地質(zhì)過程的計算機(jī)模擬

1、地質(zhì)過程的計算機(jī)模擬地質(zhì)過程的計算機(jī)模擬緒論緒論n地球科學(xué)與計算機(jī)科學(xué)的聯(lián)系地球科學(xué)與計算機(jī)科學(xué)的聯(lián)系n數(shù)字地質(zhì)科學(xué)數(shù)字地質(zhì)科學(xué)n計算機(jī)在地學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀計算機(jī)在地學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀n計算機(jī)在地學(xué)中的應(yīng)用領(lǐng)域計算機(jī)在地學(xué)中的應(yīng)用領(lǐng)域 n實例介紹實例介紹地球科學(xué)與計算機(jī)科學(xué)的聯(lián)系地球科學(xué)與計算機(jī)科學(xué)的聯(lián)系數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)采集與資料收集資料收集數(shù)據(jù)、資數(shù)據(jù)、資料整理料整理數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫處理解處理解釋分析釋分析研究人員研究人員或儀器或儀器數(shù)據(jù)文件數(shù)據(jù)文件數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫管理軟管理軟件件處理、解處理、解釋和分析釋和分析軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)繪圖系統(tǒng)繪圖系統(tǒng)或可視化或可視化系統(tǒng)系統(tǒng)地質(zhì)制圖地質(zhì)制圖數(shù)字地質(zhì)科學(xué)數(shù)字地質(zhì)科學(xué)

2、n學(xué)科屬性學(xué)科屬性n什么是數(shù)字地質(zhì)科學(xué)什么是數(shù)字地質(zhì)科學(xué)n數(shù)字地質(zhì)科學(xué)的主要研究方向數(shù)字地質(zhì)科學(xué)的主要研究方向?qū)W科屬性學(xué)科屬性n計算機(jī)在地學(xué)中的應(yīng)用是地學(xué)中的一個計算機(jī)在地學(xué)中的應(yīng)用是地學(xué)中的一個活躍的前沿研究領(lǐng)域。是信息技術(shù)與地活躍的前沿研究領(lǐng)域。是信息技術(shù)與地學(xué)的融合，目前正處于探索、發(fā)展階段。學(xué)的融合，目前正處于探索、發(fā)展階段。n數(shù)字地質(zhì)科學(xué)數(shù)字地質(zhì)科學(xué)n目前我校已建立了目前我校已建立了“數(shù)字地質(zhì)科學(xué)數(shù)字地質(zhì)科學(xué)”這一新的學(xué)科，它將逐步完善其理論這一新的學(xué)科，它將逐步完善其理論體系，研究方法和技術(shù)，形成一門地體系，研究方法和技術(shù)，形成一門地球科學(xué)領(lǐng)域中以信息技術(shù)為支撐的重球科學(xué)領(lǐng)域中以信

3、息技術(shù)為支撐的重要學(xué)科。要學(xué)科。什么是什么是“數(shù)字地質(zhì)科學(xué)數(shù)字地質(zhì)科學(xué)”n數(shù)字地質(zhì)科學(xué)是以現(xiàn)代地球科學(xué)的理論數(shù)字地質(zhì)科學(xué)是以現(xiàn)代地球科學(xué)的理論和方法為基礎(chǔ)，充分利用信息科學(xué)的理和方法為基礎(chǔ)，充分利用信息科學(xué)的理論和技術(shù)，研究地學(xué)信息提取、轉(zhuǎn)換、論和技術(shù)，研究地學(xué)信息提取、轉(zhuǎn)換、表示、存儲、管理、分析和可視化，以表示、存儲、管理、分析和可視化，以及建立地球科學(xué)定量模型和對地質(zhì)過程及建立地球科學(xué)定量模型和對地質(zhì)過程進(jìn)行數(shù)值模擬的綜合性學(xué)科。本學(xué)科是進(jìn)行數(shù)值模擬的綜合性學(xué)科。本學(xué)科是地球科學(xué)、信息科學(xué)和技術(shù)、數(shù)學(xué)、物地球科學(xué)、信息科學(xué)和技術(shù)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)等多個學(xué)科的交叉與融合。理學(xué)等多個學(xué)科的交叉與

4、融合。 什么是什么是“數(shù)字地質(zhì)科學(xué)數(shù)字地質(zhì)科學(xué)”n數(shù)字地質(zhì)科學(xué)是地質(zhì)學(xué)的未來發(fā)展方向，數(shù)字地質(zhì)科學(xué)是地質(zhì)學(xué)的未來發(fā)展方向，是使地質(zhì)學(xué)由定性走向定量，由二維走是使地質(zhì)學(xué)由定性走向定量，由二維走向三維，由靜態(tài)走向動態(tài)的關(guān)鍵。其理向三維，由靜態(tài)走向動態(tài)的關(guān)鍵。其理論基礎(chǔ)是定量地質(zhì)模型和地質(zhì)信息分析論基礎(chǔ)是定量地質(zhì)模型和地質(zhì)信息分析理論。數(shù)字地質(zhì)科學(xué)的研究目標(biāo)是實現(xiàn)理論。數(shù)字地質(zhì)科學(xué)的研究目標(biāo)是實現(xiàn)地質(zhì)數(shù)據(jù)的信息化、地質(zhì)信息分析的智地質(zhì)數(shù)據(jù)的信息化、地質(zhì)信息分析的智能化、地質(zhì)研究的定量化和可視化。數(shù)能化、地質(zhì)研究的定量化和可視化。數(shù)字地球科學(xué)研究對加深地球的形成演化、字地球科學(xué)研究對加深地球的形成演化

5、、生命起源、物質(zhì)組成、礦產(chǎn)資源形成分生命起源、物質(zhì)組成、礦產(chǎn)資源形成分布的認(rèn)識有著極其重要的意義。布的認(rèn)識有著極其重要的意義。什么是什么是“數(shù)字地質(zhì)科學(xué)數(shù)字地質(zhì)科學(xué)”n地質(zhì)資料的信息化和地質(zhì)信息分析的智地質(zhì)資料的信息化和地質(zhì)信息分析的智能化可以使地質(zhì)學(xué)家容易處理和分析數(shù)能化可以使地質(zhì)學(xué)家容易處理和分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)新的地質(zhì)事實和地質(zhì)規(guī)律。地?fù)?jù)，發(fā)現(xiàn)新的地質(zhì)事實和地質(zhì)規(guī)律。地質(zhì)研究的定量化和可視化能夠使地質(zhì)研質(zhì)研究的定量化和可視化能夠使地質(zhì)研究更加深入，是創(chuàng)造新的地質(zhì)理論的重究更加深入，是創(chuàng)造新的地質(zhì)理論的重要基礎(chǔ)。要基礎(chǔ)。n數(shù)字地質(zhì)科學(xué)定量化的數(shù)字地質(zhì)科學(xué)定量化的+ +智能化的智能化的+ +可可視

6、化的視化的+ +信息化的地質(zhì)學(xué)。信息化的地質(zhì)學(xué)。數(shù)字地質(zhì)科學(xué)的研究方向數(shù)字地質(zhì)科學(xué)的研究方向n定量地質(zhì)研究定量地質(zhì)研究n定量地質(zhì)研究是指利用地質(zhì)數(shù)據(jù)定量定量地質(zhì)研究是指利用地質(zhì)數(shù)據(jù)定量分析地質(zhì)特征之間和地質(zhì)特征及其成分析地質(zhì)特征之間和地質(zhì)特征及其成因之間內(nèi)在聯(lián)系，探索地質(zhì)演化規(guī)律因之間內(nèi)在聯(lián)系，探索地質(zhì)演化規(guī)律的過程。如變質(zhì)作用的的過程。如變質(zhì)作用的P-T-tP-T-t軌跡研究、軌跡研究、巖石圈熱結(jié)構(gòu)分析、盆地構(gòu)造定量分巖石圈熱結(jié)構(gòu)分析、盆地構(gòu)造定量分析、構(gòu)造應(yīng)力場分析、沉積相和高分析、構(gòu)造應(yīng)力場分析、沉積相和高分辨率層序地層學(xué)自動分析等。辨率層序地層學(xué)自動分析等。 n地質(zhì)建模地質(zhì)建模n地質(zhì)建

7、模是在綜合地質(zhì)研究的基礎(chǔ)上，利用地質(zhì)建模是在綜合地質(zhì)研究的基礎(chǔ)上，利用計算機(jī)圖形圖像技術(shù)，通過地質(zhì)模式量化，計算機(jī)圖形圖像技術(shù)，通過地質(zhì)模式量化，建立地質(zhì)體的空間參數(shù)、屬性參數(shù)和構(gòu)造框建立地質(zhì)體的空間參數(shù)、屬性參數(shù)和構(gòu)造框架等之間關(guān)系的過程。架等之間關(guān)系的過程。n沉積盆地綜合模型：沉積盆地綜合模型：通過綜合巖石、地層、通過綜合巖石、地層、構(gòu)造和深部地質(zhì)特征建立綜合盆地地質(zhì)模型。構(gòu)造和深部地質(zhì)特征建立綜合盆地地質(zhì)模型。n構(gòu)造模型：構(gòu)造模型： 在深入細(xì)致的構(gòu)造分析基礎(chǔ)上，在深入細(xì)致的構(gòu)造分析基礎(chǔ)上，建立構(gòu)造模型并在此基礎(chǔ)上利用計算機(jī)技術(shù)建立構(gòu)造模型并在此基礎(chǔ)上利用計算機(jī)技術(shù)恢復(fù)構(gòu)造演化歷史，推斷構(gòu)

8、造成因?；謴?fù)構(gòu)造演化歷史，推斷構(gòu)造成因。n礦體三維模型：礦體三維模型：利用描述礦體空間產(chǎn)狀的參利用描述礦體空間產(chǎn)狀的參數(shù)及礦體的其他屬性參數(shù)，建立礦體的三維數(shù)及礦體的其他屬性參數(shù)，建立礦體的三維可視化模型，并通過該模型剖析控制礦體的可視化模型，并通過該模型剖析控制礦體的地質(zhì)因素、礦體的成因等。地質(zhì)因素、礦體的成因等。 n地質(zhì)過程模擬地質(zhì)過程模擬n地質(zhì)過程模擬是根據(jù)地質(zhì)過程發(fā)生的物理化地質(zhì)過程模擬是根據(jù)地質(zhì)過程發(fā)生的物理化學(xué)原理，建立數(shù)學(xué)模型，用計算機(jī)模擬地質(zhì)學(xué)原理，建立數(shù)學(xué)模型，用計算機(jī)模擬地質(zhì)過程的演化過程，并以圖形方式動態(tài)顯示這過程的演化過程，并以圖形方式動態(tài)顯示這種演化過程。種演化過程。

9、n沉積過程模擬：沉積過程模擬：在流體運動的連續(xù)方程和動量方在流體運動的連續(xù)方程和動量方程基礎(chǔ)上模擬各種沉積環(huán)境的沉積物的搬運、沉程基礎(chǔ)上模擬各種沉積環(huán)境的沉積物的搬運、沉積和侵蝕過程，預(yù)測沉積相分布和盆地沉積構(gòu)型。積和侵蝕過程，預(yù)測沉積相分布和盆地沉積構(gòu)型。n盆地構(gòu)造充填過程模擬：盆地構(gòu)造充填過程模擬：綜合模擬控盆構(gòu)造的綜合模擬控盆構(gòu)造的演化、地殼沉降和沉積充填過程，建立沉積與構(gòu)演化、地殼沉降和沉積充填過程，建立沉積與構(gòu)造作用之間的關(guān)系。造作用之間的關(guān)系。n盆地地球動力學(xué)模擬：盆地地球動力學(xué)模擬：在盆地形成的動力學(xué)模型在盆地形成的動力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，模擬在盆地形成過程中盆地形態(tài)、巖的基礎(chǔ)上，模

10、擬在盆地形成過程中盆地形態(tài)、巖石圈溫度場變化、深部構(gòu)造作用和巖漿作用之間石圈溫度場變化、深部構(gòu)造作用和巖漿作用之間的關(guān)系。的關(guān)系。附：數(shù)學(xué)地質(zhì)附：數(shù)學(xué)地質(zhì)n數(shù)學(xué)地質(zhì)是數(shù)學(xué)地質(zhì)是2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代以來迅速形成年代以來迅速形成的一門邊緣學(xué)科。它是地質(zhì)學(xué)與數(shù)學(xué)及的一門邊緣學(xué)科。它是地質(zhì)學(xué)與數(shù)學(xué)及計算機(jī)科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物，目的是從量計算機(jī)科學(xué)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)問題。它的的方面研究和解決地質(zhì)科學(xué)問題。它的出現(xiàn)反映地質(zhì)學(xué)從定性的描述階段向定出現(xiàn)反映地質(zhì)學(xué)從定性的描述階段向定量研究發(fā)展的新趨勢，為地質(zhì)學(xué)開辟了量研究發(fā)展的新趨勢，為地質(zhì)學(xué)開辟了新的發(fā)展途徑。數(shù)學(xué)地質(zhì)方法的

11、應(yīng)用范新的發(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)的圍是極其廣泛的，幾乎滲透到地質(zhì)學(xué)的各個領(lǐng)域。目前數(shù)學(xué)地質(zhì)工作在國際上各個領(lǐng)域。目前數(shù)學(xué)地質(zhì)工作在國際上已經(jīng)有了比較普遍的開展，對某些地質(zhì)已經(jīng)有了比較普遍的開展，對某些地質(zhì)問題的研究取得了許多實際效果。問題的研究取得了許多實際效果。數(shù)學(xué)地質(zhì)的基本內(nèi)容或方法：數(shù)學(xué)地質(zhì)的基本內(nèi)容或方法：n地質(zhì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，其中常用的有：地質(zhì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，其中常用的有：趨勢面分析、回歸分析、因子分析、判趨勢面分析、回歸分析、因子分析、判別分析，聚類分析、典型相關(guān)分析、高別分析，聚類分析、典型相關(guān)分析、高斯斯克里格、時間序列分析、數(shù)字濾波克里

12、格、時間序列分析、數(shù)字濾波等；地質(zhì)過程的計算機(jī)模擬：地下水等；地質(zhì)過程的計算機(jī)模擬：地下水運動過程模擬，構(gòu)造斷裂的模擬，礦物運動過程模擬，構(gòu)造斷裂的模擬，礦物地球化學(xué)的模擬等；概率性數(shù)學(xué)模擬：地球化學(xué)的模擬等；概率性數(shù)學(xué)模擬：地層剖面的馬爾科夫過程模擬等；地地層剖面的馬爾科夫過程模擬等；地質(zhì)數(shù)據(jù)存儲、索取、自動處理和顯示：質(zhì)數(shù)據(jù)存儲、索取、自動處理和顯示：野外地質(zhì)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，礦產(chǎn)資源、地野外地質(zhì)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，礦產(chǎn)資源、地下水資源數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，各種專用地質(zhì)下水資源數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，各種專用地質(zhì)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，自動繪圖系統(tǒng)等。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，自動繪圖系統(tǒng)等。 信息技術(shù)與地球科學(xué)研究信息技術(shù)與地球科學(xué)研究

13、 n地球科學(xué)研究中信息技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀地球科學(xué)研究中信息技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀n信息技術(shù)在地球科學(xué)中主要應(yīng)用領(lǐng)域信息技術(shù)在地球科學(xué)中主要應(yīng)用領(lǐng)域n地理信息系統(tǒng)與數(shù)字地球地理信息系統(tǒng)與數(shù)字地球n人工智能與專家系統(tǒng)人工智能與專家系統(tǒng)n科學(xué)計算與可視化技術(shù)科學(xué)計算與可視化技術(shù)n知識發(fā)現(xiàn)與數(shù)據(jù)挖掘知識發(fā)現(xiàn)與數(shù)據(jù)挖掘n地質(zhì)建模與模擬地質(zhì)建模與模擬n地球科學(xué)教育地球科學(xué)教育地學(xué)中信息技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀地學(xué)中信息技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀n世界正在經(jīng)歷由世界正在經(jīng)歷由A A到到B B的轉(zhuǎn)變，即由原子的轉(zhuǎn)變，即由原子（AtomAtom）時代向比特（）時代向比特（BitBit）時代的轉(zhuǎn)）時代的轉(zhuǎn)變，計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的進(jìn)步在其中無變，計算

14、機(jī)科學(xué)與技術(shù)的進(jìn)步在其中無疑起著關(guān)鍵性作用。我們正在不斷地獲疑起著關(guān)鍵性作用。我們正在不斷地獲得數(shù)據(jù)，也不斷地獲得知識。得數(shù)據(jù)，也不斷地獲得知識?！霸鯓邮赵鯓邮占畔?、管理和使用信息將決定您的輸集信息、管理和使用信息將決定您的輸贏贏”。從。從2020世紀(jì)地球科學(xué)的發(fā)展歷程可世紀(jì)地球科學(xué)的發(fā)展歷程可以看到科學(xué)中的每一個重大發(fā)明及在地以看到科學(xué)中的每一個重大發(fā)明及在地學(xué)中的應(yīng)用，都推動了地球科學(xué)重大發(fā)學(xué)中的應(yīng)用，都推動了地球科學(xué)重大發(fā)現(xiàn)和重大進(jìn)步，信息技術(shù)在地球科學(xué)中現(xiàn)和重大進(jìn)步，信息技術(shù)在地球科學(xué)中的廣泛應(yīng)用無疑也會對地球科學(xué)的發(fā)展的廣泛應(yīng)用無疑也會對地球科學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動作用。產(chǎn)生巨大的

15、推動作用。國外地學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀國外地學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀n有許多大型地質(zhì)、地球物理等地學(xué)軟件開發(fā)公有許多大型地質(zhì)、地球物理等地學(xué)軟件開發(fā)公司或部門。在固體礦產(chǎn)勘探、石油勘探廣泛使司或部門。在固體礦產(chǎn)勘探、石油勘探廣泛使用計算機(jī)技術(shù)，有一些專門的職位與計算機(jī)在用計算機(jī)技術(shù)，有一些專門的職位與計算機(jī)在地學(xué)中的應(yīng)用有關(guān)，如數(shù)據(jù)分析員、專用軟件地學(xué)中的應(yīng)用有關(guān)，如數(shù)據(jù)分析員、專用軟件操作人員、操作人員、GISGIS，在一些研究機(jī)構(gòu)招聘一些具，在一些研究機(jī)構(gòu)招聘一些具有計算機(jī)應(yīng)用能力的研究人員。計算機(jī)在地學(xué)有計算機(jī)應(yīng)用能力的研究人員。計算機(jī)在地學(xué)中的應(yīng)用已取得許多重大的研究成果，如關(guān)于中的應(yīng)用已取得許多重大的

16、研究成果，如關(guān)于地球內(nèi)部對流的認(rèn)識，是近年來地學(xué)研究中的地球內(nèi)部對流的認(rèn)識，是近年來地學(xué)研究中的重大進(jìn)展之一，這一成果是由計算機(jī)模擬技術(shù)重大進(jìn)展之一，這一成果是由計算機(jī)模擬技術(shù)實現(xiàn)的。其他一些地學(xué)理論的進(jìn)步也是計算機(jī)實現(xiàn)的。其他一些地學(xué)理論的進(jìn)步也是計算機(jī)在地學(xué)研究中應(yīng)用的結(jié)果，如高分辨率地層學(xué)。在地學(xué)研究中應(yīng)用的結(jié)果，如高分辨率地層學(xué)。我國地學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀我國地學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀n信息技術(shù)在地球科學(xué)中的應(yīng)用重要表現(xiàn)之一是信息技術(shù)在地球科學(xué)中的應(yīng)用重要表現(xiàn)之一是軟件開發(fā)。我國在石油勘探開發(fā)中所使用的軟軟件開發(fā)。我國在石油勘探開發(fā)中所使用的軟件主要是依靠花費大量的資金進(jìn)口。我國所開件主要是依靠花費大

17、量的資金進(jìn)口。我國所開發(fā)的一些商品化軟件屈指可數(shù)：發(fā)的一些商品化軟件屈指可數(shù)：n如如MapGISMapGIS、SuperMapSuperMap、GeoStarGeoStar等。等。n存在的主要問題存在的主要問題: :n軟件商品化程度低、大型軟件缺乏。軟件商品化程度低、大型軟件缺乏。n缺乏能夠從事缺乏能夠從事“數(shù)字地質(zhì)科學(xué)數(shù)字地質(zhì)科學(xué)”研究的人才。研究的人才。n地學(xué)研究中的一項重要工作就是把所獲地學(xué)研究中的一項重要工作就是把所獲得的信息以一種直觀的方式表示出來。得的信息以一種直觀的方式表示出來?？梢暬梢暬且环N描述地表和地下地質(zhì)情況是一種描述地表和地下地質(zhì)情況的工具，利用該技術(shù)可以用三維的工具

18、，利用該技術(shù)可以用三維方式顯方式顯示構(gòu)造、油氣儲層參數(shù)的空間變化等地示構(gòu)造、油氣儲層參數(shù)的空間變化等地質(zhì)信息質(zhì)信息，利用一些特殊設(shè)備可以把觀察利用一些特殊設(shè)備可以把觀察者置入者置入虛擬虛擬三維三維空間空間中。中?？茖W(xué)可視化已科學(xué)可視化已受到許多地學(xué)領(lǐng)域研究者的高度重視。受到許多地學(xué)領(lǐng)域研究者的高度重視。構(gòu)造分析構(gòu)造分析不同巖相不同巖相在地下分在地下分布的布的3D3D視視圖圖孔隙度孔隙度3D3D分布的彩分布的彩色編碼圖色編碼圖人工智能與專家系統(tǒng)人工智能與專家系統(tǒng)n人工智能人工智能n人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)n遺傳算法遺傳算法n模式識別模式識別n專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)n知識發(fā)現(xiàn)知識發(fā)現(xiàn)n數(shù)據(jù)挖掘數(shù)據(jù)挖掘知

19、識發(fā)現(xiàn)和數(shù)據(jù)挖掘知識發(fā)現(xiàn)和數(shù)據(jù)挖掘n數(shù)據(jù)庫中的知識發(fā)現(xiàn)（數(shù)據(jù)庫中的知識發(fā)現(xiàn)（KDDKDD，Knowledge Knowledge Discovery in DatabaseDiscovery in Database）是數(shù)據(jù)庫技術(shù)和機(jī)）是數(shù)據(jù)庫技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)兩個領(lǐng)域的交叉學(xué)科。器學(xué)習(xí)兩個領(lǐng)域的交叉學(xué)科。KDDKDD是利用機(jī)器是利用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法學(xué)習(xí)的方法, ,從數(shù)據(jù)庫中識別出有效的、新穎的、從數(shù)據(jù)庫中識別出有效的、新穎的、潛在的、有用的以及最終可以理解為潛在的、有用的以及最終可以理解為模式模式的高的高級處理過程。它是通過從數(shù)據(jù)集中識別出模式級處理過程。它是通過從數(shù)據(jù)集中識別出模式來表示知識的。數(shù)

20、據(jù)挖掘是來表示知識的。數(shù)據(jù)挖掘是KDDKDD中的一個重要中的一個重要處理階段，數(shù)據(jù)挖掘可以從大量數(shù)據(jù)中提取出處理階段，數(shù)據(jù)挖掘可以從大量數(shù)據(jù)中提取出比數(shù)據(jù)本身更深層次的信息，因而可以用來對比數(shù)據(jù)本身更深層次的信息，因而可以用來對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。知識發(fā)現(xiàn)知識發(fā)現(xiàn)的主要步驟的主要步驟n1 1、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：包括數(shù)據(jù)選擇、凈化、推測、轉(zhuǎn)換、縮減。、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：包括數(shù)據(jù)選擇、凈化、推測、轉(zhuǎn)換、縮減。n2 2、數(shù)據(jù)挖掘：采用的技術(shù)有決策樹、分類、聚類、粗糙集、關(guān)、數(shù)據(jù)挖掘：采用的技術(shù)有決策樹、分類、聚類、粗糙集、關(guān)聯(lián)規(guī)則、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算子。數(shù)據(jù)挖掘根據(jù)聯(lián)規(guī)則、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算子。數(shù)據(jù)挖掘根據(jù)KD

21、DKDD的目標(biāo)，選取的目標(biāo)，選取相應(yīng)算法的參數(shù)，得到可能形成知識的模式模型。相應(yīng)算法的參數(shù)，得到可能形成知識的模式模型。n3 3、評估、解釋模式模型：上面得到的模式模型，需要評估以確、評估、解釋模式模型：上面得到的模式模型，需要評估以確定那些是有效的模式。定那些是有效的模式。n4 4、鞏固知識：用戶理解的、并被認(rèn)為是符合實際和有價值的模、鞏固知識：用戶理解的、并被認(rèn)為是符合實際和有價值的模式模型形成了知識。同時還要注意式模型形成了知識。同時還要注意對知識做一致性檢查，解決與對知識做一致性檢查，解決與以前得到的知識相互沖突以前得到的知識相互沖突、矛盾的地方，使知識得到鞏固。、矛盾的地方，使知識得

22、到鞏固。n5 5、運用知識：有兩種方法、運用知識：有兩種方法，（，（1 1）只需看知識本身所描述的結(jié)果只需看知識本身所描述的結(jié)果就可以對決策提供支持；就可以對決策提供支持；（2 2）要求對新的數(shù)據(jù)運用知識，由此要求對新的數(shù)據(jù)運用知識，由此可能產(chǎn)可能產(chǎn)生新的問題，還需要對知識做進(jìn)一步的優(yōu)化。生新的問題，還需要對知識做進(jìn)一步的優(yōu)化。模模 式式n數(shù)據(jù)挖掘的任務(wù)是從數(shù)據(jù)當(dāng)中發(fā)現(xiàn)模數(shù)據(jù)挖掘的任務(wù)是從數(shù)據(jù)當(dāng)中發(fā)現(xiàn)模式。模式按功能分為兩種：式。模式按功能分為兩種：預(yù)測型與預(yù)測型與描述型描述型。預(yù)測型模式是根據(jù)數(shù)據(jù)就可。預(yù)測型模式是根據(jù)數(shù)據(jù)就可以精確確定某種結(jié)果的模式；描述型以精確確定某種結(jié)果的模式；描述型模

23、式是對數(shù)據(jù)中存在的規(guī)則作一種描模式是對數(shù)據(jù)中存在的規(guī)則作一種描述，或根據(jù)數(shù)據(jù)的相似性進(jìn)行歸組。述，或根據(jù)數(shù)據(jù)的相似性進(jìn)行歸組。根據(jù)模式的作用可分六種根據(jù)模式的作用可分六種n1 1、分類模式分類模式：是一種分類函數(shù)，能夠把數(shù)據(jù)：是一種分類函數(shù)，能夠把數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)項映射到某個給定的類上。分類模集中的數(shù)據(jù)項映射到某個給定的類上。分類模式往往表現(xiàn)為一棵分類樹，根據(jù)數(shù)據(jù)的值從樹式往往表現(xiàn)為一棵分類樹，根據(jù)數(shù)據(jù)的值從樹根開始搜索，沿數(shù)據(jù)滿足的分支往上走。走到根開始搜索，沿數(shù)據(jù)滿足的分支往上走。走到樹葉就能確定類別。樹葉就能確定類別。n2 2、回歸模式回歸模式：回歸模式與分類模式相似，差：回歸模式與分類模

24、式相似，差別在于分類模式的預(yù)測值是離散的，回歸模式別在于分類模式的預(yù)測值是離散的，回歸模式的預(yù)測值是連續(xù)的。的預(yù)測值是連續(xù)的。n3 3、時間序列模式時間序列模式：根據(jù)數(shù)據(jù)隨時間變化的趨：根據(jù)數(shù)據(jù)隨時間變化的趨勢預(yù)測將來的值。勢預(yù)測將來的值。根據(jù)模式的作用可分六種根據(jù)模式的作用可分六種n4 4、聚類模式聚類模式：把數(shù)據(jù)分到不同的組中，組間：把數(shù)據(jù)分到不同的組中，組間差別盡可能大，組內(nèi)差別盡可能小。差別盡可能大，組內(nèi)差別盡可能小。n5 5、關(guān)聯(lián)模式關(guān)聯(lián)模式：關(guān)聯(lián)模式是數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)規(guī)：關(guān)聯(lián)模式是數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)規(guī)則。如：在無力償還貸款的人當(dāng)中，則。如：在無力償還貸款的人當(dāng)中，6060的人的人的月收入

25、在的月收入在30003000元以下。元以下。n6 6、序列模式序列模式：序列模式和回歸模式相仿，而：序列模式和回歸模式相仿，而把數(shù)據(jù)之間的關(guān)系與時間聯(lián)系起來。把數(shù)據(jù)之間的關(guān)系與時間聯(lián)系起來。n 在解決實際問題時，經(jīng)常要使用各種模式，在解決實際問題時，經(jīng)常要使用各種模式，分類模式與回歸模式是最普遍的模式。分類模式與回歸模式是最普遍的模式。數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用n一、科學(xué)研究：科學(xué)研究可分為三類，理論科一、科學(xué)研究：科學(xué)研究可分為三類，理論科學(xué)、實驗科學(xué)、計算科學(xué)。計算科學(xué)是現(xiàn)代科學(xué)、實驗科學(xué)、計算科學(xué)。計算科學(xué)是現(xiàn)代科學(xué)的一個標(biāo)志，例如：數(shù)據(jù)挖掘在天文學(xué)上的學(xué)的一個標(biāo)志，例如：數(shù)據(jù)挖掘在天

26、文學(xué)上的應(yīng)用系統(tǒng)是：美國的應(yīng)用系統(tǒng)是：美國的SKICATSKICAT（Sky Image Sky Image Catalog and Analysis)Catalog and Analysis)。數(shù)據(jù)挖掘在生物學(xué)數(shù)據(jù)挖掘在生物學(xué)上的應(yīng)用主要集中于分子生物學(xué)特別是基因工上的應(yīng)用主要集中于分子生物學(xué)特別是基因工程上。程上。目前數(shù)據(jù)挖掘在地學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用較少，目前數(shù)據(jù)挖掘在地學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用較少，是具有很大潛力的科學(xué)研究前沿。是具有很大潛力的科學(xué)研究前沿。數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用n二、市場行銷：通過數(shù)據(jù)分析了解客戶購物的二、市場行銷：通過數(shù)據(jù)分析了解客戶購物的趨向和興趣，從而為商業(yè)決策提供了可靠的依趨

27、向和興趣，從而為商業(yè)決策提供了可靠的依據(jù)。數(shù)據(jù)庫在行銷業(yè)上的應(yīng)用分為兩類：數(shù)據(jù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫在行銷業(yè)上的應(yīng)用分為兩類：數(shù)據(jù)庫行銷和貨籃分析。數(shù)據(jù)庫行銷的任務(wù)是通過庫行銷和貨籃分析。數(shù)據(jù)庫行銷的任務(wù)是通過交互式查詢、數(shù)據(jù)分割和模型預(yù)測來選擇潛在交互式查詢、數(shù)據(jù)分割和模型預(yù)測來選擇潛在的顧客來向他們推銷產(chǎn)品。貨籃分析是分析市的顧客來向他們推銷產(chǎn)品。貨籃分析是分析市場銷售數(shù)據(jù)以識別顧客的購買行為模式。場銷售數(shù)據(jù)以識別顧客的購買行為模式。n三、金融投資：典型的金融分析領(lǐng)域有投資評三、金融投資：典型的金融分析領(lǐng)域有投資評估和股票交易市場預(yù)測，分析方法一般采用模估和股票交易市場預(yù)測，分析方法一般采用模型分析方

28、法。型分析方法。數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用n四、欺詐識別：通過總結(jié)正常行為與欺騙行為四、欺詐識別：通過總結(jié)正常行為與欺騙行為之間的關(guān)系找到欺騙行為的特征，當(dāng)某項業(yè)務(wù)之間的關(guān)系找到欺騙行為的特征，當(dāng)某項業(yè)務(wù)符合這些特征時就可以向決策人員提出警告。符合這些特征時就可以向決策人員提出警告。n五、產(chǎn)品制造：在產(chǎn)品制造的過程中，常伴隨五、產(chǎn)品制造：在產(chǎn)品制造的過程中，常伴隨有大量的數(shù)據(jù)，通過對這些數(shù)據(jù)的分析可以發(fā)有大量的數(shù)據(jù)，通過對這些數(shù)據(jù)的分析可以發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量和這些數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，因此，通現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量和這些數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，因此，通過對數(shù)據(jù)的分析可以提出針對性很強(qiáng)的建議。過對數(shù)據(jù)的分析可以提出針對性很強(qiáng)

29、的建議。數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用n六、通信網(wǎng)絡(luò)管理：在通信網(wǎng)絡(luò)過程中，會產(chǎn)六、通信網(wǎng)絡(luò)管理：在通信網(wǎng)絡(luò)過程中，會產(chǎn)生一系列的警告，數(shù)據(jù)挖掘可以通過分析已有生一系列的警告，數(shù)據(jù)挖掘可以通過分析已有的警告信息的正確處理的方法以及警告前后之的警告信息的正確處理的方法以及警告前后之間關(guān)系的記錄，得到警告之間的關(guān)聯(lián)規(guī)則，根間關(guān)系的記錄，得到警告之間的關(guān)聯(lián)規(guī)則，根據(jù)當(dāng)前的警告信息就可以得到其后續(xù)發(fā)生各種據(jù)當(dāng)前的警告信息就可以得到其后續(xù)發(fā)生各種情況的可能性，對危險事件起到預(yù)防作用。情況的可能性，對危險事件起到預(yù)防作用。地球科學(xué)教育地球科學(xué)教育虛擬野外實習(xí)系統(tǒng)虛擬野外實習(xí)系統(tǒng)計算機(jī)在地學(xué)中的應(yīng)用層次計算機(jī)

30、在地學(xué)中的應(yīng)用層次n簡單應(yīng)用簡單應(yīng)用利用一些基本的、通用的軟件進(jìn)行基本的利用一些基本的、通用的軟件進(jìn)行基本的數(shù)據(jù)分析：數(shù)據(jù)分析：n統(tǒng)計分析統(tǒng)計分析(SPSS, SAS(SPSS, SAS等等) )n圖像處理（圖像處理（PhotoshopPhotoshop、MatlabMatlab等等) )n圖形繪制圖形繪制( (SurferSurfer、CorelDrawCorelDraw、AutoCADAutoCAD等等) )n數(shù)據(jù)庫的建立數(shù)據(jù)庫的建立(Oracle,SQL Server,MySQL(Oracle,SQL Server,MySQL等等) )。n基本應(yīng)用基本應(yīng)用利用專業(yè)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析，

31、輔助利用專業(yè)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析，輔助決策，如地理信息系統(tǒng)、礦床勘探專家系統(tǒng)、儲層分決策，如地理信息系統(tǒng)、礦床勘探專家系統(tǒng)、儲層分析系統(tǒng)、地震、測井資料處理，解釋系統(tǒng)等。析系統(tǒng)、地震、測井資料處理，解釋系統(tǒng)等。n高級應(yīng)用高級應(yīng)用針對特定問題的應(yīng)用系統(tǒng)，解決方案的開針對特定問題的應(yīng)用系統(tǒng)，解決方案的開發(fā)，如盆地分析系統(tǒng)、礦產(chǎn)資源評價和決策支持系統(tǒng)、發(fā)，如盆地分析系統(tǒng)、礦產(chǎn)資源評價和決策支持系統(tǒng)、三維可視化系統(tǒng)等。三維可視化系統(tǒng)等。大尺度盆地計算機(jī)分析大尺度盆地計算機(jī)分析n大尺度盆地計算機(jī)分析系統(tǒng)是試圖根據(jù)大尺度盆地計算機(jī)分析系統(tǒng)是試圖根據(jù)目前對盆地的認(rèn)識，建立盆地模型，對目前對盆地的認(rèn)識，建立

32、盆地模型，對整個盆地進(jìn)行構(gòu)造、沉積、熱演化和油整個盆地進(jìn)行構(gòu)造、沉積、熱演化和油氣形成過程進(jìn)行模擬。氣形成過程進(jìn)行模擬。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)盆地背景分析子系統(tǒng)伸展盆地 分 析子系統(tǒng)沉積過程模擬子系統(tǒng)擠壓盆地模擬子系統(tǒng)構(gòu) 造 沉 降 分析模塊巖石圈的熱結(jié)構(gòu)分析伸 展 盆 地 構(gòu)造模擬模塊伸 展 盆 地 地球 動 力 學(xué) 模擬模塊擠壓盆地構(gòu)造模擬模塊擠壓盆地地球動力學(xué)模擬模塊伸展盆地構(gòu)造沉積綜合模擬模塊伸展盆地構(gòu)造沉積綜合模擬模塊構(gòu)造沉降曲線圖盆地特征設(shè)置巖石圈熱結(jié)構(gòu)剖面圖沉積環(huán)境和沉積相模擬剖面、平面和立體圖擠壓構(gòu)造剖面擠壓構(gòu)造沉積綜合剖面圖，平面圖，立體圖伸展構(gòu)造剖面構(gòu)造沉積綜合剖面圖，平面圖，立

33、體圖盆地動力學(xué)剖面圖盆地動力學(xué)剖面系系統(tǒng)統(tǒng)的的主主要要功功能能表表 1.2.1 LSBCA1.2.1 LSBCA 系統(tǒng)模塊的主要功能系統(tǒng)模塊的主要功能模塊模塊子模塊子模塊主要功能主要功能構(gòu)造沉降史分析重建盆地的構(gòu)造沉降史。盆地分析模塊盆地殼幔熱結(jié)構(gòu)分析給定地殼的組成結(jié)構(gòu)，各構(gòu)造層的生熱率和熱導(dǎo)率，計算地殼上地幔的熱結(jié)構(gòu)。擠壓構(gòu)造正向模擬擠壓盆地的三種主要構(gòu)造類型的形成演化過程，包括疊瓦扇逆沖系、雙重構(gòu)造逆沖斷層系。單斷陷盆地的形成過程瞬時伸展多斷陷盆地的形成過程構(gòu)造模擬伸展構(gòu)造持續(xù)伸展斷陷盆地的充填過程，地層累積沉積厚度的變化，沉積速率的變化。擠壓盆地瞬時伸展盆地形成的地球動力學(xué)過程模擬伸展盆

34、地持續(xù)伸展巖石圈性質(zhì)與盆地形成演化之間的關(guān)系莫霍面、軟流圈、盆地之間的關(guān)系巖石圈的流變學(xué)結(jié)構(gòu)巖石圈力學(xué)性質(zhì)在演化過程中變化盆地演化過程中溫度場和熱流的變化沖積扇沖積扇的演化過程河流河流的演化過程三角洲三角洲的演化過程濁積濁積扇的形成和演化過程沉積過程模擬區(qū)域沉積過程重建給定古地形、古水動力條件，模擬區(qū)域地層格架，沉積相分布。盆地模擬模塊構(gòu)造沉積綜合模擬把盆地形成的構(gòu)造模型與沉積模型結(jié)合起來，綜合模擬在盆地形成過程中的沉積作用過程。圖形顯示子系統(tǒng)柱狀圖剖面圖平面圖測井地質(zhì)解釋柱狀圖測井柱狀圖地層對比圖巖性剖面圖等值線圖相和微相分布圖柵狀圖立體塊圖漁網(wǎng)圖立體圖數(shù)據(jù)接口工程布置圖測井解釋柱狀圖構(gòu)造演

35、化史圖沉積過程模擬剖面圖盆地動力學(xué)模擬剖面圖圖形用戶界面圖形用戶界面多文檔視圖結(jié)構(gòu)多文檔視圖結(jié)構(gòu)參數(shù)輸入對話框參數(shù)輸入對話框沉積過程模擬沉積過程模擬侵蝕作用原始地形侵蝕作用原始地形侵蝕作用 侵蝕作用模擬結(jié)果侵蝕作用模擬結(jié)果沉積作用模擬結(jié)果沉積作用模擬結(jié)果三角洲沉積過程模擬結(jié)果三角洲沉積過程模擬結(jié)果單個斷陷盆地的構(gòu)造沉積充填模擬單個斷陷盆地的構(gòu)造沉積充填模擬復(fù)雜斷陷盆地的動態(tài)充填過程復(fù)雜斷陷盆地的動態(tài)充填過程(a) 、(b)、(c)、(d)和(e)分別代表模擬步數(shù)n=1、2、3、4和5時的充填狀態(tài)，從左向右各斷裂的控制參數(shù)分別為: m1=11km,n1=0.2,a=0 m2=11km,n2=0.

36、2,a=0 m3=11km,n3=0.1,a=0 巖石圈上部通過簡單剪切減薄，巖石圈下部通過純剪巖石圈上部通過簡單剪切減薄，巖石圈下部通過純剪變形減?。〒?jù)變形減?。〒?jù)G.D.KarnerG.D.Karner等，等，19921992，修改），修改）伸展盆地動力學(xué)模型伸展盆地動力學(xué)模型雙成分巖石圈系統(tǒng)的雙成分巖石圈系統(tǒng)的YSEYSE假設(shè)地殼是由石英組成，地幔由橄欖石組成，應(yīng)變速率為10-15s-1，巖石圈的總伸展強(qiáng)度由脆性和蠕變域所圍限的區(qū)域所代表，當(dāng)施加的力大于巖石圈的流崐變強(qiáng)度時巖石圈開始破裂。伸展作用與莫霍面、巖石圈軟流圈界面起伏的伸展作用與莫霍面、巖石圈軟流圈界面起伏的關(guān)系關(guān)系模 擬 參 數(shù) ： E = 1 5 k m , m = 1 1 , n = 0 . 2 , =90,c=3