地学数据处理软件与应用

1、地学数据处理软件与应用第1页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二 国内外主要地学数据处理软件概览 GeoExpl & GeoMDIS 简介 地学数据处理软件应用（基于GeoExpl） 地学数据管理 地学数据预处理 地球化学数据处理 地球物理数据处理 地学数据编图 GeoExpl 演示内容提要地学数据处理软件系统与应用第2页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二国内外主要地学数据处理软件概览 几十年来，随着地质事业的蓬勃发展，地质勘查技术得到了大规模、广泛应用，获得了大量高质量的各类地质勘查数据资源，在基础地质调查、矿产资源勘查与评价、工程及环境等领域发挥了

2、重大作用，地质勘查技术的基本成果来源于对所获取数据的加工、处理、分析与解释。 早期(五十至六十年代)地学数据处理都是基于手工和直观判断的方式进行分析解释，其效率低，方法单一，尤其是在地学数据的综合性应用方面已更是显得缺乏技术手段。 随着计算机技术的发展与普及，在地学领域的计算机应用走在了地学前沿。虽然从七十年代以来，国内外在地学数据管理、处理等开发了不同层次的软件或软件系统。尤其是近20年来GIS 技术的普及与发展，地学研究工作者越来越依赖于计算机作为数据处理应用的工具。基于GIS 的地学数据综合处理、矿产资源评价等以地、物、化、遥多源地学信息的空间分析为手段，提高地学数据的综合处理能力及成果

3、的可视化表示方式，同时在专业型的地学数据处理软件系统也不断推陈出新。 根据不同类型的地学数据特点，国内外开发了数百种专业型的地学数据处理软件，部分已商业化或公益性的推广应用，大多数仅仅用于小范围（科研组或单位部门）的科研目的。第3页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二国内外主要地学数据处理软件概览具有代表性的专业数据处理软件 国外: Geosoft, Surfer, GeoDAS, SPSS等 国内: MRAS, MORPAS, GeoIPAS, RGIS, GeoExpl, GeoMDIS等地学领域常用的主要商用GIS 软件 国外: ArcGIS (ArcView), M

4、apInfo, ErDAS, Skyline (3D) 、 Google Earth等 国内: MapGIS, SurperMap, EV-Globe (3D)等第4页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二国内外主要地学数据处理软件概览Geosoft （加拿大Geosoft Inc）专业的成图技术地质、地球化学、地球物理专题制图, 快速地从模板库中获取标准地质图模板，也可以轻松设计具有自己风格的模板地下3D可视化支持大量数据格式，包括点数据、栅格图、图像、矢量图和三维数据动态链接精确定位地图数据一维、二维、三维数据，在地质图上点击任意一个点，立即就会在相应的剖面图、图像或数据

5、视图中看到与之精确对应的数据点栅格化算法具有快速、高效和最优化（最小曲率法、双向线法、趋向法、梯度法、三角网法和克里格法）高性能的数据库从数据的获取、存储、处理、分析直到可视化以及和其它数据、信息的整合，数据库都使用了针对巨量数据的关键优势技术。Geosoft和ArcGIS无缝地创建、浏览和共享第5页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二国内外主要地学数据处理软件概览Surfer (美国Golden Software公司)1985年出品了1.0版本，目前已经发展到了10.0版本，是一个较好的二维数据处理显示软件，并具有一定的三维显示功能。主要用于制作等高线和三维地形立体图。以

6、屏幕显示、打印机、绘图仪3种方式输出图像。插值功能提供了12种内插方法：反距离加权插值法、克里金插值法、最小曲率法、改进谢别德法、自然邻点插值法、最近邻点插值法、多元回归法、径向基函数法、线性插值三角网法、移动平均法、局部多项式法和数据度量法。绘图功能提供了多种绘图功能，可以绘制的图像有：等高线；在等高线图上加上背景地图(basemap)；数据统计性质，如最大值、最小值、标准差等，并提供了多种的图形输出格式(如CGM、DXF、BMP、GIF、EPS、HPGL等)，可以输出用于GIS的shp文件等。第6页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二国内外主要地学数据处理软件概览Geo

7、DAS矿产资源评价系统 (加拿大约克大学、中国地质大学GPMR国家重点联合开发）是大型地学信息处理和矿产资源勘查评价软件系统，基于ARCGIS开发，广泛应用于复杂地学数据处理、隐蔽信息提取、多元信息综合、空间决策分析、非线性过程模拟、矿产资源定量预测和环境灾害定量评价等方面，受到国际矿业公司（BHP、INCO、WMC、AVRD、BARRICK等）、政府地调部门（加拿大地调局、美国地调局、中国地调局）、大学（加拿大约克大学、渥太华大学、巴西国力大学等）等的资助和广泛好评。第7页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二国内外主要地学数据处理软件概览SPSS （Statistics

8、Package for Social Science ）是科学数据统计软件软件包，集数据整理、分析过程、结果输出等功能为一体，采用窗口操作界面，统计分析方法涵盖面广，用户操作使用方便，输出数据表格图文并貌，并且随着它的功能不断完善，统计分析方法不断充实,大大提高了统计分析工作的效率。从1968年由美国斯坦福大学开发使用至今，成为世界上应用最广泛的专业统计软件之一，已经拥有全球数以万计的用户，分布在通信、医疗、银行、证券、保险、制造、商业、市场研究、科学教育等众多的行业领域，同时也是地学数据统计分析有效工具软件。 基本功能包括数据管理、统计分析、图表分析、输出管理等，具体内容包括描述统计、列联分

9、析，总体的均值比较、相关分析、回归模型分析、聚类分析、主成份分析、时间序列分析、非参数检验等多个大类，每个类中还有多个专项统计方法。SPSS设有专门的绘图系统，可以根据使用者的需要将给出的数据绘制各种图形，能够满足用户的不同需求。 第8页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二国内外主要地学数据处理软件概览MRAS矿产资源综合信息评价系统 （中国地质科学院矿产资源研究所）基于国产MAPGIS平台上自行设计、开发的软件系统，主要应用于矿产资源评价及矿产勘查领域，为区域矿产资源综合评价人员提供资源评价数据信息综合和资源潜力制图的计算机辅助工具软件。软件系统以地质矿产调查多元地学空间

10、数据库为基础，开发出能够辅助矿产资源评价人员进行数据综合、成矿多元信息提取和资源潜力定量评价的工具，能够对建立在GIS平台上地质、物探、化探、遥感、矿产等多元空间数据库进行信息深加工，提取能够指示和识别某种矿床存在和贮存规模的深层次信息。 MORPAS金属矿产资源快速评价系统（中国地质调查局发展研究中心、中国地质大学（武汉）和中国地质科学院矿产资源研究所）基于先进的矿产勘查评价方法技术研制开发的普适性的资源快速综合定量评价系统。系统在MAPGIS平台的基础上，以先进的矿产勘查理论和数学地质方法为指导，以成矿区带找矿靶区的优选与评价为重点，开发了用于矿产资源评价分析的应用系统，并结合我国重要成矿

11、区带找矿靶区优选评价研究，建立了一套矿产资源评价分析的工艺流程。第9页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二国内外主要地学数据处理软件概览GeoIPAS （新疆地矿局 ）可同时运行于Linux和Windows系统 ，主要功能包括：数据预处理、重磁、电法、化探、数学地质、水文地质、专题图件、三维可视化、工具、系统输出、系统设置、系统帮助12个子系统；重磁实现了面积、剖面和二维、三维可视化正反演数据处理，化探数据处理；软件对数据处理成果提供了文本、图形、图像和立体图四类几十种，成果表示形式直观、多样、效果好，并与MapGIS兼容。RGIS物探重磁电数据处理和资料解释 （中国地质调

12、查局发展研究中心 ）软件的数据处理与物探异常反演功能，基本涵盖了我国重力、磁测、电法勘探工作进行资料解释处理的全部功能，是目前国内重磁电数据处理与制图功能一体的软件系统，可以处理各种情况与观测精度的重磁数据资料和绝大多数格式的电法资料。尤其重磁数据处理功能，包括了常用的延拓、化极、滤波、求导、分量转换、梯度模、界面反演、剖面反演等，以及复杂的带地形反演、三维反演、深度计算、综合约束反演等。 第10页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二GeoExpl & GeoMDIS 简介“多元地学空间数据管理与分析系统 ”缩写为GeoExpl。是从一九九九年开始，由原中国地质勘查技术院立

13、项研制开发“物化探（遥感）综合基础信息系统（PCR/GIS ）”，主要目的是基于GIS技术，开发集以地球物理、地球化学数据管理为主题、常规物化探数据处理、可视化图形操作、及物化探地质综合空间分析为一体综合信息系统；之后，在多个项目的支撑下，不断扩充和完善，其功能与作用已远远超出了原定名的内涵，因此，于二 三年将该系统更名为“多元地学空间数据管理与分析系统 GeoExpl”,并以此名进行了计算机软件登记。2005年开始全面推广应用。中国地质调查局发展研究中心组织开发完成第11页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二区域地球化学管理与分析系统（GeoMDIS）多目标版是区域地球化

14、学空间数据管理与分析系统（GeoMDIS）(2000年开始推广)升级版，重点扩充了多目标区域地球化学调查数据的数据管理、处理、分析和成果表达。GeoMDIS采用了以GIS构件为基础的开发模式，在Windows操作平台下，结合可视化编程语言和面向对象的数据管理结构，是集区域地理、地质、多目标区域地球化学等信息的管理、处理、分析、转换、成图等为一体的专业型软件系统 。 GeoMDIS于 2009年全面推广应用GeoExpl & GeoMDIS 简介第12页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二GeoExpl和GeoMDIS的开发模式是一致。数据管理方面采用目前通用的Access为

15、基本构架，通过ADO、DAO控件、SQL结构语言与GIS技术实现可视化管理与查询。多目标区域地球化学成果数据表达采用GIS技术实现，同时实现对图形数据的空间分析。 以各类地学数据为主线，以数据管理和应用为目标，建立空间数据库，辅以地理、地质、矿产等多源信息研究为目的，不仅能满足地学专业工作者进行数据管理、处理、分析及成果表达等方面的需要，而且还有利于其它地学领域或相关学科的专家综合利用地学数据。不仅可以服务于科研与生产，特别是综合研究，也服务于管理，为专业人员和各层决策者提供先进实用的工具。GeoExpl & GeoMDIS 简介第13页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二

16、GeoExpl和GeoMDIS十年来的推广应用，合计举办培训班近20期，培训人员达1500 多人次。 推广软件500多套，涉及300多个单位，包括地勘单位、地学研究院所、矿产企业和大学学院等。GeoExpl & GeoMDIS 简介第14页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二特点1.自主版权、独立平台2.专业型GIS系统3.应用型&工具型第15页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二GeoEXPL和GeoMDIS系统功能对比GeoEXPL和GeoMDIS均具备对地学数据的管理、处理、成图功能，并可根据需要扩充数据库结构、增加不同类型的地学数据库。不仅满足地

17、学工作者进行专业的数据管理、分析等方面的需要，而且还适用于其它领域的地学工作者，或为相关学科专家综合利用地球化学数据提供快捷的服务，具有广阔的应用前景。 。 空间数据管理：图形数据与专题数据库及属性数据的一体化管理。任意图层多模式检索查询与投影：任意图元、标准图幅、屏幕方式（矩形、多边形、折线、点域）、键盘输入、坐标文件输入及全区等检索、投影一体化操作（提供30多种常用地理坐标的变换）。多数据库和工作区管理独立简洁，交流、备份便捷安全。涵盖 常规数据处理与分析和专业数据处理。专题地学图件制作与输出：网格（离散）数据等值线、平剖图、分类图等。多种数据类型接口：MAPGIS/ArcView/Aut

18、oCAD/MAPINFO/BMP/TIFF等。第16页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二GeoMDISM重点是是针对近几年全国开展多目标区域地球化学调查和评价，在原GeoMDIS的基础上进行了扩充。侧重于多目标区域地球化学调查数据的数据管理、处理、分析和成果表达。 数据管理按照多目标地球化学数据库建设标准（2010年10 月中国地质调查局颁布）标准化的建库与管理； 数据处理重点针对多目标地球化学数据处理需要，具有分析评价功能 针对多目标地球化学成果表达的需要，开发了分类制作专题图的功能。GeoEXPL是以各类地学数据通用性特点为基础的数据管理、处理、分析与表达。具有通用性

19、和广泛的适用性，涵盖现行常用的各类数据处理方法。GeoEXPL和GeoMDIS系统功能对比第17页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二GeoEXPL 系统结构第18页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二GeoMDIS （多目标版） 系统结构第19页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二数据工程（空间数据库）、应用工程、地图工程独立管理相互独立；工程化管理；方便共享；安全备份；GeoExpl与GeoMDIS可共享应用工程（注：数据工程不能共享）第20页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二数据工程与应用工程的空间关系秦岭

20、数据库西秦岭工作区湖北地学数据库工作区1工作区2川陕甘应用第21页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二系统、数据工程、应用工程之间的关系1.目录结构 系统目录、数据工程目录、应用工程（工作区）目录相互独立(不能重叠)2.管理结构系统数据库1数据库2 工作区1工作区2工作区3工作区4工作区5 专题图1专题图2专题图3专题图1专题图2专题图3专题图4虚拟数据库？工作区5外部数据第22页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二表数据管理模式第23页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二图形数据管理模式第24页，共106页，2022年，5月20日，

21、21点2分，星期二图形数据结构第25页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二数据检索方式检索区域第26页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二数据库检索第27页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二数据处理A.数据预处理B.地球化学数据处理 C.多元地质统计D.地球物理数据处理与模拟E.异常分析F.分形处理G.分类统计分析H.数据融合第28页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二数据预处理 数据预处理是针对地学空间数据的特点，对数据库建立和数据应用的前期处理，主要包括空间坐标转换、数据格式转换、数据的拼接和数据的导入等 横

22、坐标纵坐标N第29页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二数据处理（离散数据处理） 离散型数据主要针对表格数据存储形式的数据，含有空间位置坐标和多个变量的数据集。这类数据的处理通常需要分析多变量数据之间的关系、提取集合中的主要信息成分、以及数据特征分析等，如因子分析、聚类分析、数据分布检验和多变量叠加。 聚类分析第30页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二专题图分析基于地学数据成果表达需要，通过数据形成专题图，并与相关地理、地质结合进行综合分析：图形数据导入；图形工程管理；图形编辑；专题图及分类生成；图形属性数据管理；图件输出第31页，共106页，2022

23、年，5月20日，21点2分，星期二图形分析专题图生成第32页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二图形空间分析属性数据管理第33页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二专题图符号图第34页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二专题图等值线第35页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二空间分析常规空间分析：缓冲区分析；坡度分析；相邻搜索分析；最近点分析；线与线相交分析；线与区相交分析；区与区相交分析2 Km5 Km缓冲带分析第36页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二GeoExpl 综合预测综合空间分析预

24、测空间栅格尺度的确定栅格数据转换 第37页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二GeoExpl 综合预测资源潜力评价第38页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二多元地学信息综合剖析图 地 质构 造航磁T航磁一阶方向导数（145）重力布格重力均衡Au元素异常Ag元素异常Zn元素异常Au矿产地第39页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二 图形输出图形输出：外部图形接口；图像输出；绘图仪打印输出；MAPGIS 图形数据兼容第40页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二GeoExpl& GeoMDIS应用领域1、自主版权，独立

25、平台，功能齐全：不仅提高信息管理、处理与分析的工作效率，而且为学科间的交叉与融合提供技术平台；2、广泛的应用前景：区域地球化学调查；区域地球物理调查矿产资源预测评价；农业地球化学；生态评价；环境调查；地学项目研究；第41页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二地学信息以研究地球为主要对象，采用不同技术手段获取的各类地学数据与资料。地学数据特点空间性（多维）、时间性、复杂性、空间实体、属性特征（定性）、不确定性（多解）、多尺度、海量地学数据分类专业分类：地质、地球物理、地球化学、遥感、矿产等比例尺分类：多比例尺数据特征分类：图形、图像、表数据(离散型)、网格数据等地学数据处理软

26、件应用（基于GeoExpl）地学数据管理第42页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二地学数据处理软件应用（基于GeoExpl）地学数据空间特征第43页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二地学数据组织与管理地学数据来源是多种多样，并且十分复杂。数据组织实质上是对不同来源数据全面收集过程，这是数据处理与应用的一个重要的环节。在数据组织的过程，也是为应用GIS技术建立多元地学空间数据库准备基础数据和预处理的过程。按数据存储方式可以分为三类，即文本资料、图件资料（属性数据）和非图形空间数据等。 第44页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二地学

27、数据组织与管理文本资料文本资料是地质人员对地质现象的描述数据，如野外填图时对岩石的描述、岩矿定名，卡片记录或对矿床直接观察现象的直接描述；还有一些资料是在室内综合研究后根据地质理论、成矿系统理论和相关学科，对基础地质、矿产、成矿规律等进行的定性分析，包括各类成果报告、图表资料等。文本资料对于数据再加工及综合应用具有重要的作用。数据组织第45页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二地学数据组织与管理图形数据空间图形数据是构成地学图件内容要素的几何图形，例如地图上的地层、岩浆岩、蚀变带、断层线、矿产点、等值线、和地理行政界线等。为表示这些要素在二维平面上空间图形的定位特征，常用一

28、对平面直角坐标（X,Y）来表示，称为矢量数据。点、线、面三种基本类型。图形数据组织包括：图形数据数字化图形配准与变换（空间坐标变换）(3) 图形数据分层(4) 图形数据的分类编码数据组织第46页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二地学数据组织与管理属性数据属性数据又称为非几何数据，可以是定性数据和定量数据，通过编码与图形数据关联而具有空间特征。定性数据是对图形要素的分类或对要素进行的描述。定量数据是说明要素的性质、特征或强度，例如距离、面积、含量，以及温度和高程等其基本特点：要素类别如地质系、群、组，实体类型（地质单元）及等级等；要素特征（属性）每一要素可具有与它有联系的大

29、量的属性值，它承载关于要素特征的信息，如燕山期花岗岩，同位素年代；作用范围的描述 一个区域的岩石类型，岩石成分；地理定义在某些情况下编码可以是一个实体集合的间接参考，而集合中的每一个实体也会被它自身的地理代码所说明，如水系、行政区的编码。 数据组织第47页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二地学数据组织与管理图形数据与属性数据的关系数据组织第48页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二地学数据组织与管理非图形空间数据另一类地学数据不是直接采用图形表示的，但具有空间位置特征。这类数据是通过仪器实地观测或测量、或样品的室内测试分析结果，如地球物理、地球化学数据

30、。这些数据的特点是以空间位置坐标定位，在同一个位置上可能观测到多组参数，表示不同的物理、化学特征。其数据集的记录形式以文本或电子表格存储。这类数据的类型包括离散的、不规则网格的、或规则网格的形式表达。并可以通过数据处理、数据分析、数据转换将其变换为图形数据，如等值线、等值区、栅格、点位符号等，可以通过GIS的图形数据管理功能进行管理。 数据组织第49页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二地学数据组织与管理数据管理地学空间数据库 地学数据库涉及到不同类型和不同尺度的地学空间数据，合理、有效地建立以GIS技术为基础的空间数据库，可实现灵活的图形信息与属性的双向查询检索，即可从图

31、形检索其各种属性，也可根据地质体的各种专题属性检索相应的图形，还可以根据多种属性进行组合条件检索。如可在地质图空间数据库中根据地层、岩性、构造等属性检索出相应的地质体；还可从表示地质现象的点(矿床、钻孔、采样点等)、线(断层、线性构造、河流等)以及面(地层、岩体、异常区等)检索它们的属性。 第50页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二地学数据组织与管理数据管理地学基础数据库建立（1）地学空间数据模型 矢量数据模型、场模型 、栅格数据模型、表数据（2）数据结构设计参照标准地学数据分类编码与命名数据表结构（包括属性数据表）数据表关系矢量数据模型第51页，共106页，2022年，

32、5月20日，21点2分，星期二地学数据组织与管理数据管理地学基础数据库建立（3）图形数据库 图形数据库包括基础地质图、专题图和综合成果图，按照GIS图形管理模式和预测模型的需求，首先需要对各类图件进行归类分层、进行图元编码，参照区域性矿产资源预测标准及相关规范设置图层名、建立属性数据项和属性数据内容等。（4）非图形点空间数据库地球物理、地球化学、矿产等（5）影像数据库 第52页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二地学数据组织与管理数据管理空间数据检索（1）空间点数据查询 数据信息的查询操作可直接利用成熟的关系数据库系统提供的功能来完成。另一方面，也可以借助于GIS图形数据的

33、可视化操作，利用鼠标或键盘操作，确定数据查询的空间范围，通过图元编码与数据库连接，或通过空间地理坐标建立图形与数据库的直接联系，从而实现数据的检索或查询。 （2）图形数据与和属性特征的查询 （3）空间扩展查询 空间扩展主要是通过空间数据类型和空间操作算子，以满足地学空间特征的查询。 第53页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二1、数据准备2、空间数据转换 空间坐标投影转换 不同来源、不同尺度数据整合 数据格式转换 数据校正与剪裁 数据网格化处理地学数据预处理第54页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二表数据准备 点空间数据表准备 Acess数据库及数据表

34、Excel表数据Foxpro数据表 dBase数据表文本文件 网格数据准备根据不同应用软件的格式要求地学数据预处理第55页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二空间参照系统和坐标变换 一个要素要进行定位，必须嵌入到一个空间参照系中，因为GIS所描述是位于地球表面的信息，所以根据地球椭球体建立的地理坐标（经纬网）可以作为所有要素的参照系统。因为地球是一个不规则的球体，为了能够将其表面的内容显示在平面的显示器或纸面上，必须进行坐标变换。 地图投影就是指建立地球表面上的点与投影平面上点之间的一一对应关系。凡是地理信息系统就必然要考虑到地图投影，地图投影的使用保证了空间信息在地域上的

35、联系和完整性，在各类地理信息系统的建立过程中，选择适当的地图投影系统是首先要考虑的问题。 地学数据预处理第56页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二地图投影系统的选择 制图目的 用途 比例尺 一般来说，对于某个特定的目标和任务，选定一种或两种地图投影作为其工作的共同数学基础。空间参照系统和坐标变换 第57页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二常用地图投影系列 地形图系列比例尺为1:100万、1:50万、1:25万、 (1:20万)、1:10万、 1:5万、 1:2.5万、 1:1万等。 以往地质勘探区域性工作主要采用1:20万。 一般情况下1:1万 1:

36、50万均采用全体球统一分带的高斯-克吕格投影（6带，3带)或UTM， 1:100万则采用与国际1:100万地图投影相一致的正轴等角等割圆锥投影(Lambert) 。空间参照系统和坐标变换 第58页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二投影变换参数中央经线标准纬线零基线椭球参数 a 空间参照系统和坐标变换 第59页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二空间坐标变换方法 第60页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二离散数据网格化处理 离散数据网格化处理是空间数据插值的一种，即把无规则分布的空间数据内插为规则分布的空间数据集，如规则矩形格网、三

37、角网等。 规则格网能够更好地反映连续分布的空间现象，并对他们的变化作 出模拟。现代地球科学模型都要求与GIS数据模型和 遥 感数据高度兼容的空间数据集。格网化的数据，尤其是规则矩形格网，已成为目前地学模型 的主要数据形式。 网格化处理一般包括这样几个过程：空间几何属性的确定；插值方法（模型）的选择；空间数据的探索分析，包括对数据的均值、方差、协方差、独立性和变异函数的估计等；插值方法评价；重新选择内插方法，直到合理。 地学数据预处理第61页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二网格结点网格距原始数据点网格化的几何关系离散数据网格化处理第62页，共106页，2022年，5月20

38、日，21点2分，星期二网格化数据处理数学模型1. 最近距离法: 网格结点值等于与它距离最近的 采样点的值 2. 平均值 ：网格结点值等于搜索区域内各采样点的平均值 v=(v1+v2+)/n3. 距离倒数加权：是最常用的空间插值方法之一。网格结点距离最近的若干个 点的贡献最大，其贡献与距离成反比。 v=(v1/d1+v2/d2+)/(1/d1+1/d2+.) 4. 距离-指数倒数加权 v=(v1/e1+v2/e2+)/(1/e1+1/e2+) 5. 累加 ：网格结点值等于搜索域内各采样点值之和（统计区域内矿产储量） v=(v1+v2+.) 第63页，共106页，2022年，5月20日，21点2分

39、，星期二网格化数据处理数学模型6. 克里格（Kriging）插值：其基本假设是建立在空间相关的先验模型之上，假定空间随机变量具有二阶平稳性，或者是服从空间统计统计规律的假设，根据空间样本找到适合的变异函数理论模型。最常用的变异函数模型有：nugget、球面、指数、 高斯、阻尼正弦、幂和线形模型。7.函数插值方法：傅里叶级数 、样条函数方法 、双线性插值（拉格朗日） 、立方卷积法 等第64页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二44km66km88km不同网格距对比第65页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二不同搜索半径对比R=8kmR=12km第66页，共

40、106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二不同计算方法的影响程度对比指数倒数函数距离平方倒数函数A=1A=2第67页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二平均值距离平方加权指数加权 A=5/12指数加权 A=12/12不同方法对比第68页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二基础统计方法均值(背景值): X=sum(x)/N 标准差 : S=SQRT(sum(x-X)*2)/(N-1)异常: A=X+(2-3)*S常规多元统计分析 多元统计分析主要针对地球化学数据源，根据地球化学分析为多元素性质，分析数据的一些基本统计特征，这必然涉及概率统计的基本

41、概念和方法。这些特征主要包括数字的特征和分布特征，统计检验，理论统计参数的推断，统计分布规律的研究，以及变量之间的相关性分析等。地球化学数据处理第69页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二频率分布（直方图） 描述数据中单变量的特征，通过分析数据分布的形态，推断其总体分布特征。按照一定的间隔分组，获取每一组的样品数，绘制频率分布图，可以获取特定区段的频率分布与概率值。分组: 按照算术与对数间隔将数据分成若干组 获取各分组范围：分组数、分组间隔值计算各组频数绘制分布图计算累计频率与众数按累计频率确定异常下限 （如85%)常规多元统计分析第70页，共106页，2022年，5月20

42、日，21点2分，星期二回归与相关分析 研究变量之间的线性统计关系 通过一组变量预测特殊变量的值。 V=a+bv1+cv2+dv3+. vn 在某一地质背景或景观条件下，某一个元素值的变化，可能会受到一组其他变量的影响 通过回归分析可以描述变量背景趋势 通过相关分析可以了解一组元素间的相互关系 估计未知区域变量分布 常规多元统计分析第71页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二回归与相关分析1. 一元回归分析 常规多元统计分析第72页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二主成分分析 主成分分析也称主分量分析，或称经验正交函数分解或自然正交函数分解。与回归分析不

43、同，它是一种分析方法，而不是预测方法，它可将多个变量化为少数变量，而又不大量地损失变量的方差。 在回归分析中，当自变量较多时，可以先将自变量进行主成分分析，然后选择主要的主成分，作为新的变量进行回归分析。 常规多元统计分析第73页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二趋势分析 通过二维数据利用多阶多项式函数模拟数据背景的空间分布趋势： V=a+a1x+a2y V=a+a1x+a2y+a3x2+a4y2 . 趋势面 背景 剩余异常 (正常值-趋势值) 常规多元统计分析第74页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二因子分析 多变量解释分析，即通过M个变量表示N个

44、变量， MN. 表示元素间的关系 新变量（因子）可以揭示研究区域的地质现象和地球化学特征 分离空间域地球化学场 基础因子模型: Z=F*A 其中 Z标准变量, F表示变量关系的因子, A(matrix) 协方差矩阵第75页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二实例： 1:200,000 区域地球化学数据, 34个元素, 2150 个样品因子分析第76页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二因子分析1:200,000 区域地球勘查数据 34 个元素，2150 样品第77页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二第一因子SiO2,K2O,Li.第

45、二因子CaO,MgO,Zn,Pb.地质图侵入岩沉积岩变质岩第78页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二聚类分析基于不同变量（元素）的统计规律，按照变量间的相关性（R型，Q型，将多个变量进行分类或分组，每一组代表不同类型的地质意义。 通过不同元素的组合确定矿产类型或地质背景; 对多元素异常进行分类。 常规多元统计分析第79页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二聚类分析第80页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二地球物理数据处理 地球物理是探索地球的各种物理现象本身的规律性，并利用这些规律性取得对地球的。 重力勘探：探测地下物质密度分布不

46、均匀引起的重力变化(重力异常)。 磁法勘探：观测和分析由岩石、矿石或其他探测对象的磁性差异（磁异常） 地下物质密度分布和岩石磁性差异与地质构造、矿产分布等有密切的关系。人们通过研究重力异常和磁异常来了解和推断地下的结构、地壳构造，以及勘探矿产资源。电法勘探：根据地壳中不同岩层或矿石之间存在的电磁性质差异，利用一系列技术装置观测与研究天然存在的或人工建立的地下电场或电磁场的分布规律，达到研究地质构造、找矿和解决其他地质问题的一组地球物理方法技术。第81页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二异常分离 滤波：正则化、补偿圆滑 解析延拓：上延、逐次下延 导数换算：水平方向导数、垂向

47、一阶、二阶导数、 磁异常三分量转换、磁异常化极、磁异常 低纬度化极、总梯度模数据反演 二维反演、三维反演、界面反演线性增强伪重力异常计算主要方法地球物理数据处理第82页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二滤波处理滤波：正则化、补偿圆滑、趋势分析滤波的作用：消除测量误差、剔除干扰异常和背景异常，突出探查对象异常特征，简化异常解释，提高解释结果的可靠性。分离区域异常和局部异常地球物理数据处理第83页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二盆地布格重力异常正则化滤波处理结果补偿圆滑滤波处理结果第84页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二重力异常

48、宽度50km50400km大于400km正则化滤波不同尺度对比第85页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二航磁化极异常小于50km大于50km正则化滤波不同尺度对比第86页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二解析延拓：上延、下延 重磁场随距离的衰减速度与异常体体积有关，体积大，重磁场衰减慢，体积小，重磁场衰减快。对于同样大小的异常体，重磁场随距离的衰减速度与异常体埋深有关，埋深大，重磁场衰减慢，埋深小，重磁场衰减快。因此小而浅的异常体比大而深的异常体随距离衰减要快的多。这样就可以通过向上延拓来可压制局部异常体的异常特征，相对突出深部大的异常体的特征。 向

49、下延拓是由实测场向异常源方向延拓，得到在场源体分布的层面上的异常分布情况，从而突出浅部异常体的特征，但向下延拓的解是不稳定的，对于该方法的应用需要慎重对待。地球物理数据处理第87页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二导数换算：水平方向导数（X方向，Y方向）、垂向一阶、二 阶导数、总梯度模重磁异常的导数换算作用： 区分相邻磁性体的异常，分离相互叠加的异常或叠加在背景场上的异常； 减轻异常体围岩的干扰，围岩异常经导数换算后幅度和范围会减小； 消除背景场的影响； 垂向二阶导数可用于圈定磁性体的大致范围和位置。导数换算可以求得异常在不同方向变化，可以反映出不同方向异常体的特征。常规地球物理数据处理第88页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二 航磁异常 水平一阶导数 水平二阶导数 总梯度模第89页，共106页，2022年，5月20日，21点2分，星期二磁异常化极：磁异常化极在理论上是指将位于地磁极以外的磁性地质体引起的磁异常换算为假定磁性地质体位于地磁极处所引起的磁异常。实际应用中把斜磁化的异常转换为垂直磁化或顺层磁化异常的过程也称为化极。 磁异常化极后异常形态往往变得较为简单，便于定性分析和定量计算解释，从而可以使磁异常的解释变得容易进行。磁