Основы геоинформатики

Градиент это характеристика, которая оценивает скорость изменения признака по площади. В геологическом смысле аномалии градиента представляют собой зоны наиболее резкого изменения признака по площади, что так же позволяет картировать зоны перераспределения и, следовательно, проявленность наложенного процесса, нарушающего сингенетическое равномерное распределение геохимического элемента.

Расчёт градиента признака в статистическом окне сомасштабном прогнозируемому рудному объекту осуществляется с помощью системы программ Geo.s.p. (функции GR.) по формуле:

G = Sокна /Sтренд,

где Sокна - площадь окна сглаживания; Sтренд - площадь рельефа тренда в окне сглаживания.

Сложение аномальностей значений дисперсии и градиента геохимического поля увеличивает разрешающую способность метода, который позволяет оценить суммарную степень перераспределения геохимического поля как показатель оценки участия геохимического элемента в наложенном процессе.

Оценка аномальности поля

Оценка аномальности признака с заданной вероятностью рассчитывается в системе программ Geo.s.p.(функция T) по формуле критерия Стьюдента:

T = xi - xср / у

где xi - среднее значения параметра в окне сглаживания, сомасштабном прогнозируемому объекту; xср - среднее значения параметра в окне сглаживания, сомасштабном предыдущему иерархическому уровню; у - значение среднеквадратичного отклонения данного параметра, рассчитанного в статистическом окне предыдущего иерархического уровня.

Полученные результаты показывают во сколько раз надфоновые превышения оцениваемого параметра в окне сомасштабном прогнозируемому объекту больше (или меньше) среднеквадратичного отклонения данного параметра, рассчитанного в статистическом окне предыдущего иерархического уровня, т.е. фоновых значений среднеквадратичного отклонения.

Кроме того, оценка аномальности поля может осуществляться с помощью функции Пахомова для оценки фрактальной характеристики аномальности в системе программ Geo.s.p. (функция DR).

Оценка конкордантности (совпадения) аномалий выявленных различными методами

Целью операции является оценка степени совпадения аномалий различных элементов или различных параметров одного элемента между собой. Совпадение аномалий различных элементов выявляет участки проявленности геохимического процесса, в котором участвуют оба этих элемента, что указывает на их генетическую связь и, следовательно, на одинаковые условия формирования их повышенных концентраций.

Для оценки конкордантности в статистическом окне адекватном иерархическому уровню исследований рассчитывается коэффициент парной корреляции как произведение аномальностей сглаженных геохимических полей двух элементов или аномальности сглаженного поля и аномальности дисперсии одного элемента. Работа выполняется в программе Surfer 10

Методы выявления зон привноса геохимического поля

Для получения объективной оценки аномальности геохимического поля необходимо выявить зоны совпадения аномально высоких значений содержания геохимического поля и зон проявленности наложенных процессов, связанных с перераспределением геохимического фона. Выявленные зоны будут представлять собой ореолы привноса геохимического элемента, что может рассматриваться как признак рудоносности, связанный с наложенными гидротермальными процессами. Данный показатель рассчитывается как сумма аномальностей дисперсии, градиента и сглаженных значений содержания геохимического поля.

Таким образом, мы выделим аномалии высокой степени перераспределения геохимического поля на фоне аномалий абсолютных значений признака. Полученные аномалии оконтуриваются по изолиниям значений с заданной вероятностью, как площади потенциальной рудоносности. Сложение и визуализация результатов осуществляется с помощью программы Surfer.

Методы выявление зон выноса геохимического поля

Для объективного выявления ореолов выноса в пределах геохимического поля необходимо оконтурить зоны совпадения аномально низких значений геохимического поля и аномалий перераспределения геохимического фона.

Выявленные зоны будут представлять собой ореолы выноса геохимического элемента, что может рассматриваться как признак проявленности метасоматического или гидротермального процесса. Данный показатель рассчитывается как разность аномальностей дисперсии или градиента и сглаженных значений содержания геохимического поля.

Таким образом, выделяются аномалии высокой степени перераспределения геохимического поля на фоне аномально низких значений признака. Полученные аномалии оконтуриваются по изолиниям значений этого показателя с заданной вероятностью. Операция выполняется в программе Surfer 10 (функция Math).

5.Аппаратные средства геоинформатики

пространственный геоинформационный обработка

Технические компоненты геоинформационной системы могут различаться в зависимости от её назначения. В базовую комплектацию входят следующие приборы: компьютер (универсальный центральный процессор), связанный с дисковой операционной системой; дигитайзер, сканер (устройство для перевода данных в цифровую форму и ввода их в компьютер); плоттер или принтер; универсальный дисплей для контроля и управления работой компьютера и периферийных устройств.

Первая ЭВМ появилась в 1939году, но не была востребована, ни в научной сфере, ни в индустрии. Автор разработки Джон Винсент Атанасов.

В конце сороковых - начале пятидесятых появились первые ЭВМ серийного производства.

Первый персональный компьютер (ПК) бол создан в 1981году сотрудниками фирмы IBM.

5.1 Устройство персонального компьютера

В настоящее время это системный блок, клавиатура, монитор, манипулятор типа мышь и различные периферийные устройства, которые подсоединяются к компьютеру для расширения его возможностей по вводу и выводу информации. Базовые технические средства ПК в целом определяются основными структурными компонентами: материнской или системной платой, процессором, оперативной памятью, видеосистемой, системным интерфейсом.

Системный блок ПК содержит:

Материнскую (системную) плату, через разъёмы которой соединяются в единое целое все части ПК.

Центральный микропроцессор - основное вычислительное устройство любого персонального компьютера, ответственное за процессы управления и вычисления.

Оперативную память (ОП), в которой располагаются программы, выполняемые компьютером (в момент их работы), и используемые данные. От размера ОП существенно зависит скорость работы ПК.

Электронные схемы (контролёры), управляющие работой различных устройств, входящих в компьютер (монитора, накопителей на магнитных и оптических дисках и т. п.).

Порты ввода-вывода, через которые ПК обменивается данными с внешними устройствами (принтерами, сканерами, плоттерами и т. п.).

Блок питания, который обеспечивает нужным уровнем электропитания отдельные блоки компьютера.

Материнская (системная) плата. Системная плата является своеобразным мостиком между двумя устройствами, составляющими основу ПК: процессором и оперативной памятью. Системная плата управляет регенерацией памяти, задаёт режим функционирования центрального процессора, формирует необходимые для работы напряжение и частоты.

Микропроцессор является цифровым обрабатывающим устройством, мозгом компьютера. Он выполняет команды программ и управляет ресурсами системы. Быстродействие компьютера во многом определяется частотой используемого микропроцессора.

Оперативная память (ОП) - одна из основных составляющих компьютера. Содержимое ОП постоянно изменяется и в момент выключения компьютера вся информация стирается.

В качестве внешних запоминающих устройств используются накопители на жёстких дисках (Hard Drive), оптических и магнитооптических дисках, стримеры и другие виды устройств.

Стримеры - это устройства для сохранения всей информации, находящейся на жёстком диске.

Жёсткие диски предназначены для постоянного хранения информации, используемой при работе с компьютером, программ операционной системы, постоянно применяемых пакетов, редакторов, документов и т. п.

Периферийные устройства ввода - клавиатура, мышь, дигитайзеры, сканеры и др.

Периферийные устройства вывода - принтер и графопостроитель (плоттер).

Контрольные вопросы

1. Технические средства ПК в базовой комплектации?

2. Состав системного блока ПК?

3. Когда и кем был создан первый ПК?

5.2 Программное обеспечение

Компьютерные программы представляют собой последовательность команд, выполняемых процессором, для реализации какой либо цели, например, построения картографического изображения.

5.3 Общая классификация программного обеспечения

Все программы принято разделять на системные, инструментарий программирования и прикладные. А ещё - вредоносные.

Системные программы используются для управления работой компьютера и называются операционными системами. Они обеспечивают функционирование и взаимосвязь всех компонентов компьютера, а так же предоставляют пользователю доступ к его аппаратным возможностям.

В структуру операционной системы входят следующие модули:

Базовый модуль, управляющий базовой системой.

Командный процессор, расшифровывающий и выполняющий команды.

Драйверы периферийных устройств.

Модули, обеспечивающие графический интерфейс.

На начальном этапе развития персональных компьютеров основной операционной системой была MS-DOS (Microsoft Disk Operation System)

В настоящее время при работе с персональными компьютерами в основном пользуются семейством операционных систем Microsoft Windows. К основным достоинствам операционных систем Microsoft Windows следует отнести:

Графический интерфейс.

Технология «подключай и работай» (Plug-and-Play).

Многозадачность.

Графический интерфейс построен на основе использования окон, выплывающих и контекстно-зависимых меню, пиктограмм, панелей инструментов и других графических элементов. Он ориентирован на преимущественное использование в работе манипулятора мышь.

Технология подключи и работай, позволяет без больших проблем подключить к компьютеру новое устройство, например, сканер. Компьютер при запуске проверит систему на наличие новых устройств и сам установит необходимый драйвер и выделит ресурсы.

Многозадачность позволяет загрузить в оперативную память сразу несколько приложений (например, электронные таблицы, ГИС, текстовый редактор).

Кроме операционных систем, к системным можно отнести программы:

Созданий копий используемой информации.

Проверка работоспособности устройств компьютера.

Выдача справочной информации о компьютере и др.

Для геоинформатики большой интерес представляет группа прикладных программ:

Текстовые редакторы (Microsoft Word, Word Perfect и др.).

Электронные таблицы (Excel, Quattro Pro и др.).

Системы управления базами данных (Oracle, DB2, Access и др.).

Пакеты статистической обработки (SAS, STATISTICA и др.).

Графические пакеты (Corel Draw, Adobe Photoshop, Power Point и др.).

Есть и другие, обучающие, издательские и пр. прикладные программы.

5.4 Геоинформационное программное обеспечение

Функциональные особенности программных средств ГИС определяются их ориентацией на обработку атрибутивной информации. Эти программы предназначены для сбора, ввода в машинную среду, обработки и представления полученной пространственной информации в форме различных, чаще картографических выходных документов.

Структурно программные средства ГИС включают: базовые программные средства, модули приложения и вспомогательные средства (утилиты).

Базовые программные средства позволяют осуществлять связь и отображение пространственной и атрибутивной информации, организацию запросов и поиска необходимых пространственных объектов, редактирование атрибутивной информации и т. п.

Модули приложения позволяют решать специализированные задачи:

· Вычисление расстояний в различных метриках.

· Вычисление плотности распределения линейных и точечных объектов.

· Интерполяция растра - вычисление значения параметра во всех ячейках растра по имеющимся в ограниченном числе данным.

· Расчёты по функциям статистики.

· Конвертация векторных данных в растровые и многие другие задачи.

Вспомогательные средства (утилиты) используются для выполнения необходимых операций без использования более дорогих базовых средств. К ним относятся: конвертеры, векторизаторы, растеризаторы и др.

Контрольные вопросы

1. Операционная система и модули, входящие в её состав?

2. Достоинства операционной системы Microsoft Windows?

3. Группа прикладных программ и их специализация?

4. Структура программных средств ГИС?

Список литературы

1.Алексеев Г.Н. Энергия и энтропия. Москва, Знания, 1978г. 192с.

2.Вентцель Е.С. Теория вероятностей. Москва, Наука, 1969г. 576с.

3.Каждан А.Б. Прогнозирование, поиски и разведка месторождений урана. Москва, Энергоатомиздат, 1983г. 232с.

4.Каждан А.Б. Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых. Москва, Недра, 1984г. 285с.

5.Количественное прогнозирование при региональных металлогенических исследованиях. Методические рекомендации. Гл. ред. Д.В. Рундквист. Ленинград, 1979г. 88с.

6.Кормилицын В.С. Рудные формации и процессы рудообразования (на примере Забайкалья). Ленинград, Недра, 1973г. 328с.

7.Никитин А.А. Статистические методы выделения геофизических аномалий. Москва, Недра, 1979г. 280с.

8.Мовшович Э.Б., Кнепель М.Н., Черкашин М.С. Формализация геологических данных для математической обработки. Москва, Недра, 1987г. 190с.

9.Пахомов В.И. “Методологические основы и принципы обработки геоинформации для целей прогнозирования и поисков месторождений полезных ископаемых”. Докторская диссертация. Москва,1990г.

10.Плющев Е.В., Шатов В.В. Геохимия и рудоносность гидротермально-метасоматических образований. Ленинград. Недра, 1985г. 247с.

11.Рудообразующие процессы и системы: Докл. сов. геологов на XXVIII сес. Междунар. геол. конгр. (Вашингтон, июль 1989) Москва, Наука, 1989г. 224с.

Размещено на Allbest.ru