第09讲特征分析法预测v

1、矿床统计9特征分析法(Characteristic Analysis)陈 志 军学院第一节引言第二节第三节方法步骤应用YOUR SITE HERE第一节引言YOUR SITE HERE特征分析，又称决策模拟或决策分析。最早由J.M. Botbol等人(1971)提出，是作为解释地质、地球化学、地球物理等区域性多元数据的法。自上世纪80年年代以来，在各种比例尺的矿产定量中，该方法已被普遍采用。YOUR SITE HERE特征分析法基本原理总的说是属于“矿床模型法”。其假设前提是相似的地质条件有相似的矿床分布，其实质是成矿地质环境的定量类比。是传统类比法的一种定量化方法。YOUR SITE HER

2、E特征分析法研究思路与内容特征分析法通过对研究区内模型单元控矿地质变量的特征（包括地质、地球化学、地球物理、遥感等变量提供的矿化信息） ，查明地质变量之间的内在，确定各个地质变量的找矿意义，建立起某种特定类型矿产度定量类比模式。体或矿床的成矿然后，将模型应用到区，将单元与模型单元的各种地质特征进行类比，用它们的相似程度表示对象的成矿可能性（用关联度来度量），据此圈定出有利成矿的各级远景区。YOUR SITE HERE特征分析是从研究已知矿床的主要特征（转换为二态或三态变量）出发，考查地质变量之间的匹配关系，对不同地质变量按其对成矿作用的大小，统计计算赋予不同的权，从而建立起某种矿床类型的定量化

3、模型一组特征标志（变量）的然后考查线性组合。单元的特征地质变量和矿床模型的特征变量之间的关联程度，圈出远景区。特征分析方法要求自变量必须是二态或三态变量。该方法具有计算简单、意义明确的特点。YOUR SITE HERE数学模型区（模型区）单元2 ,., x p )通过考查主要特征标志（变量）间的匹配关系，研1 p ù究变量间的相关性，ú2 p ú. ú=从而筛选出对成矿有指示意义的重要控矿因素和找矿标志，ê .úúûn´ pnp并按其对找矿作用的大小，对变量赋予不同权。YOUR SITE HERExij为

4、三态逻辑变量(1、0、-1) X为模型单元的逻辑变量矩阵矿床定量模型选择权大的前p个变量，线性组合:py = åbi xii=1式中：xi特征标志（变量）的三元逻辑值bi各特征标志（变量）的权系数y关联度或称关联指数，表示了该单元找矿的有利程度YOUR SITE HERE第二节方法步骤YOUR SITE HERE方法步骤1. 建立地质概念模型Ø 全面收集、分析研究资料Ø 建立不同尺度的地质概念模型：区域的、矿田的、矿床的、矿体的不同尺度的各种控矿地质条件分析及找矿标志研究2. 选择区单元先建立模型，将y值高得分的单元一起建立新的推广（扩充）模可用少数单元与型，经过

5、筛选后的“推广模型”用于。YOUR SITE HEREGIS技术支持下区确定、变量取值与处理云南维西矿床地质图YOUR SITE HEREYOUR SITE HEREGIS技术支持下区确定、变量取值与处理云南维西矿床地质图177各单元变量取值与处理区对各单元进行编号17321234567891011123. 变量研究Ø 特征标志（变量）原始取值（定量、定性、图表数据）、变换和筛选Ø 将特征标志（变量）转换成逻辑变量三态(1,0,-1)或二态(1,0)变量值YOUR SITE HERE某种地质特征在单元中出现情况，若三态有利1逻辑上不利1互相对立性质不明0二态有利1不利及性质

6、不明0转换为二态或三态变量值的方法，视数据类型、性质及研究目的而定。总的赋值原则是以变量对成矿的有利程度为标准。YOUR SITE HEREa. 对定性数据一般可采用直观判定的方法b. 对离散型或某些连续性变量YOUR SITE HERE原始取值>临界值,有利1临界值,不利及性质不明0二阶方向导数<0,高异常1>0,低异常1=0,无异常0Cu元素地球化学图（云南维西水平方向一阶导数8.4817e-005-0.000113742数据变换：Z = Sqrt(Ln(Cu)水平方向二阶导数2.89838e-008minXY=(2972000.00,501000.00) maxXY=(

7、2972000.00,599000.00)Cellsize=2000.00 Points = 50-3.52654e-008YOUR SITE HERE>原始数据2.503551.11241y=0y”=0水平方向一阶导数水平方向二阶导数YOUR SITE HERE二态图原始图三态图YOUR SITE HERE某地区沉积变质金矿矿产地质图EW-Sn-U矿床与矿点Au 矿床与矿点花冈杂岩体板岩 石英岩其它岩石米YOUR SITE HEREtC=W+-W-t = C/s(C)距离背斜轴的距离(×500米)YOUR SITE HEREYOUR SITE HERE3. 转换变量的逻辑组合

8、二态逻辑运算ABAUBABA11110101000110100001YOUR SITE HERE3. 转换变量的逻辑组合三态逻辑运算ABAUBABA1111-11010-11-11-1-101100000000-10-10-111-11-100-11-1-1-1-11YOUR SITE HEREpy = åbi xii=14. 计算特征标志（变量）的权系数方法一：(1)计算乘积矩阵R = (rij)pxp = XX其中，X由三态变量表达的原始数据矩阵rij表示在n个单元中，第i变量与第j变量间的匹配关系。YOUR SITE HERE单元号#x1x2x3x4x5x6x7x8-11000

9、0011010101532624123110110111X =-1-10010-1-275011111115471YOUR SITE HEREnnå= å(x=× xki2'ikrii)rijxkik =1k =1正匹配1 1匹配1-1 -1负匹配1 0，-1 0不计匹配0不匹配-11 -1YOUR SITE HEREx1x2x3x4x5x6x7x883642565x1x23322123262644554x3= XX=R = (r )ij pxp42442443x4x5 x6 x7x82142632152543554（对称方阵）63542565524314

10、55ij主对角线元素第i变量在n个单元中取值为非零的个数，即出现“1”和“1”的单元数。ij非对角线元素第i变量和第j变量的匹配单元数(1 1，-1 -1)与不匹配单元数之差(1 -1)(0不计匹配）YOUR SITE HEREn两变量出现匹配情况较多正相关程度增加0负相关程度增加两变量出现不匹配n 情况较多YOUR SITE HERE相关系数rij(2)确定变量的权系数p= årijj =1bi(用于二态变量)påj =1bi =2ijrp(用于二态、三态变量)åbii=1bi = bi'用主成分分析取第一主成分(用于二态、三态变量)YOUR SITE

11、HERE4. 计算特征标志（变量）的权系数方法二：(1)计算概率矩阵；（2）计算概率矩阵主分量法。该方法是从单元中各变量之间的匹配概率出发，研究模型中变量与变量之间的依次关系。pij第i变量与第j变量之间的匹配概率。意义：在n个单元中，当变量i与变量j各自出现“1”、“-1”总数固定不变时，则i与j出现正量，pij则匹配和负匹配的观测匹配数是个随为变量i和j匹配数观测匹配数的累积概率。YOUR SITE HERE概率矩阵主分量法计算步骤（1）计算匹配矩阵T, 并统计各变量的在n个单元中取“1”的个数x1x2x3x4x5x6x7x8x1x2i和j变量的正匹配x3 x4 x5 x6 x7x8pj和

12、取“1”的个数qj T=（2）计算两两变量的匹配概率pij，得匹配概率矩阵p。数i和j变量的负匹配数（3）利用主分量分析方法，求概率矩阵的最大特征值及其所对应的特征向量，作为变量的权系数。计算要求：单元数n足够大。YOUR SITE HERE例：第i和第j变量在n个单元中，观测匹配数（正匹配数负匹配数）=4，计算所得的匹配概率为79%，其含义为：i、j变量在观观测匹配数4的累积概率（0,1,2,3,4）列中与乘积矩阵R一样，概率矩阵也是某种意义上的一种关联矩阵，反映了变量间的相关程度。概率矩阵的计算只考虑变量间的匹配关系（正相关性）而没有考虑变量将的不匹配情况（负相关性）。YOUR SITE

13、HERE4. 筛选标志，建立矿床模型（1）对相对权系数由大到小排序，确定特征标志（变量）的相对重要性；（2） 对贡献小的标志可以进行筛选，筛选后的特征标志要重新计算权系数；（3） 对采用不同方法计算的权系数，分别建立矿床模型：påi=1y ='b xiiYOUR SITE HERE5. 评价研究区的含矿远景，圈定远景区（1）将研究区未知单元各特征标志xi代入模型，求得关联度y值。y值越大，说明该单元的地质条件越接近，因而找矿远景越好。（2）确定找矿远景单元y值临界值（参照回归分析中回归估值临界值的确定）。YOUR SITE HERE6.56.05.55.04.54.03.53

14、.02.52.01.51.00.50.0y yfit临界回归估计值 = 2.5小矿矿点1 2 3 4 5 6 7 891011121314151617181920212223242526272829 30 31 32已知单元8个未知单元YOUR SITE HERE上升序列图大中矿UnitIDx1x2y291.6020.0011.711300.0010.0011.193340.0010.7501.229441.0210.0011.523482.67234.5003.746491.7400.0011.756511.49122.0002.752Ø 当y值渐变界线不甚明显时，可做标准化变换-

15、1,1，然后分组统计作频率分布图，定出分组区间临界值。Ø 分级表示远景大小，再据评价区与模型区的相似程度，将高值y单元圈定为远景区。YOUR SITE HEREy临界值YOUR SITE HERE（3）有时，如模型单元的y值与模型单元的已知量值直接存在相关关系时，经检验符合远景区单元的y值转换要求，可以将成量，对远景区作出量估计。Ø 建立模型单元的关联度y值与量值之间的一元线性（或非线性）回归模型。Ø将远景单元关联度y值代入回归方程，估计潜在量。YOUR SITE HERE6. 推广模型单元选择当已知有矿单元很少时，建立的模型代表性较差。此时，可选择一部分未知单元

16、来参加建立推广模型。Ø 用有矿单元建立模型Ø 对未知单元计算单元关联度y值Ø 选出高y值单元，即与模型单元有相似匹配度的单元Ø 研究这种相似的匹配度是偶然还是客观存在的Ø 若确定为后者，则那些单元可选来建立推广模型，用概率矩阵主分量法确定权系数Ø 对未知单元进行E HEREYOUR SITE HERE第三节应用(自学)YOUR SITE HEREYOUR SITE HERE成矿远景区定量小结YOUR SITE HERE成矿远景区定量v 秩相关分析法v 找矿信息量法的统计方法v 回归分析法v 判别分析法(Regression Analy

17、sis)目的：具体确定成矿远景区的空间部位并进行(Discriminate Analysis)矿床个数、矿产数量、及找矿概率等有关的定量估计，为地区矿产资源的进一步勘查和开发提供依据。v 聚类分析法v 逻辑信息法v 特征分析法Analysis)v 数理化理论(Cluster Analysis)(Characteristic比例尺: 1:20万、 1:5万、1:1万。v 证据权法v 逻辑回归法v 模糊逻辑法v 神经网络法v 等等YOUR SITE HERE矿床统计的主要特点是将概率统计及多元统计等定量方法用于矿床及评价。将的地对象或地区划分为等面积的网格单元或不规则单元，再根据已知有矿地区划分出

18、“模型单元”，用于与“未知单元”进行“相似类比”。所依据的资料及数据可以是单一的地质变量或单一的物、化探变量(如秩相关分析法、信息量法、丰度法等) ，也可以是依据地、物、化、遥等各种数据的综合信息法。的类型有范围内某矿种的总量和在局部地区进行的成矿远景区定量。YOUR SITE HERE成矿远景区定量数学模型分类；有先验模型（模型法）无先验模型（无模型法）YOUR SITE HERE将其外推到区，从而达到评价单元矿化有利度的目的。YOUR SITE HERE有先验模型定量基本思想是通过对模型单元的控矿因素、找矿标志和地质特征等地质变量权系数的计算，进而建立数学模型，以表达模型单元地质条件与矿化有利度的关系，矿定量Ø 在不漏失或最少漏失矿体前提下最大限度缩小需用进行详细工作的地区范围，达到成果和，损失和消耗最小。最大Ø 由于其不确定性，所以是寻求正面结果概率最大、结果概率最小的双概率表征。YOUR SITE HERE成矿定量结果具有不确定性并常常因人而异。控矿因素的隐蔽性找矿信息的多解性成矿是在不确定条件下制定最优决策的工作。与深部找矿，地学前缘，15(5).赵鹏