數(shù)學(xué)地質(zhì)系列______1地質(zhì)學(xué)研究中常用的數(shù)學(xué)理論和方法

1、第一章第一章地質(zhì)學(xué)研究中常用地質(zhì)學(xué)研究中常用的數(shù)學(xué)理論和方法的數(shù)學(xué)理論和方法本章學(xué)習(xí)目標(biāo)本章學(xué)習(xí)目標(biāo) v掌握地質(zhì)科學(xué)中確定模型概率統(tǒng)計(jì)模型的概念；v全面了解概率統(tǒng)計(jì)模型中定性、定量數(shù)據(jù)的常規(guī)數(shù)學(xué)分析方法；v了解數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)技術(shù)在地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域的廣泛而深入的應(yīng)用狀況；v了解地質(zhì)科學(xué)中模型、數(shù)據(jù)與過程的一般表現(xiàn)形式：圖形/圖象技術(shù)；v啟迪對地質(zhì)科學(xué)問題的新思考與創(chuàng)新； 學(xué)習(xí)重點(diǎn)、難點(diǎn)學(xué)習(xí)重點(diǎn)、難點(diǎn) 重點(diǎn)重點(diǎn) 了解地質(zhì)學(xué)觀測數(shù)據(jù)的屬性 概率統(tǒng)計(jì)模型概念 常用的數(shù)學(xué)處理方法 相關(guān)的計(jì)算機(jī)技術(shù) 難點(diǎn)難點(diǎn) 實(shí)際地質(zhì)概念模型中正確區(qū)分確定型模型與隨機(jī)模型l 課時(shí)安排課時(shí)安排 4學(xué)時(shí),課外完成習(xí)題l 學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)

2、方法 講授與自學(xué)結(jié)合l 背景知識(shí)背景知識(shí) 相關(guān)的專業(yè)知識(shí)； 數(shù)理統(tǒng)計(jì)； 計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)問題問題 實(shí)際復(fù)雜的地質(zhì)問題，可以利用實(shí)際復(fù)雜的地質(zhì)問題，可以利用哪些數(shù)學(xué)模型描述，涉及多少計(jì)算機(jī)哪些數(shù)學(xué)模型描述，涉及多少計(jì)算機(jī)技術(shù)？下面所提到的最基本數(shù)學(xué)理論技術(shù)？下面所提到的最基本數(shù)學(xué)理論與計(jì)算機(jī)技術(shù)，你掌握了多少？與計(jì)算機(jī)技術(shù)，你掌握了多少？ 第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)學(xué)方法的分類數(shù)學(xué)方法的分類確定型模型是指研究因果律亦即沒有隨機(jī)成分的數(shù)學(xué)模型。 1.用指數(shù)方程來描寫泥巖中孔隙率與深度之間的關(guān)系: =0e-bz。2.利用泥巖孔隙率變化函數(shù)恢復(fù)地層的古厚度時(shí)，其數(shù)學(xué)方程為一個(gè)積分方程： Q+RQ1-(z)dz =

3、H+TH1-(z)dz。q問題的提出問題的提出兩個(gè)實(shí)例1.地質(zhì)研究表明，鉻的含量與砷的含量存在一定關(guān)系，某礦區(qū)取得一批礦樣，測得Cr2O3與Os數(shù)據(jù)，你用何種數(shù)學(xué)方法確定它們之間的數(shù)學(xué)表達(dá)式，來預(yù)測未知區(qū)域的鉻的分布？2. 油藏含油飽和度與儲(chǔ)層的滲透率、孔隙度、排驅(qū)壓力、毛管壓力、孔喉半徑、孔喉歪度、孔隙峰度以及束縛水飽和度等因素相關(guān)。今取得一批上述各項(xiàng)的分析數(shù)據(jù)，你怎樣通過數(shù)據(jù)分析，建立隨機(jī)因變量與多個(gè)隨機(jī)自變量間的數(shù)量關(guān)系，判斷油藏的好壞，以及預(yù)測新的油氣藏位置？ 數(shù)理統(tǒng)計(jì)是從研究對象的主體抽取其中的部分進(jìn)行觀察，獲得數(shù)據(jù)，然后通過這些數(shù)據(jù)來對所研究的全體進(jìn)行科學(xué)的推斷。 推斷 部分?jǐn)?shù)字特

4、征總體數(shù)字特征 1 1概率分析概率分析 地質(zhì)規(guī)律大多具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律的性地質(zhì)規(guī)律大多具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律的性質(zhì)，即它們服從一定的分布律，各種質(zhì)，即它們服從一定的分布律，各種地質(zhì)事件及觀測結(jié)果在不同條件下發(fā)地質(zhì)事件及觀測結(jié)果在不同條件下發(fā)生的客觀可能性或概率是不同的，因生的客觀可能性或概率是不同的，因此利用概率分析法就有可能研究各種此利用概率分析法就有可能研究各種地質(zhì)事件發(fā)生的概率。地質(zhì)事件發(fā)生的概率。用于油氣勘探工作中，形成了油氣勘探?jīng)Q策分析 例如：利用貝葉斯公式等即可對油氣勘探的這種不可靠性和風(fēng)險(xiǎn)性（在不同地質(zhì)條件下探井成為發(fā)現(xiàn)井和干井的概率各是多少等）進(jìn)行估計(jì)，使勘探投資的風(fēng)險(xiǎn)性減少到最低的限度。其次

5、，油氣勘探中另一個(gè)目的是作出較好的決策。它把性質(zhì)上根本不相同的油氣地質(zhì)學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)協(xié)調(diào)起來，也就是把勘探對象的地質(zhì)評價(jià)同經(jīng)濟(jì)分析聯(lián)系起來，對各個(gè)經(jīng)濟(jì)成果客觀地從數(shù)量上進(jìn)行評價(jià)。2一元（單變量）統(tǒng)計(jì)分析 它只研究兩個(gè)隨機(jī)變量間相互關(guān)系，包括單因素方差分析、單因素相關(guān)分析及一元回歸分析等方法，其它的如信息量計(jì)算等也屬于單變量統(tǒng)計(jì)分析方法。3 3多元統(tǒng)計(jì)分析多元統(tǒng)計(jì)分析 研究研究多個(gè)隨機(jī)變量間的相互關(guān)多個(gè)隨機(jī)變量間的相互關(guān)系系。它除了對多元統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行研究。它除了對多元統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行研究外，在應(yīng)用中則著重從不同角度研外，在應(yīng)用中則著重從不同角度研究各變量間的關(guān)系。究各變量間的關(guān)系。 多元統(tǒng)計(jì)包括多元統(tǒng)計(jì)包括

6、方差分析、回歸分析、方差分析、回歸分析、判別分析、聚類分析、因子分析、對應(yīng)分判別分析、聚類分析、因子分析、對應(yīng)分析、典型相關(guān)分析析、典型相關(guān)分析等。其中判別分析和聚等。其中判別分析和聚類分析用于數(shù)據(jù)的分類，因子分析（含主類分析用于數(shù)據(jù)的分類，因子分析（含主成分分析）、對應(yīng)分析主要用于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)成分分析）、對應(yīng)分析主要用于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的簡化（例如變量變換和降低空間維數(shù)），的簡化（例如變量變換和降低空間維數(shù)），典型相關(guān)分析則用于兩組變量間相關(guān)性。典型相關(guān)分析則用于兩組變量間相關(guān)性。一元分析和多元分析之間的關(guān)系一元分析和多元分析之間的關(guān)系：由一元分析推廣到多元分析。如平均值、方差、偏斜度等平均值、方差、偏

7、斜度等和相關(guān)分相關(guān)分析析、回歸分析回歸分析、方差分析方差分析等。由一元分析不能直接推廣到多元分析。如主成分分析、因子分析、主成分分析、因子分析、典型相關(guān)分析、各種分類分析典型相關(guān)分析、各種分類分析等。 4地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)v地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的歷史發(fā)展 在南非礦山工程師克里格（克里克里格（克里金）金）（DGKrige）等人工作的基礎(chǔ)上，由法國的馬特隆馬特隆（GMatheron l962）創(chuàng)立并發(fā)展起來的一門具有完整理論體系的數(shù)理統(tǒng)計(jì)中的一個(gè)新的分支學(xué)科。v克里金（克里格）它是以礦石品位和礦床儲(chǔ)量計(jì)算、誤差估計(jì)為主要目的，以礦化的空間結(jié)構(gòu)（空間相關(guān)）為基礎(chǔ)，以區(qū)域化變量為核心，以變異函數(shù)為基本工具的一種數(shù)學(xué)地質(zhì)

8、新理論和新方法。5穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)學(xué)問題的提出： 經(jīng)典的統(tǒng)計(jì)方法大多以正態(tài)分布正態(tài)分布假設(shè)及最小二乘法假設(shè)及最小二乘法為基礎(chǔ)，可是在實(shí)際數(shù)據(jù)中特別是地質(zhì)數(shù)據(jù)（如油氣化探數(shù)據(jù)）中的離散度大，偏離正態(tài)分布假設(shè)的情況十分普遍。偏離的原因偏離的原因： a.總體服從正態(tài)分布，由于各類誤差（隨機(jī)誤差、系統(tǒng)誤差、過失誤差）或外總體的加入所致； b.總體本來就不服從正態(tài)分布，如服從t分布、分布、F分布等； 后果后果: : 當(dāng)數(shù)據(jù)偏離正態(tài)假設(shè)較明顯時(shí)，經(jīng)典的統(tǒng)計(jì)方法常常給出不容易覺察的歪曲的甚至錯(cuò)誤的結(jié)果。可見經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對偏離正態(tài)分布假設(shè)的情況是非常敏感的。博克斯（GEPBox，1953）把這種現(xiàn)象稱之為穩(wěn)健性問題

9、。這就是穩(wěn)健性一詞的由來。 修改統(tǒng)計(jì)方法使之更穩(wěn)健，以適應(yīng)數(shù)據(jù)偏離統(tǒng)計(jì)假設(shè)的情況，是穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)學(xué)產(chǎn)生和發(fā)展的一個(gè)主導(dǎo)思想。各種穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)方法的基礎(chǔ)是對位置（即數(shù)據(jù)點(diǎn)群的中心）及尺度（即數(shù)據(jù)點(diǎn)群的離散度）的穩(wěn)健估計(jì)。改進(jìn)方法改進(jìn)方法: 采用中位數(shù)及中位絕對中位差，即MADmedxi一med（xi）0.6746來代替算術(shù)平均值及標(biāo)準(zhǔn)差作為數(shù)據(jù)平均值及離散度的估計(jì)值，可以獲得較好的穩(wěn)健性。目前已提出了M估計(jì)（最大似然估計(jì)）、L估計(jì)（有序統(tǒng)計(jì)量的線性組合）及R估計(jì)（秩估計(jì)）。例如穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)方法的特點(diǎn)穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)方法的特點(diǎn)： 數(shù)據(jù)滿足統(tǒng)計(jì)假設(shè)時(shí)，方法性能良好，給不出最佳結(jié)果，此時(shí)只有經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)方法才是最優(yōu)方法;

10、數(shù)據(jù)輕微偏離統(tǒng)計(jì)假設(shè)時(shí)方法性能變化甚微，效果較好; 數(shù)據(jù)對統(tǒng)計(jì)假設(shè)有中等程度的偏離時(shí)，方法不致于導(dǎo)致破壞性的失敗。6成分（定和）數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析 設(shè)有nm階矩陣如果矩陣的行代表樣品，列代表變量則每個(gè)元素 非負(fù)，每行元素之和均為1,即稱x為成分?jǐn)?shù)據(jù)（定和數(shù)據(jù)）。111212122212.mmnnnmxxxxxxxxx121,(1,2,.,)iiimxxxin 均成立7定向數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析 平面數(shù)據(jù)平面數(shù)據(jù)：在自然科學(xué)的許多領(lǐng)域內(nèi)經(jīng)常會(huì)接觸到各種帶方向性的數(shù)據(jù)，如氣象學(xué)中測量風(fēng)的方向，地質(zhì)學(xué)中通過斜層理和長形的生物化石，古水流的方向等，這些數(shù)據(jù)稱為平面上的數(shù)據(jù)或圓上的數(shù)據(jù)平面上的數(shù)據(jù)或圓上的數(shù)據(jù)。三維

11、數(shù)據(jù)三維數(shù)據(jù)：古地磁學(xué)中利用剩磁的方向來判斷地層或化石的年代和對大陸漂移、海底擴(kuò)張進(jìn)行研究，在構(gòu)造地質(zhì)學(xué)中利用斷層面及其組構(gòu)元素的方向分析斷層形成的應(yīng)力狀況及其機(jī)制，這些數(shù)據(jù)的方向大多是三維的，可以把它們看作是球面上的點(diǎn)。 應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域： 在國外，方向數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)展十分迅速，已構(gòu)成數(shù)理統(tǒng)計(jì)中較為重要的一個(gè)分支學(xué)科，并在生物、地質(zhì)、氣象、天文、醫(yī)學(xué)等許多領(lǐng)域內(nèi)得到了實(shí)際的應(yīng)用。 8定性數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析 不存在明確的數(shù)量上的概念，僅有性質(zhì)上的差異.如天氣（陰、晴、多云）、品種等，這種數(shù)據(jù)通常是用二態(tài)變量（0，1）、數(shù)符（1，2，）和字符（A、B、C、）等來表示的。例如0表示無，1表示有，A紅色，B

12、黃色等，所以定性數(shù)據(jù)又稱為描述性數(shù)據(jù)。地質(zhì)學(xué)中定性數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析有兩種途徑：研究途徑1:研究適合于定性數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析方法。目前對二態(tài)變量數(shù)據(jù)的各種數(shù)學(xué)分析及統(tǒng)計(jì)分析方法（二態(tài)變量的回歸、判別、聚類等）。研究途徑2: 定量化研究方法。它是把定性數(shù)據(jù)設(shè)法按某一合理的原則，實(shí)現(xiàn)向定量方面的轉(zhuǎn)化，并以得到的定量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行預(yù)測或分類等研究，這就是數(shù)量化理論(Theory of quantification）。 數(shù)量化理論由日本數(shù)學(xué)家林知已夫提出，現(xiàn)已發(fā)展成多元統(tǒng)計(jì)中的一個(gè)新的分支學(xué)科。數(shù)量化理論按其所研究問題、目的之不同可分為四種，分別稱為數(shù)量化理論、。它們與多元分析中其它方法間的關(guān)系如表1一1所示

13、。表1-1 數(shù)量化理論與多元統(tǒng)計(jì)分析方法間的關(guān)系主要目的 基準(zhǔn)變量 說明變量 主要方向 定量的 回歸分析、典型相關(guān)分析 預(yù)測、發(fā)現(xiàn)關(guān)系式 定量的 定性和定量兼有 數(shù)量化理論 定量的 判別分析 樣品分類 定性的 定性和定量兼有 數(shù)量化理論 定量的 主成分分析、因子分析 變量或樣品分類 無 定性和定量兼有 數(shù)量化理論、， 對應(yīng)分析 混合模型混合模型 當(dāng)數(shù)學(xué)模型中既用到確定型數(shù)學(xué)方法又用到概率型數(shù)學(xué)方法時(shí)，則稱這種模型為混合模型混合模型，即確定的概率的數(shù)學(xué)模型。其數(shù)學(xué)方法只是上述數(shù)學(xué)方法的聯(lián)合應(yīng)用。第二節(jié)第二節(jié) 地質(zhì)學(xué)研究中的數(shù)學(xué)分支學(xué)科地質(zhì)學(xué)研究中的數(shù)學(xué)分支學(xué)科 近幾十年來數(shù)學(xué)的理論和方法發(fā)展十分

14、迅速，各種新的分支學(xué)科不斷被引入到數(shù)學(xué)地質(zhì)中未，從而使數(shù)學(xué)在地質(zhì)學(xué)中的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大和深入（圖1一1）。（圖1一1） 第三節(jié)第三節(jié) 地學(xué)信息處理的基本思路地學(xué)信息處理的基本思路內(nèi)容主要包括下列幾方面： 一、一、 多元統(tǒng)計(jì)分析多元統(tǒng)計(jì)分析 地質(zhì)事件的發(fā)生帶有隨機(jī)性，常受概率法地質(zhì)事件的發(fā)生帶有隨機(jī)性，常受概率法則的支配，而影響地質(zhì)事件發(fā)生的因素又是多則的支配，而影響地質(zhì)事件發(fā)生的因素又是多種多樣的，因此，可應(yīng)用多元統(tǒng)計(jì)分析方法對種多樣的，因此，可應(yīng)用多元統(tǒng)計(jì)分析方法對它進(jìn)行研究。多元統(tǒng)計(jì)分析是數(shù)學(xué)地質(zhì)學(xué)科中它進(jìn)行研究。多元統(tǒng)計(jì)分析是數(shù)學(xué)地質(zhì)學(xué)科中較早被引入也是較成熟的一個(gè)組成部分，已廣較早被引

15、入也是較成熟的一個(gè)組成部分，已廣泛應(yīng)用于各個(gè)地質(zhì)分支學(xué)科，在油氣地質(zhì)與勘泛應(yīng)用于各個(gè)地質(zhì)分支學(xué)科，在油氣地質(zhì)與勘探方面的應(yīng)用也很多。探方面的應(yīng)用也很多。例如例如:在沉積方面的應(yīng)用有沉積巖的分類、地層的劃分與對比、沉積相和沉積環(huán)境的劃分和判別等。在構(gòu)造方面的應(yīng)用有利用趨勢面研究構(gòu)造較平緩地區(qū)區(qū)域構(gòu)造的變化趨勢，利用剩余圖研究局部構(gòu)造的形態(tài)、面積、構(gòu)造幅度、閉合度等。在有機(jī)地球化學(xué)方面的應(yīng)用有研究生油巖的沉積環(huán)境、油源對比、干酪根類型的劃分等，其他方面還有油氣化探數(shù)據(jù)處理，探井中油、氣、水層的判別等。 二、二、 地質(zhì)計(jì)算機(jī)模擬地質(zhì)計(jì)算機(jī)模擬 一個(gè)地質(zhì)系統(tǒng)在漫長的地質(zhì)歷史一個(gè)地質(zhì)系統(tǒng)在漫長的地質(zhì)歷史

16、時(shí)期中往往經(jīng)歷了復(fù)雜的地質(zhì)變化時(shí)期中往往經(jīng)歷了復(fù)雜的地質(zhì)變化過程，地質(zhì)模擬就是要在實(shí)驗(yàn)室的過程，地質(zhì)模擬就是要在實(shí)驗(yàn)室的條件下，用人工的方法去模仿再現(xiàn)條件下，用人工的方法去模仿再現(xiàn)這一主要地質(zhì)作用過程這一主要地質(zhì)作用過程。 用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬能夠克服物理模用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬能夠克服物理模擬難以達(dá)到的實(shí)驗(yàn)材料、條件下的系統(tǒng)演化擬難以達(dá)到的實(shí)驗(yàn)材料、條件下的系統(tǒng)演化過程。過程。如高溫、高壓狀態(tài)深部巖石的性狀，如高溫、高壓狀態(tài)深部巖石的性狀，變形特征，流變狀態(tài)，物理化學(xué)變化，不同變形特征，流變狀態(tài)，物理化學(xué)變化，不同邊界層間的能量、物質(zhì)的耦合與轉(zhuǎn)換機(jī)制。邊界層間的能量、物質(zhì)的耦合與轉(zhuǎn)換機(jī)制。此外

17、對于漫長的地質(zhì)演化時(shí)此外對于漫長的地質(zhì)演化時(shí)空過程，物理空過程，物理模擬根本無法實(shí)現(xiàn)，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬則不模擬根本無法實(shí)現(xiàn)，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬則不受此限制。受此限制。 例如:我們就可以建立各種地質(zhì)過程的數(shù)學(xué)模型如鹽丘、構(gòu)造發(fā)育模型、沉積模型、石油生成模型、造山帶的形成演化、盆地與油藏靜/動(dòng)態(tài)模型以及盆山耦合關(guān)系與過程等模型）來模仿再現(xiàn)地質(zhì)過程的發(fā)生、發(fā)展及演變過程，使人們對地質(zhì)的規(guī)律性能有更多的了解，從而能更好地解決各類地質(zhì)問題。三、油氣資源定量預(yù)測和評價(jià)（礦產(chǎn)資源定量預(yù)測） 礦產(chǎn)資源預(yù)測始于50年代，70年代有了迅速的發(fā)展。根據(jù)阿格特伯格（1974）的定義，“把區(qū)域地質(zhì)成礦規(guī)律、地質(zhì)數(shù)學(xué)信息和

18、概念加以聯(lián)合并用計(jì)算機(jī)進(jìn)行資源評價(jià)工作”稱為礦產(chǎn)統(tǒng)計(jì)預(yù)測。 趙鵬大教授趙鵬大教授等（1983）所著礦床統(tǒng)計(jì)預(yù)測不僅建立和完善了礦床統(tǒng)計(jì)預(yù)測的理論體系，而且對預(yù)測方法及其應(yīng)用條件等做了全面的介紹和總結(jié)，對我國數(shù)學(xué)地質(zhì)和礦產(chǎn)資源定量預(yù)測科學(xué)的發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)。目前常用的定量評價(jià)方法就有五大類30種之多。1 1、統(tǒng)計(jì)預(yù)測方法、統(tǒng)計(jì)預(yù)測方法 蒙特卡羅法； 回歸分析法； 趨勢分析法； 判別分析法。2 2、外推預(yù)測法、外推預(yù)測法 指數(shù)函數(shù)模型； 邏輯斯特模型； 隨機(jī)鉆進(jìn)模型； Weng旋回模型； 大油田與小油田比例模型； 儲(chǔ)量變化率率模型與儲(chǔ)量增長率模型； 油田規(guī)模序列法；油藏規(guī)模分布法。3 3、類比

19、預(yù)測方法、類比預(yù)測方法儲(chǔ)量密度系數(shù)法； 聚集系數(shù)法；儲(chǔ)集層體積法， 單位產(chǎn)率法；評分法； 地質(zhì)因素比較法；斷層線密度法； 構(gòu)造平均法；容積系數(shù)法； 地質(zhì)因素取小法；沉積速度法； 油田模型法；聚類分析法。4、成因預(yù)測法剩余瀝青法；運(yùn)移系數(shù)法；埃德曼法；干酪根降解模型；盆地動(dòng)態(tài)模型。5、綜合預(yù)測法特爾菲法；多種信息迭合評價(jià)法；模糊集合綜合評價(jià)法。按數(shù)學(xué)模型和計(jì)算機(jī)應(yīng)用的類別，油氣油氣資源定量預(yù)測和評價(jià)方法資源定量預(yù)測和評價(jià)方法可歸納為三大類：概率及統(tǒng)計(jì)方法、盆地?cái)?shù)值模擬法和油氣資源評價(jià)專家系統(tǒng)方法。方法種類數(shù)學(xué)模型計(jì)算機(jī)應(yīng)用概率統(tǒng)計(jì)方法概率模型以數(shù)據(jù)分析為主盆地?cái)?shù)值模擬確定型與概率型混合以數(shù)值計(jì)算

20、、數(shù)據(jù)分析為主礦產(chǎn)、油氣資源評價(jià)專家系統(tǒng)方法知識(shí)庫與評價(jià)方法數(shù)學(xué)模型以知識(shí)信息處理為主四、與地質(zhì)研究任務(wù)有關(guān)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù) 地質(zhì)計(jì)算機(jī)繪圖及地質(zhì)圖形庫、數(shù)據(jù)庫、專家系統(tǒng)等技術(shù)與數(shù)學(xué)地質(zhì)有著密切的關(guān)系。1、計(jì)算機(jī)地質(zhì)繪圖及地質(zhì)圖形庫 計(jì)算機(jī)繪制地質(zhì)圖件不僅速度快、質(zhì)量計(jì)算機(jī)繪制地質(zhì)圖件不僅速度快、質(zhì)量好、不易出錯(cuò)，而且檢查修改圖件方便，可好、不易出錯(cuò)，而且檢查修改圖件方便，可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)存檔、查詢、復(fù)制，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)存檔、查詢、復(fù)制，”能充分實(shí)現(xiàn)能充分實(shí)現(xiàn)繪圖工作的規(guī)格化和規(guī)范化。如果使用彩色繪圖工作的規(guī)格化和規(guī)范化。如果使用彩色靜電繪圖儀，則可調(diào)制出多達(dá)幾百種以上的靜電繪圖儀，則可調(diào)制出多達(dá)幾百種以

21、上的顏色，繪制的圖件可與彩色精印的圖件相媲顏色，繪制的圖件可與彩色精印的圖件相媲美。美。 目前已研制的多種繪圖方法及軟件，可用于繪制各類不同比例尺的地質(zhì)圖件，如地質(zhì)圖、地貌圖、構(gòu)造圖、土壤分布圖、石油綜合錄井柱狀圖、柱狀對比圖、等值線圖、地質(zhì)立體圖等等。 地質(zhì)圖形庫就是把上述與地質(zhì)圖形輸出有關(guān)的一些已經(jīng)規(guī)范化了的常用基本繪圖軟件，如等值線圖、地質(zhì)地形立體圖等繪圖軟件匯集成圖形庫，以便為什算機(jī)用戶提供方便和服務(wù)。由于計(jì)算機(jī)繪制地質(zhì)圖件及圖形庫技術(shù)能提高繪圖質(zhì)量，節(jié)省大量時(shí)間，降低成本，它已成為地質(zhì)工作者計(jì)算機(jī)應(yīng)用的重要技術(shù)和方法。 目前我國已建立了不同級別的各種類型的地質(zhì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

22、如物探數(shù)據(jù)庫、油氣化探數(shù)據(jù)庫、井下地質(zhì)數(shù)據(jù)庫等。 1998年6月完成的RDGSM (Regional Database for Geothermal Surface Manifestation)是一個(gè)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)地?zé)釘?shù)據(jù)庫系統(tǒng)，為國際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）的區(qū)域合作項(xiàng)目。 它由兩套數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構(gòu)成，一套為SQL分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，安裝在Windows NT服務(wù)器上，并通過華東地質(zhì)學(xué)院校園網(wǎng)與Internet相連，提供網(wǎng)絡(luò)查詢、數(shù)據(jù)下載等功能；另一套是用Visual Foxpro開發(fā)的用戶模塊，安裝在用戶本地微機(jī)上，提供數(shù)據(jù)錄入、本地查詢、打印等功能。該數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要管理地?zé)針悠窋?shù)據(jù)，包括項(xiàng)目數(shù)據(jù)、采樣

23、點(diǎn)數(shù)據(jù)，樣品數(shù)據(jù)和樣品有關(guān)元素含量數(shù)據(jù)等。2地質(zhì)數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫技術(shù)產(chǎn)生于數(shù)據(jù)庫技術(shù)產(chǎn)生于6060年代末年代末, ,它是計(jì)算機(jī)存它是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備上合理存放的相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)的集合。儲(chǔ)設(shè)備上合理存放的相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)的集合。它的特點(diǎn)有它的特點(diǎn)有：數(shù)據(jù)盡可能不重復(fù)（即最小冗余）；數(shù)據(jù)盡可能不重復(fù)（即最小冗余）；以最以最優(yōu)的方式服務(wù)于一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用程序（稱為優(yōu)的方式服務(wù)于一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用程序（稱為應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)資源的共享），應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)資源的共享），數(shù)據(jù)存放數(shù)據(jù)存放盡可能地獨(dú)立于使用它的應(yīng)用程序（數(shù)據(jù)獨(dú)盡可能地獨(dú)立于使用它的應(yīng)用程序（數(shù)據(jù)獨(dú)立性）；立性）；用一個(gè)軟件統(tǒng)一管理這些數(shù)據(jù)，用一個(gè)軟件統(tǒng)一管理這

24、些數(shù)據(jù)，例如維護(hù)、增加、變更和檢索這些數(shù)據(jù)。例如維護(hù)、增加、變更和檢索這些數(shù)據(jù)。3、人工智能和地質(zhì)專家系統(tǒng) 人工智能和專家系統(tǒng)是人工智能和專家系統(tǒng)是6060年代開始出現(xiàn)年代開始出現(xiàn)的新課題，它是計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展中的一個(gè)新的新課題，它是計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展中的一個(gè)新的分支學(xué)科。的分支學(xué)科。 人工智能是研究怎樣讓電腦模仿人腦從人工智能是研究怎樣讓電腦模仿人腦從事推理、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、思考、學(xué)習(xí)等思維活事推理、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、思考、學(xué)習(xí)等思維活動(dòng)，解決迄今認(rèn)為需由專家才能處理好的復(fù)動(dòng)，解決迄今認(rèn)為需由專家才能處理好的復(fù)雜問題的一種專門科學(xué)。雜問題的一種專門科學(xué)。 專家系統(tǒng)是一個(gè)具有人工智能，并能在某一領(lǐng)域內(nèi)可以以該

25、領(lǐng)域人類專家的水平（有時(shí)超過專家）解決領(lǐng)域問題的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)。a.從原理上說：概率統(tǒng)計(jì)方法是基于地質(zhì)數(shù)據(jù)的概率與統(tǒng)計(jì)分析的主要方法，它是研究油氣生成與分布的機(jī)遇律的；盆地?cái)?shù)值模擬方法是基于盆地演化過程中油氣的形成、運(yùn)移、聚集的地質(zhì)、地球化學(xué)和滲流力學(xué)等機(jī)理的方法，它是從成因的角度來研究油氣形成與分布的因果律（即必然規(guī)律）的；油氣資源評價(jià)專家系統(tǒng)方法則是基于人類專家的領(lǐng)域知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)來評價(jià)資源量和預(yù)測有利油氣聚集帶的。油氣資源評價(jià)的三大類方法加以比較油氣資源評價(jià)的三大類方法加以比較b.從功能上來看，不僅要求評價(jià)思想思想方法的正確性方法的正確性和評價(jià)方案的多樣性評價(jià)方案的多樣性，而且特別重要的是要求具有處理特殊處理特殊地質(zhì)條件的靈活性地質(zhì)條件的靈活性。專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)由于具有全新的軟件結(jié)構(gòu)及領(lǐng)域?qū)＜业呢S富知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，因而具有專家認(rèn)識(shí)分析綜合解決復(fù)雜實(shí)際問題的能力。 人工智能中有關(guān)學(xué)習(xí)和聯(lián)想的機(jī)能還處于研究階段，目前研制的專家系統(tǒng)大多屬于以實(shí)現(xiàn)推理機(jī)為中心的第一代.美國斯坦福大學(xué)人工智能中心研制的“Prospector”地質(zhì)勘探專家系統(tǒng)、美國研制成的石油資源評價(jià)專家系統(tǒng)、斯倫貝謝國際測井公司研制的傾角測井資料咨詢者（Dipmeter Advisor）專家系統(tǒng)等，都取得了一定效果。此外，基于人工