(shù)學(xué)模型發(fā)展快，計算機技術(shù)發(fā)展快，物理勘探和遙感技術(shù)手段發(fā)展快。故要求大家不斷學(xué)習(xí)和積累，加強知識更新，多讀國內(nèi)外文獻資料，并多勤于實踐和總結(jié)，并在以后工作中堅持下來。1 緒論緒論19 （3）由于課程難度大，請同學(xué)們一定要學(xué)會抓住主要線索和脈絡(luò)。另外上機多實踐，注意每個程序?qū)斎霐?shù)據(jù)的要求和格式，注

11、意程序運行中的控制，注意結(jié)果數(shù)據(jù)的整理與環(huán)境解釋。掌握編程技巧，養(yǎng)成自己好的編程風(fēng)格。 （4）考核：考核：平時成績+期末成績；平時為大作業(yè)，期末為專題論文。通過完成大作業(yè)和專題論文，督促大家下去自學(xué)，每人編調(diào)優(yōu)化一個小模塊程序，建議用Visual Basic 6.0完成編程。具體考核辦法如下：1 緒論緒論20 1）作業(yè)一（）作業(yè)一（10%）：）：總結(jié)“灰色系統(tǒng)理論”或“模糊數(shù)學(xué)”在地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用動態(tài)（提供Word電子版）。 2）作業(yè)二（）作業(yè)二（10%）：）：總結(jié)“分形幾何學(xué)”或“GIS”在地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用動態(tài)（提供Word電子版）。 3）作業(yè)三（）作業(yè)三（10%）：）：總結(jié)“人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”

12、或“免疫遺傳算法”在地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用動態(tài)（提供Word電子版）。1 緒論緒論21 4）作業(yè)四（）作業(yè)四（30%）：）：編調(diào)優(yōu)化一個專用計算機程序，建議用Visual Basic 6.0完成編程。要求原始數(shù)據(jù)輸入與修改方便，程序界面友好，輸出資料全面，程序結(jié)構(gòu)清晰，源程序可讀性強。并提供一、兩個在地質(zhì)領(lǐng)域的應(yīng)用算例，調(diào)試并測試系統(tǒng)，確保和證實系統(tǒng)的正確性和可靠性（VB源程序、程序說明、算例及結(jié)果解釋，提供電子版）。 5）期末考試（）期末考試（30%）：）：完成一個專題論文或讀書報告，內(nèi)容能反映數(shù)學(xué)與計算機技術(shù)在地質(zhì)領(lǐng)域的應(yīng)用體會或動態(tài)（提供紙件和Word電子版）。 6）平時表現(xiàn)（）平時表現(xiàn)（10

13、%）：）：聽課、出勤等。1 緒論緒論221.6 計算機地質(zhì)學(xué)的產(chǎn)生計算機地質(zhì)學(xué)的產(chǎn)生 眾所周知，地質(zhì)學(xué)是一門古老的學(xué)科，隨著數(shù)學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計算機的誕生（1946年），出現(xiàn)了計算機地質(zhì)學(xué)，給我們地質(zhì)數(shù)據(jù)的處理帶來了福音，計算機地質(zhì)學(xué)的產(chǎn)生經(jīng)歷了以下幾個階段： （1）1840年，英國地質(zhì)學(xué)家Lyell根據(jù)近代海洋生物的相對含量，運用統(tǒng)計方法對第三紀地層作了劃分。 （2）1890年，Karl對古生物化石進行了統(tǒng)計分析。1 緒論緒論23 （3）1914-1934年，俄國地質(zhì)學(xué)家列文森-列辛格利用頻率分析巖漿巖進行了分類。 （4）1940年，回歸分析、方差分析、多變量分析。 （5）1958年，美國的卡倫賓，趨勢面分析（電子計算機出現(xiàn)）。 1 緒論緒論24 （6）1960年，多元統(tǒng)計方法出現(xiàn)，因子分析、判別分析、聚類分析，南非krige和法國Matheron創(chuàng)立了地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)，出現(xiàn)了數(shù)學(xué)地質(zhì)學(xué)科。 （7）1967年，