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1、C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)數(shù)學(xué)地質(zhì)軟件教學(xué)方法研究論文導(dǎo)讀:數(shù)學(xué)地質(zhì)解決地質(zhì)問(wèn)題的一般步驟或途徑如下:第一。運(yùn)用數(shù)值分析理論對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解。需要同時(shí)學(xué)好數(shù)學(xué)地質(zhì)、數(shù)值分析和C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)三門(mén)課程。數(shù)學(xué)地質(zhì)的教學(xué)方法可概括為:數(shù)學(xué)模型法。關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)地質(zhì),數(shù)值分析,C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì),教學(xué)方法數(shù)學(xué)地質(zhì)解決地質(zhì)問(wèn)題的一般步驟或途徑如下:第一,進(jìn)行地質(zhì)分析,定義地質(zhì)問(wèn)題和地質(zhì)變量,建立正確的地質(zhì)模型;第二,根據(jù)地質(zhì)模型選擇或研究適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型;第三,運(yùn)用數(shù)值分析理論對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解;第四,運(yùn)用C語(yǔ)言設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)程序,并上機(jī)試算;第五,對(duì)計(jì)算機(jī)輸出成果進(jìn)行地質(zhì)成因解釋,對(duì)所研究的地質(zhì)問(wèn)題作出定量的預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)和解答。為
2、了很好地解決地質(zhì)問(wèn)題,需要同時(shí)學(xué)好數(shù)學(xué)地質(zhì)、數(shù)值分析和C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)三門(mén)課程。本文將對(duì)數(shù)學(xué)地質(zhì)、數(shù)值分析和C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)三門(mén)課程的教學(xué)內(nèi)容和方法進(jìn)行研究,并介紹瓦斯危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)地質(zhì)軟件的開(kāi)發(fā)。1數(shù)學(xué)地質(zhì)的教學(xué)內(nèi)容及方法數(shù)學(xué)地質(zhì)(mathematicalgeology)是六十年代以來(lái)迅速形成的一門(mén)邊緣學(xué)科。它是地質(zhì)學(xué)與數(shù)學(xué)及電于計(jì)算機(jī)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(wèn)題。它的出現(xiàn)反映地質(zhì)學(xué)從定性的描述階段向著定量研究發(fā)展的新趨勢(shì),為地質(zhì)學(xué)開(kāi)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(gè)領(lǐng)域。1.1 數(shù)學(xué)地質(zhì)的教學(xué)內(nèi)容數(shù)學(xué)地質(zhì)的研究對(duì)象包括地質(zhì)作用、
3、地質(zhì)產(chǎn)物和地質(zhì)工作方法。通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型查明地質(zhì)運(yùn)動(dòng)的數(shù)量規(guī)律性。這種數(shù)量規(guī)律性具體表現(xiàn)為地質(zhì)體的數(shù)學(xué)特征、地質(zhì)現(xiàn)象的統(tǒng)計(jì)規(guī)律以及地質(zhì)勘探工作中存在的概率法則。其內(nèi)容可概括為以下3個(gè)方面:查明地質(zhì)體數(shù)學(xué)特征,建立地質(zhì)產(chǎn)物的數(shù)學(xué)模型。例如礦體數(shù)學(xué)特征是指礦體厚度、品位等標(biāo)志變化的數(shù)量規(guī)律性。按其屬性可劃分為礦體幾何特征、空間特征、統(tǒng)計(jì)特征和結(jié)構(gòu)特征等4類。比如,盡管礦產(chǎn)有多種多樣,但礦石有用組分品位的統(tǒng)計(jì)分布卻服從正態(tài)分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布等有限的幾種分布律。從它們的分布特征可以分析判斷其成因特點(diǎn),而且各類數(shù)學(xué)特征還具有不同的勘探效應(yīng)。研究地質(zhì)作用中的各種因素及其相互關(guān)系,建立地質(zhì)過(guò)程的數(shù)學(xué)模型。如
4、盆地沉積過(guò)程的數(shù)學(xué)模型,地層剖面的計(jì)算機(jī)模擬,巖漿結(jié)晶過(guò)程的馬爾柯夫鏈分析等。研究適合地質(zhì)任務(wù)和地質(zhì)數(shù)據(jù)特點(diǎn)的數(shù)學(xué)分析方法,建立地質(zhì)工作方法的數(shù)學(xué)模型。論文寫(xiě)作,C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)。例如,對(duì)于地質(zhì)分類問(wèn)題,可根據(jù)研究對(duì)象的多種定量指標(biāo),建立聚類分析或判別分析的數(shù)學(xué)模型,對(duì)所研究的地質(zhì)對(duì)象進(jìn)行分類或判別。又如針對(duì)大量的描述性的地質(zhì)資料,通常可將其轉(zhuǎn)化為01變量,建立各種二態(tài)變量的多元分析模型(邏輯信息模型、特征分析模型、數(shù)量化理論模型等),以解決地質(zhì)成因分析和成礦遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)等各類地質(zhì)問(wèn)題。論文寫(xiě)作,C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)。1.2 數(shù)學(xué)地質(zhì)的教學(xué)方法數(shù)學(xué)地質(zhì)的教學(xué)方法可概括為:數(shù)學(xué)模型法。應(yīng)用最廣泛的是各種多元
5、統(tǒng)計(jì)模型。例如用于地質(zhì)成因研究的因子分析、對(duì)應(yīng)分析、非線性映射分析、典型相關(guān)分析;用于研究地質(zhì)空間變化趨勢(shì)的趨勢(shì)面分析和時(shí)間序列分析方法等。概率法則和定量準(zhǔn)則。由于地質(zhì)對(duì)象是在廣闊的空間、漫長(zhǎng)的時(shí)間和復(fù)雜的介質(zhì)環(huán)境中形成發(fā)展和演變的,因此地質(zhì)現(xiàn)象在很大程度上受概率法則支配,且具有特定的數(shù)量規(guī)律性,這就要求數(shù)學(xué)地質(zhì)研究必須遵循和自覺(jué)運(yùn)用概率法則和定量準(zhǔn)則。同時(shí),地質(zhì)觀測(cè)結(jié)果不可避免地帶有抽樣代表性誤差,因此對(duì)各種觀測(cè)結(jié)果或研究結(jié)論都要做出可靠概率的估計(jì)和精度評(píng)價(jià)。以礦產(chǎn)定量預(yù)測(cè)為例,不僅要求確定成礦遠(yuǎn)景區(qū)的空間位置,而且應(yīng)給出可能發(fā)現(xiàn)礦床的個(gè)數(shù)及規(guī)模,發(fā)現(xiàn)礦床的概率,查明找礦統(tǒng)計(jì)標(biāo)志的信息量、找
6、礦概率及有利成礦的數(shù)值區(qū)間等。數(shù)學(xué)地質(zhì)的主要研究手段是電子計(jì)算機(jī)技術(shù),其中包括:地質(zhì)過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬,該項(xiàng)技術(shù)可以彌補(bǔ)物理模型法和實(shí)驗(yàn)地質(zhì)學(xué)法的不足;建立地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)和地質(zhì)專家系統(tǒng),以便充分發(fā)掘和利用信息資源和專家經(jīng)驗(yàn);計(jì)算機(jī)地質(zhì)制圖;地質(zhì)多元統(tǒng)計(jì)計(jì)算及其他科學(xué)計(jì)算。2數(shù)值分析的教學(xué)內(nèi)容及方法數(shù)值分析(numericalanalysis)是研究分析用計(jì)算機(jī)求解數(shù)學(xué)計(jì)算問(wèn)題的數(shù)值計(jì)算方法及其理論的學(xué)科,是數(shù)學(xué)的一個(gè)分支,它以數(shù)字計(jì)算機(jī)求解數(shù)學(xué)問(wèn)題的理論和方法為研究對(duì)象。為計(jì)算數(shù)學(xué)的主體部分。2.1 數(shù)值分析的教學(xué)內(nèi)容運(yùn)用數(shù)值分析解決問(wèn)題的過(guò)程:實(shí)際問(wèn)題數(shù)學(xué)模型數(shù)值計(jì)算方法程序設(shè)計(jì)上機(jī)計(jì)算求出結(jié)果。
7、數(shù)值分析的教學(xué)內(nèi)容包括插值法,函數(shù)逼近,曲線擬和,數(shù)值積分,數(shù)值微分,解線性方程組的直接方法,解線性方程組的迭代法,非線性方程求根,常微分方程的數(shù)值解法。論文寫(xiě)作,C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)。數(shù)值分析具有如下特點(diǎn):第一,面向計(jì)算機(jī)。第二,有可靠的理論分析。第三,要有好的計(jì)算復(fù)雜性。論文寫(xiě)作,C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)。第四,要有數(shù)值實(shí)驗(yàn)。第五,要對(duì)算法進(jìn)行誤差分析。2.2 數(shù)值分析的教學(xué)方法根據(jù)數(shù)值分析的特點(diǎn),教學(xué)時(shí)首先要注意掌握方法的基本原理和思想,要注意方法處理的技巧及其與計(jì)算機(jī)的結(jié)合,要重視誤差分析、收斂性及穩(wěn)定性的基本理論;其次,要通過(guò)例子,學(xué)習(xí)使用各種數(shù)值方法解決實(shí)際計(jì)算問(wèn)題;最后,為了掌握數(shù)值分析的內(nèi)容,
8、還應(yīng)做一定數(shù)量的理論分析與計(jì)算練習(xí),由于數(shù)值分析內(nèi)容包括了微積分、代數(shù)、常微分方程的數(shù)值方法,學(xué)生必須掌握好這幾門(mén)課的基本內(nèi)容才能學(xué)好這一課程。3C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容及方法C語(yǔ)言是一種計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。論文寫(xiě)作,C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)。它既有高級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn),又具有匯編語(yǔ)言的特點(diǎn)。它可以作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)語(yǔ)言,編寫(xiě)工作系統(tǒng)應(yīng)用程序,也可以作為應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言,編寫(xiě)不依賴計(jì)算機(jī)硬件的應(yīng)用程序。因此,它的應(yīng)用范圍廣泛。3.1 C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)主要有兩方面教學(xué)內(nèi)容:一是學(xué)習(xí)和掌握C語(yǔ)言的基本規(guī)則;二是掌握程序設(shè)計(jì)的方法和編程技巧?!耙?guī)則”和“方法”即語(yǔ)言和算法,是本課程的兩條主線,二者不
9、可偏廢其一。從一定意義上說(shuō),“方法”更重要,因?yàn)樗浅绦虻撵`魂。一旦掌握,有助于學(xué)生更快、更好地學(xué)習(xí)和使用其他的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。3.2 C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的教學(xué)方法C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,對(duì)C語(yǔ)言初學(xué)者而言,除了要學(xué)習(xí)、熟記C語(yǔ)言的一些語(yǔ)法規(guī)則外,更重要的是多讀程序、多動(dòng)手編寫(xiě)程序。學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的一般規(guī)律是:先模仿,然后在模仿的基礎(chǔ)上改進(jìn),在改進(jìn)的基礎(chǔ)上提高。做到善于思考,勤于練習(xí),邊學(xué)邊練,舉一反三,學(xué)會(huì)“小題大做”,一題多解,這樣,才能成為一個(gè)優(yōu)秀的C程序員。4瓦斯危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)地質(zhì)軟件的開(kāi)發(fā)瓦斯危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)包括瓦斯含量預(yù)測(cè)、瓦斯涌出量預(yù)測(cè)和瓦斯突出預(yù)測(cè)。在利用數(shù)學(xué)地質(zhì)技術(shù)進(jìn)行瓦斯危
10、險(xiǎn)性預(yù)測(cè)時(shí),需要進(jìn)行大量的計(jì)算工作,一般要求用計(jì)算機(jī)完成其數(shù)學(xué)建模和未采區(qū)預(yù)測(cè)工作。隨著計(jì)算機(jī)軟硬件和可視化技術(shù)的發(fā)展,編制高速、高效、準(zhǔn)確、靈活、用戶界面友善的數(shù)學(xué)地質(zhì)預(yù)測(cè)軟件,是瓦斯地質(zhì)研究向定量化發(fā)展的需要。論文寫(xiě)作,C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)。4.1 數(shù)學(xué)地質(zhì)模型的建立瓦斯含量預(yù)測(cè)和瓦斯涌出量預(yù)測(cè)采用回歸分析建立數(shù)學(xué)模型,即通過(guò)規(guī)定因變量和自變量來(lái)確定變量之間的因果關(guān)系,建立回歸模型,并根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)求解模型的各個(gè)參數(shù),然后評(píng)價(jià)回歸模型是否能夠很好的擬合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù);如果能夠很好的擬合,則可以根據(jù)自變量作進(jìn)一步預(yù)測(cè)。瓦斯突出預(yù)測(cè)采用判別分析建立數(shù)學(xué)模型,即按照一定的判別準(zhǔn)則,建立一個(gè)或多個(gè)判別函數(shù),用
11、研究對(duì)象的大量資料確定判別函數(shù)中的待定系數(shù),并計(jì)算判別指標(biāo)。據(jù)此即可確定某一樣本屬于何類。4.2 數(shù)學(xué)模型的求解對(duì)建立的數(shù)學(xué)模型,采用迭代法對(duì)線性方程組進(jìn)行求解,即利用計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度快、適合做重復(fù)性操作的特點(diǎn),讓計(jì)算機(jī)對(duì)一組指令(或一定步驟)進(jìn)行重復(fù)執(zhí)行,在每次執(zhí)行這組指令(或這些步驟)時(shí),都從變量的原值推出它的一個(gè)新值。4.3 數(shù)學(xué)地質(zhì)軟件的開(kāi)發(fā)采用C語(yǔ)言編寫(xiě)計(jì)算機(jī)程序,開(kāi)發(fā)數(shù)學(xué)地質(zhì)軟件。瓦斯危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)軟件的操作較為簡(jiǎn)便,功能較為齊全。在軟件主界面菜單欄的菜單項(xiàng)下面,可分別進(jìn)入瓦斯含量預(yù)測(cè),瓦斯涌出量預(yù)測(cè)、瓦斯突出預(yù)測(cè)的對(duì)話框模塊。在對(duì)話框里分別輸入變量數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)文件,運(yùn)行數(shù)據(jù)文件,按下詳細(xì)資料或判別結(jié)果按鈕,可以查看運(yùn)算結(jié)果。按下預(yù)測(cè)未知單元按鈕可進(jìn)入預(yù)測(cè)對(duì)話框。5結(jié)論1)對(duì)數(shù)學(xué)地質(zhì)、數(shù)值分析、C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容及方法的研究為解決地質(zhì)問(wèn)題提供了便利途徑。2)瓦斯危險(xiǎn)性數(shù)學(xué)地質(zhì)
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