第03讲计算机地质学---地质信息管理概论(43页)

1、3 地质信息管理概论地质信息管理概论西安科技大学西安科技大学主讲：薛喜成主讲：薛喜成 计算机地质学计算机地质学3 地质信息管理概论地质信息管理概论3.1 地质信息概述地质信息概述3.2 地质信息预处理地质信息预处理3.3 地质信息系统开发地质信息系统开发3.4 地质资料信息化管理地质资料信息化管理主要内容主要内容3 地质信息管理概论地质信息管理概论3.1 地质信息概述地质信息概述3.1.1 地质信息的特点地质信息的特点 （1）来源广泛）来源广泛 参考文献查询，野外实地观测，地质勘探手段，室内化验分析，航空遥感等。地质信息不仅仅是单一学科信息反映，而是与交叉学科、相关学科发展紧密相关。 （2）信

2、息量庞大）信息量庞大 来源广，内容多，调查与勘探项目多，随时间变化，积累时间长，信息量大而分散。3 地质信息管理概论地质信息管理概论 （3）数据类型多）数据类型多 定性描述性信息，半定量数据，定量数据，图形信息，图像显示，声音信息，物理信号。 （4）数据结构复杂）数据结构复杂 二维、三维、四维（时间维）、分形、空间数据、多层次、多因素、多结构。 3 地质信息管理概论地质信息管理概论 （5）数据表现形式丰富）数据表现形式丰富 多媒体特色，文字、字母、数字、表格、图形、图像、视频、物理信号，地质信息传递方式多样化。 （6）数据的统计规律性）数据的统计规律性 地学信息既有单个具有随机性，整体上具有统

3、计意义上的规律性。 3 地质信息管理概论地质信息管理概论3.1.2 地质信息的分类地质信息的分类 （1）定性信息）定性信息 描述性的记录文字，陈述性的内容。例如岩石性质、矿物结构、地质构造类型，在进行计算机处理时需要对其进行数字化，一般用名义型数据来表示。 3 地质信息管理概论地质信息管理概论3.1.2 地质信息的分类地质信息的分类 （2）定量信息）定量信息 以阿拉伯数字形式表示地质数据资料，具体包括两小类： 间隔型数据间隔型数据 没有自然0值，即0只是一个数并非没有，这种可以是正数可以是负数，例如温度、海拔； 比例型数据比例型数据 这种数据具有最完整的数量概念，例如断层长度、地层厚度、金的含

4、量，这类数据一般为正数。3 地质信息管理概论地质信息管理概论3.1.2 地质信息的分类地质信息的分类 （3）半定量信息）半定量信息 表面上为定量数据，实际上主要是定性含义，比如矿物的硬度、地震的震级。 （4）图形与图像信息）图形与图像信息 数字化仪，数字化、离散化，失量化。3 地质信息管理概论地质信息管理概论3.1.3 地质信息获取和质量分析地质信息获取和质量分析 （1）地质信息的属性）地质信息的属性 地质信息一般有两重属性，即： 地质变量：描述某一地学特征的指标（评价指标），m； 样品：获得了变量观测值的时间、地点和实体，n。 由此组成“样品变量矩阵”：关系型数据库（关系、二维表）、这是数据

5、处理的基础和起点。3 地质信息管理概论地质信息管理概论 （2）地质变量选择原则）地质变量选择原则 变量可数字化，便于后续程序的定量处理。 变量值易于获取，可操作性强，地质变量在研究区全区容易获得。 尽可能选择较多的环境变量，再利用相关分析和关联分析等数学处理办法对变量进行筛选。 尽量选择灵敏度高的变量，不要忘记灵敏度高的重要变量。3 地质信息管理概论地质信息管理概论 （3）地质变量的取值方法）地质变量的取值方法 前人资料收集与量化（文字资料，电子数据库，图件资料）。 测量法：野外实地观测，野外统计计数，显微镜下统计，便携式仪器实测，在线监测与自动记录仪（物理勘探），采样室内分析与测量（岩矿测试

6、）。 经验判定法：对于专家来说，人的经验非常重要，多为定性结果。 综合变量赋值法：将多个变量合成一个综合变量，例如断层影响系数。 图形数字化3 地质信息管理概论地质信息管理概论 （4）地质信息的质量分析）地质信息的质量分析 信息来源：信息来源单位、时间、条件、可信度、单位资质。 信息精度：取决于研究问题的任务和要求（便携式仪器与台式仪器精度不同，估计）。 信息的可比性：在同一个研究区内，信息应该具有可比性，监测与分析方法是否为同一标准，否则可进行分区研究，总结规律。 信息的代表性：是否为异常值。 信息统计分布特征：正态分布，对数分布。3 地质信息管理概论地质信息管理概论3.2 地质信息预处理地

7、质信息预处理 为什么要对地学信息进行预处理？因为各种地学信息来源广泛，种类繁多，数据复杂，地质变量的单位和数量级不一样，要进行各种数学处理，必须对其进行相应的预处理。本节主要介绍几种常用的和实用的数据与处理方法。3.2.1 异常值的剔除异常值的剔除 （1）什么是异常值？）什么是异常值？ 异常值是指一些不服从理想化分布和经验分布的极少数的观测值，有人将其称为离群值、突出值、怪值、野值。3 地质信息管理概论地质信息管理概论 （2）剔除异常值的办法）剔除异常值的办法 截尾平均法截尾平均法 去掉一些最高分，去掉一些最低分，求其平均值。这种方法广泛地用于各种比赛的综合评分。 4准则准则 当n10时，X4

8、以外的数据可认为是异常值。其中：n为样本数，为一系列数据的平均值，为一系列数据的标准差，X4为一个闭区间。实际应用时一般用样本标准差S代替。3 地质信息管理概论地质信息管理概论 原因：根据统计学原理： 对于正态总体，数据分布在x4以外的概率为0.01； 对于非正态对称分布总体，数据分布在x4以外的概率为3（据高斯不等式）； 对于任意分布的总体，数据分布在x4以外的概率小于6（据切比雪夫不等式）。 注意事项：在剔除一个异常值之后，还要继续用剔除准则进行检验，直到没有异常值时为止。3 地质信息管理概论地质信息管理概论3.2.2 统一量纲变换统一量纲变换 （1）为什么要进行统一量纲变换？）为什么要进

9、行统一量纲变换？ 由于地质变量的单位和数量级不同，甚至有时相差悬殊，直接应用原始数据进行计算，由于某些变量值特别大，从而压低了值较小变量的作用，为此必须对原始地质数据进行各种变换，使其达到量纲统一。3 地质信息管理概论地质信息管理概论3.2.2 统一量纲变换统一量纲变换 （2）统一量纲变换的方法）统一量纲变换的方法 标准化变换标准化变换 标准化变换之后，变量的平均数为0，方差为1。标准化变换实现了将服从正态分布的数据变成了服从标准正态分布的数据。3 地质信息管理概论地质信息管理概论 极差变换极差变换 又叫规格化变换、正规化变换。极差变换之后，变量的最大值为1，最小值为0，变量值介于0-1之间。

10、当变量不服从正态分布时，可以采用极差变换 。3 地质信息管理概论地质信息管理概论 均匀化变换均匀化变换 均匀化变换之后，变量的数学期望为1，即变量数据在1的附近波动。当变量不服从正态分布时，可以采用均匀化变换。 。3 地质信息管理概论地质信息管理概论3.2.3 正态变换正态变换 （1）什么是正态变换？）什么是正态变换？ 正态变换是指将不服从正态分布的数据变换成符合正态分布的数据。 （2）正态变换的方法）正态变换的方法 角变换：角变换：包括反正弦变换和反余弦变换。将左偏或右偏的不对称分布变成近于正态分布。3 地质信息管理概论地质信息管理概论 平方根变换平方根变换 将右偏的不对称分布变为正态分布。

11、平方根变换适用于服从泊松分布的离散型变量。 C为常数，其作用可以使离散的变量趋于连续，C较越大时，这种效果愈明显。 对数变换对数变换 适用于服从对数正态分布的数据。 C为常数，其作用可以防止对0或负数取对数。3 地质信息管理概论地质信息管理概论3.2.4 线性变化线性变化 （1）什么是线性变换？）什么是线性变换？ 将环境变量之间的非线性相关关系转变成易于处理的线性相关关系。 （2）线性变换的类型）线性变换的类型3 地质信息管理概论地质信息管理概论 双曲线变成直线双曲线变成直线3 地质信息管理概论地质信息管理概论 幂函数曲线变成直线幂函数曲线变成直线3 地质信息管理概论地质信息管理概论 指数曲线

12、变成直线（两种情况）指数曲线变成直线（两种情况）3 地质信息管理概论地质信息管理概论 对数函数曲线变成直线对数函数曲线变成直线3 地质信息管理概论地质信息管理概论 S形曲线变成直线形曲线变成直线3 地质信息管理概论地质信息管理概论 抛物线变成直线抛物线变成直线3 地质信息管理概论地质信息管理概论3.2.5 地质变量类型的变换地质变量类型的变换 （1）定量数据变为定性数据）定量数据变为定性数据 给出定量分界值，将地质变量分段分级，从而转变成定性数据。 （2）定性数据变为定量数据）定性数据变为定量数据 文字和图形图像信息变成了数字化信息。3 地质信息管理概论地质信息管理概论3 地质信息管理概论地质

13、信息管理概论3.3 地质信息系统开发地质信息系统开发 属于Visual FoxPro 6.0 中相关内容。3.3.1 工作文件夹工作文件夹3.3.2 设置默认工作目录设置默认工作目录3.3.3 建立项目建立项目 （1）数据：数据库（数据库表（索引-关系）、本地视图、远程视图）、自由表、查询 （2）文档：表单、报表、标签 （3）类：对象 （4）代码：程序 （5）其他：菜单、文本文件、其它文件3 地质信息管理概论地质信息管理概论3.3.4 软件的编译软件的编译3.3.5 制作安装盘（打包）制作安装盘（打包）3.3.6 数据库系统一般开发过程数据库系统一般开发过程 （1）需求分析 （2）数据分析-数

14、据库设计（总体设计详细设计建立数据库） （3）功能分析应用程序设计（总体设计-详细设计代码实现模块测试） （4）系统测试（连调） （5）系统运行与维护3 地质信息管理概论地质信息管理概论3.3.7 数据库系统的一般功能数据库系统的一般功能 （1）数据采集、输入与编辑 （2）数据查询 （3）数据提取 （4）统计分析 （5）绘图 （6）报表输出3 地质信息管理概论地质信息管理概论3.4 地质资料的信息化管理地质资料的信息化管理3.4.1 地质资料管理现状地质资料管理现状 传统的地质资料档案管理工作，其主要任务在于收集资料以及保存、保管资料。资料档案利用工作只是被动等待用户上门查询。资料档案保存方式

15、则为传统的纸介质档案排架式管理。存在诸多弊端：一是纸介质存储方式占用空间大；二是对存放环境要求高；三是纸介质易老化、易磨损，造成原始数据的大量丢失；四是资料档案管理方式落后，技术上不能实现信息共享，给用户查询造成诸多不便。3 地质信息管理概论地质信息管理概论3.4.2 地质资料信息化管理的必要性地质资料信息化管理的必要性 国务院第349号令地质资料管理条例中明确提出国家建立地质资料信息系统。国土资源部也要求省级地质资料馆藏机构，要按照信息化、数字化、网络化的标准，配备必要的硬件设施及软件平台，以保障地质资料数字化网络化服务的基本需要。为推进地质资料管理现代化进程，保护地质资料原件，充分利用宝贵

16、的资料资源，挖掘其潜在的巨大效益和价值，提高地质资料管理和服务水平，给政府和社会及时提供资料查询服务，地质资料信息化建设势在必行。3 地质信息管理概论地质信息管理概论3.4.3 地质资料的信息化建设地质资料的信息化建设 （1）系统建设目标）系统建设目标 利用现代信息网络技术，以局域网为依托，以“成果地质资料目录数据库”为查询手段，以“图文地质资料数据库”的图文成果数据为服务内容，以电子阅览室提供服务为目标，建立完整的地质资料信息系统，实现地质资料管理、用户查询、资料借阅、数据录入的自动化、网络化，全面提高地质资料信息化管理水平和服务保障能力。3 地质信息管理概论地质信息管理概论 （2）系统建设

17、技术路线）系统建设技术路线 系统采用INTERNET模式结构，以TCP/IP协议为基础，以Windows Server为服务器操作系统，选用SQL-Server作为网络数据库。支撑软件和控件包括Autodesk MapGuide Server、SuperMap IS、Microsoft SQL Server、图像转换控件LeadTool和SuperMap IS等。浏览器端的操作系统不限，只要具有IE浏览器即可，构建统一、便利的网络信息交换环境。3 地质信息管理概论地质信息管理概论 （3）系统主要构成）系统主要构成 数据录入平台：数据录入平台：在任何系统中，数据都是最重要的。数据录入一定要标准化

18、，利用计算机、扫描仪、录像机、数码相机等输入设备，将海量的纸介质资料以数字化、栅格及矢量格式，形成电子文档入库存储，并根据用户需求对信息加以编辑、提取、输出，以满足用户查询借阅等需要。 系统管理平台：系统管理平台：系统管理员通过域名服务器，对各工作站进行管理和授权，用户按需求在其权限范围内查询、借阅、使用地质资料数据信息。系统管理员能够增加、删除和修改全部用户的信息，办理借阅手续。3 地质信息管理概论地质信息管理概论 查询借阅平台：查询借阅平台：资料查询平台，可以根据报告名称、报告形成单位、提交时间、工作开展地点、项目类别等关键词进行组合查询，分类统计、打印等；可以根据借阅人员提交的查询请求授权阅览，借阅者通过查询系统，查到要借阅的资料档案号，由查阅管理员授权进行资料借阅。3 地质信息管理概论地质信息管理概论 光盘阅读平台：光盘阅读平台：通过光盘阅读平台，阅者可全文查阅地质报告。由于受计算机硬件和软件的限制，大型彩图在工作站中无法全幅阅览。但是在图文地质资料中，大图