第03講計(jì)算機(jī)地質(zhì)學(xué)---地質(zhì)信息管理概論(43頁(yè))

1、3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論西安科技大學(xué)西安科技大學(xué)主講：薛喜成主講：薛喜成 計(jì)算機(jī)地質(zhì)學(xué)計(jì)算機(jī)地質(zhì)學(xué)3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論3.1 地質(zhì)信息概述地質(zhì)信息概述3.2 地質(zhì)信息預(yù)處理地質(zhì)信息預(yù)處理3.3 地質(zhì)信息系統(tǒng)開發(fā)地質(zhì)信息系統(tǒng)開發(fā)3.4 地質(zhì)資料信息化管理地質(zhì)資料信息化管理主要內(nèi)容主要內(nèi)容3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論3.1 地質(zhì)信息概述地質(zhì)信息概述3.1.1 地質(zhì)信息的特點(diǎn)地質(zhì)信息的特點(diǎn) （1）來(lái)源廣泛）來(lái)源廣泛 參考文獻(xiàn)查詢，野外實(shí)地觀測(cè)，地質(zhì)勘探手段，室內(nèi)化驗(yàn)分析，航空遙感等。地質(zhì)信息不僅僅是單一學(xué)科信息反映，而是與交叉學(xué)科、相關(guān)學(xué)科發(fā)展緊密相關(guān)。 （2）信

2、息量龐大）信息量龐大 來(lái)源廣，內(nèi)容多，調(diào)查與勘探項(xiàng)目多，隨時(shí)間變化，積累時(shí)間長(zhǎng)，信息量大而分散。3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論 （3）數(shù)據(jù)類型多）數(shù)據(jù)類型多 定性描述性信息，半定量數(shù)據(jù)，定量數(shù)據(jù)，圖形信息，圖像顯示，聲音信息，物理信號(hào)。 （4）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜 二維、三維、四維（時(shí)間維）、分形、空間數(shù)據(jù)、多層次、多因素、多結(jié)構(gòu)。 3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論 （5）數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式豐富）數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式豐富 多媒體特色，文字、字母、數(shù)字、表格、圖形、圖像、視頻、物理信號(hào)，地質(zhì)信息傳遞方式多樣化。 （6）數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性）數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性 地學(xué)信息既有單個(gè)具有隨機(jī)性，整體上具有統(tǒng)

3、計(jì)意義上的規(guī)律性。 3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論3.1.2 地質(zhì)信息的分類地質(zhì)信息的分類 （1）定性信息）定性信息 描述性的記錄文字，陳述性的內(nèi)容。例如巖石性質(zhì)、礦物結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造類型，在進(jìn)行計(jì)算機(jī)處理時(shí)需要對(duì)其進(jìn)行數(shù)字化，一般用名義型數(shù)據(jù)來(lái)表示。 3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論3.1.2 地質(zhì)信息的分類地質(zhì)信息的分類 （2）定量信息）定量信息 以阿拉伯?dāng)?shù)字形式表示地質(zhì)數(shù)據(jù)資料，具體包括兩小類： 間隔型數(shù)據(jù)間隔型數(shù)據(jù) 沒(méi)有自然0值，即0只是一個(gè)數(shù)并非沒(méi)有，這種可以是正數(shù)可以是負(fù)數(shù)，例如溫度、海拔； 比例型數(shù)據(jù)比例型數(shù)據(jù) 這種數(shù)據(jù)具有最完整的數(shù)量概念，例如斷層長(zhǎng)度、地層厚度、金的含

4、量，這類數(shù)據(jù)一般為正數(shù)。3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論3.1.2 地質(zhì)信息的分類地質(zhì)信息的分類 （3）半定量信息）半定量信息 表面上為定量數(shù)據(jù)，實(shí)際上主要是定性含義，比如礦物的硬度、地震的震級(jí)。 （4）圖形與圖像信息）圖形與圖像信息 數(shù)字化儀，數(shù)字化、離散化，失量化。3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論3.1.3 地質(zhì)信息獲取和質(zhì)量分析地質(zhì)信息獲取和質(zhì)量分析 （1）地質(zhì)信息的屬性）地質(zhì)信息的屬性 地質(zhì)信息一般有兩重屬性，即： 地質(zhì)變量：描述某一地學(xué)特征的指標(biāo)（評(píng)價(jià)指標(biāo)），m； 樣品：獲得了變量觀測(cè)值的時(shí)間、地點(diǎn)和實(shí)體，n。 由此組成“樣品變量矩陣”：關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)（關(guān)系、二維表）、這是數(shù)據(jù)

5、處理的基礎(chǔ)和起點(diǎn)。3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論 （2）地質(zhì)變量選擇原則）地質(zhì)變量選擇原則 變量可數(shù)字化，便于后續(xù)程序的定量處理。 變量值易于獲取，可操作性強(qiáng)，地質(zhì)變量在研究區(qū)全區(qū)容易獲得。 盡可能選擇較多的環(huán)境變量，再利用相關(guān)分析和關(guān)聯(lián)分析等數(shù)學(xué)處理辦法對(duì)變量進(jìn)行篩選。 盡量選擇靈敏度高的變量，不要忘記靈敏度高的重要變量。3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論 （3）地質(zhì)變量的取值方法）地質(zhì)變量的取值方法 前人資料收集與量化（文字資料，電子數(shù)據(jù)庫(kù)，圖件資料）。 測(cè)量法：野外實(shí)地觀測(cè)，野外統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)，顯微鏡下統(tǒng)計(jì)，便攜式儀器實(shí)測(cè)，在線監(jiān)測(cè)與自動(dòng)記錄儀（物理勘探），采樣室內(nèi)分析與測(cè)量（巖礦測(cè)試

6、）。 經(jīng)驗(yàn)判定法：對(duì)于專家來(lái)說(shuō)，人的經(jīng)驗(yàn)非常重要，多為定性結(jié)果。 綜合變量賦值法：將多個(gè)變量合成一個(gè)綜合變量，例如斷層影響系數(shù)。 圖形數(shù)字化3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論 （4）地質(zhì)信息的質(zhì)量分析）地質(zhì)信息的質(zhì)量分析 信息來(lái)源：信息來(lái)源單位、時(shí)間、條件、可信度、單位資質(zhì)。 信息精度：取決于研究問(wèn)題的任務(wù)和要求（便攜式儀器與臺(tái)式儀器精度不同，估計(jì)）。 信息的可比性：在同一個(gè)研究區(qū)內(nèi)，信息應(yīng)該具有可比性，監(jiān)測(cè)與分析方法是否為同一標(biāo)準(zhǔn)，否則可進(jìn)行分區(qū)研究，總結(jié)規(guī)律。 信息的代表性：是否為異常值。 信息統(tǒng)計(jì)分布特征：正態(tài)分布，對(duì)數(shù)分布。3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論3.2 地質(zhì)信息預(yù)處理地

7、質(zhì)信息預(yù)處理 為什么要對(duì)地學(xué)信息進(jìn)行預(yù)處理？因?yàn)楦鞣N地學(xué)信息來(lái)源廣泛，種類繁多，數(shù)據(jù)復(fù)雜，地質(zhì)變量的單位和數(shù)量級(jí)不一樣，要進(jìn)行各種數(shù)學(xué)處理，必須對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)處理。本節(jié)主要介紹幾種常用的和實(shí)用的數(shù)據(jù)與處理方法。3.2.1 異常值的剔除異常值的剔除 （1）什么是異常值？）什么是異常值？ 異常值是指一些不服從理想化分布和經(jīng)驗(yàn)分布的極少數(shù)的觀測(cè)值，有人將其稱為離群值、突出值、怪值、野值。3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論 （2）剔除異常值的辦法）剔除異常值的辦法 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。這種方法廣泛地用于各種比賽的綜合評(píng)分。 4準(zhǔn)則準(zhǔn)則 當(dāng)n10時(shí)，X4

8、以外的數(shù)據(jù)可認(rèn)為是異常值。其中：n為樣本數(shù)，為一系列數(shù)據(jù)的平均值，為一系列數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差，X4為一個(gè)閉區(qū)間。實(shí)際應(yīng)用時(shí)一般用樣本標(biāo)準(zhǔn)差S代替。3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論 原因：根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理： 對(duì)于正態(tài)總體，數(shù)據(jù)分布在x4以外的概率為0.01； 對(duì)于非正態(tài)對(duì)稱分布總體，數(shù)據(jù)分布在x4以外的概率為3（據(jù)高斯不等式）； 對(duì)于任意分布的總體，數(shù)據(jù)分布在x4以外的概率小于6（據(jù)切比雪夫不等式）。 注意事項(xiàng)：在剔除一個(gè)異常值之后，還要繼續(xù)用剔除準(zhǔn)則進(jìn)行檢驗(yàn)，直到?jīng)]有異常值時(shí)為止。3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論3.2.2 統(tǒng)一量綱變換統(tǒng)一量綱變換 （1）為什么要進(jìn)行統(tǒng)一量綱變換？）為什么要進(jìn)

9、行統(tǒng)一量綱變換？ 由于地質(zhì)變量的單位和數(shù)量級(jí)不同，甚至有時(shí)相差懸殊，直接應(yīng)用原始數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，由于某些變量值特別大，從而壓低了值較小變量的作用，為此必須對(duì)原始地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行各種變換，使其達(dá)到量綱統(tǒng)一。3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論3.2.2 統(tǒng)一量綱變換統(tǒng)一量綱變換 （2）統(tǒng)一量綱變換的方法）統(tǒng)一量綱變換的方法 標(biāo)準(zhǔn)化變換標(biāo)準(zhǔn)化變換 標(biāo)準(zhǔn)化變換之后，變量的平均數(shù)為0，方差為1。標(biāo)準(zhǔn)化變換實(shí)現(xiàn)了將服從正態(tài)分布的數(shù)據(jù)變成了服從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的數(shù)據(jù)。3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論 極差變換極差變換 又叫規(guī)格化變換、正規(guī)化變換。極差變換之后，變量的最大值為1，最小值為0，變量值介于0-1之間。

10、當(dāng)變量不服從正態(tài)分布時(shí)，可以采用極差變換 。3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論 均勻化變換均勻化變換 均勻化變換之后，變量的數(shù)學(xué)期望為1，即變量數(shù)據(jù)在1的附近波動(dòng)。當(dāng)變量不服從正態(tài)分布時(shí)，可以采用均勻化變換。 。3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論3.2.3 正態(tài)變換正態(tài)變換 （1）什么是正態(tài)變換？）什么是正態(tài)變換？ 正態(tài)變換是指將不服從正態(tài)分布的數(shù)據(jù)變換成符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)。 （2）正態(tài)變換的方法）正態(tài)變換的方法 角變換：角變換：包括反正弦變換和反余弦變換。將左偏或右偏的不對(duì)稱分布變成近于正態(tài)分布。3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論 平方根變換平方根變換 將右偏的不對(duì)稱分布變?yōu)檎龖B(tài)分布。

11、平方根變換適用于服從泊松分布的離散型變量。 C為常數(shù)，其作用可以使離散的變量趨于連續(xù)，C較越大時(shí)，這種效果愈明顯。 對(duì)數(shù)變換對(duì)數(shù)變換 適用于服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布的數(shù)據(jù)。 C為常數(shù)，其作用可以防止對(duì)0或負(fù)數(shù)取對(duì)數(shù)。3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論3.2.4 線性變化線性變化 （1）什么是線性變換？）什么是線性變換？ 將環(huán)境變量之間的非線性相關(guān)關(guān)系轉(zhuǎn)變成易于處理的線性相關(guān)關(guān)系。 （2）線性變換的類型）線性變換的類型3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論 雙曲線變成直線雙曲線變成直線3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論 冪函數(shù)曲線變成直線冪函數(shù)曲線變成直線3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論 指數(shù)曲線

12、變成直線（兩種情況）指數(shù)曲線變成直線（兩種情況）3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論 對(duì)數(shù)函數(shù)曲線變成直線對(duì)數(shù)函數(shù)曲線變成直線3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論 S形曲線變成直線形曲線變成直線3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論 拋物線變成直線拋物線變成直線3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論3.2.5 地質(zhì)變量類型的變換地質(zhì)變量類型的變換 （1）定量數(shù)據(jù)變?yōu)槎ㄐ詳?shù)據(jù)）定量數(shù)據(jù)變?yōu)槎ㄐ詳?shù)據(jù) 給出定量分界值，將地質(zhì)變量分段分級(jí)，從而轉(zhuǎn)變成定性數(shù)據(jù)。 （2）定性數(shù)據(jù)變?yōu)槎繑?shù)據(jù)）定性數(shù)據(jù)變?yōu)槎繑?shù)據(jù) 文字和圖形圖像信息變成了數(shù)字化信息。3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)

13、信息管理概論3.3 地質(zhì)信息系統(tǒng)開發(fā)地質(zhì)信息系統(tǒng)開發(fā) 屬于Visual FoxPro 6.0 中相關(guān)內(nèi)容。3.3.1 工作文件夾工作文件夾3.3.2 設(shè)置默認(rèn)工作目錄設(shè)置默認(rèn)工作目錄3.3.3 建立項(xiàng)目建立項(xiàng)目 （1）數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)庫(kù)（數(shù)據(jù)庫(kù)表（索引-關(guān)系）、本地視圖、遠(yuǎn)程視圖）、自由表、查詢 （2）文檔：表單、報(bào)表、標(biāo)簽 （3）類：對(duì)象 （4）代碼：程序 （5）其他：菜單、文本文件、其它文件3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論3.3.4 軟件的編譯軟件的編譯3.3.5 制作安裝盤（打包）制作安裝盤（打包）3.3.6 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)一般開發(fā)過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)一般開發(fā)過(guò)程 （1）需求分析 （2）數(shù)據(jù)分析-數(shù)

14、據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)（總體設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)建立數(shù)據(jù)庫(kù)） （3）功能分析應(yīng)用程序設(shè)計(jì)（總體設(shè)計(jì)-詳細(xì)設(shè)計(jì)代碼實(shí)現(xiàn)模塊測(cè)試） （4）系統(tǒng)測(cè)試（連調(diào)） （5）系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論3.3.7 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的一般功能數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的一般功能 （1）數(shù)據(jù)采集、輸入與編輯 （2）數(shù)據(jù)查詢 （3）數(shù)據(jù)提取 （4）統(tǒng)計(jì)分析 （5）繪圖 （6）報(bào)表輸出3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論3.4 地質(zhì)資料的信息化管理地質(zhì)資料的信息化管理3.4.1 地質(zhì)資料管理現(xiàn)狀地質(zhì)資料管理現(xiàn)狀 傳統(tǒng)的地質(zhì)資料檔案管理工作，其主要任務(wù)在于收集資料以及保存、保管資料。資料檔案利用工作只是被動(dòng)等待用戶上門查詢。資料檔案保存方式

15、則為傳統(tǒng)的紙介質(zhì)檔案排架式管理。存在諸多弊端：一是紙介質(zhì)存儲(chǔ)方式占用空間大；二是對(duì)存放環(huán)境要求高；三是紙介質(zhì)易老化、易磨損，造成原始數(shù)據(jù)的大量丟失；四是資料檔案管理方式落后，技術(shù)上不能實(shí)現(xiàn)信息共享，給用戶查詢?cè)斐芍T多不便。3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論3.4.2 地質(zhì)資料信息化管理的必要性地質(zhì)資料信息化管理的必要性 國(guó)務(wù)院第349號(hào)令地質(zhì)資料管理?xiàng)l例中明確提出國(guó)家建立地質(zhì)資料信息系統(tǒng)。國(guó)土資源部也要求省級(jí)地質(zhì)資料館藏機(jī)構(gòu)，要按照信息化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的標(biāo)準(zhǔn)，配備必要的硬件設(shè)施及軟件平臺(tái)，以保障地質(zhì)資料數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)的基本需要。為推進(jìn)地質(zhì)資料管理現(xiàn)代化進(jìn)程，保護(hù)地質(zhì)資料原件，充分利用寶貴

16、的資料資源，挖掘其潛在的巨大效益和價(jià)值，提高地質(zhì)資料管理和服務(wù)水平，給政府和社會(huì)及時(shí)提供資料查詢服務(wù)，地質(zhì)資料信息化建設(shè)勢(shì)在必行。3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論3.4.3 地質(zhì)資料的信息化建設(shè)地質(zhì)資料的信息化建設(shè) （1）系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)）系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo) 利用現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以局域網(wǎng)為依托，以“成果地質(zhì)資料目錄數(shù)據(jù)庫(kù)”為查詢手段，以“圖文地質(zhì)資料數(shù)據(jù)庫(kù)”的圖文成果數(shù)據(jù)為服務(wù)內(nèi)容，以電子閱覽室提供服務(wù)為目標(biāo)，建立完整的地質(zhì)資料信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)資料管理、用戶查詢、資料借閱、數(shù)據(jù)錄入的自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化，全面提高地質(zhì)資料信息化管理水平和服務(wù)保障能力。3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論 （2）系統(tǒng)建設(shè)

17、技術(shù)路線）系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)路線 系統(tǒng)采用INTERNET模式結(jié)構(gòu)，以TCP/IP協(xié)議為基礎(chǔ)，以Windows Server為服務(wù)器操作系統(tǒng)，選用SQL-Server作為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)。支撐軟件和控件包括Autodesk MapGuide Server、SuperMap IS、Microsoft SQL Server、圖像轉(zhuǎn)換控件LeadTool和SuperMap IS等。瀏覽器端的操作系統(tǒng)不限，只要具有IE瀏覽器即可，構(gòu)建統(tǒng)一、便利的網(wǎng)絡(luò)信息交換環(huán)境。3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論 （3）系統(tǒng)主要構(gòu)成）系統(tǒng)主要構(gòu)成 數(shù)據(jù)錄入平臺(tái)：數(shù)據(jù)錄入平臺(tái)：在任何系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)都是最重要的。數(shù)據(jù)錄入一定要標(biāo)準(zhǔn)化

18、，利用計(jì)算機(jī)、掃描儀、錄像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等輸入設(shè)備，將海量的紙介質(zhì)資料以數(shù)字化、柵格及矢量格式，形成電子文檔入庫(kù)存儲(chǔ)，并根據(jù)用戶需求對(duì)信息加以編輯、提取、輸出，以滿足用戶查詢借閱等需要。 系統(tǒng)管理平臺(tái)：系統(tǒng)管理平臺(tái)：系統(tǒng)管理員通過(guò)域名服務(wù)器，對(duì)各工作站進(jìn)行管理和授權(quán)，用戶按需求在其權(quán)限范圍內(nèi)查詢、借閱、使用地質(zhì)資料數(shù)據(jù)信息。系統(tǒng)管理員能夠增加、刪除和修改全部用戶的信息，辦理借閱手續(xù)。3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論 查詢借閱平臺(tái)：查詢借閱平臺(tái)：資料查詢平臺(tái)，可以根據(jù)報(bào)告名稱、報(bào)告形成單位、提交時(shí)間、工作開展地點(diǎn)、項(xiàng)目類別等關(guān)鍵詞進(jìn)行組合查詢，分類統(tǒng)計(jì)、打印等；可以根據(jù)借閱人員提交的查詢請(qǐng)求授權(quán)閱覽，借閱者通過(guò)查詢系統(tǒng)，查到要借閱的資料檔案號(hào)，由查閱管理員授權(quán)進(jìn)行資料借閱。3 地質(zhì)信息管理概論地質(zhì)信息管理概論 光盤閱讀平臺(tái)：光盤閱讀平臺(tái)：通過(guò)光盤閱讀平臺(tái)，閱者可全文查閱地質(zhì)報(bào)告。由于受計(jì)算機(jī)硬件和軟件的限制，大型彩圖在工作站中無(wú)法全幅閱覽。但是在圖文地質(zhì)資料中，大圖