Программа наименование дисциплины: Прикладная геостатистика




Скачать 179.69 Kb.
НазваниеПрограмма наименование дисциплины: Прикладная геостатистика
Дата24.09.2012
Размер179.69 Kb.
ТипПрограмма


ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ



МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»




ПРОГРАММА


Наименование дисциплины: Прикладная геостатистика (C. 3.с.1.25)


Cспециальность 130301 Прикладная геология


Квалификация (степень) выпускника: специалист


Санкт-Петербург


2011

1. Цели и задачи дисциплины:

Одной из важных задач геологоразведочных работ является определение геологических запасов полезных ископаемых месторождения. Геостатистика может помочь горному инженеру точнее оценить общий тоннаж руды на участке, среднее содержание металлов и качество руды по имеющейся информации, и таким образом поможет ему решить будет ли выгодно освоение данного проекта. За период более чем 40 лет геостатистика стала применяться для оценки запасов большинства типов полезных ископаемых (драгоценные металлы, железная руда, цветные металлы и др.), для оконтуривания и моделирования резервуаров углеводородов и др.


Цель преподавания дисциплины – познакомить студентов с теоретическими основами геостатистических методов обработки пространственной геологической информации.

Задачи дисциплины: научить студентов самостоятельно выполнять геостатистический анализ геологической пространственной информации, в том числе с использованием геостатистического модуля программного пакета Micromine, а также проводить геологический анализ и интерпретацию полученных результатов.


2. Место дисциплины в структуре ООП:


Курс «Прикладная геостатистика» входит в состав вариативной части дисциплин профессионального цикла подготовки специалистов по направлению «Прикладная геология» и изучается студентами данной специальности в течение 9 семестра после прохождения курсов «Математика», «Информатика», «Статистические методы в геологоразведочной практике», «Математические методы моделирования в геологии», большей части специальных дисциплин, в том числе, «Прогнозирование и поиски полезных ископаемых», «Опробование, разведка и геолого-экономическая оценка месторождений полезных ископаемых», одновременно с прохождением курса «Компьютерные технологии подсчета запасов полезных ископаемых».

Для освоения дисциплины обучающийся должен обладать устойчивыми знаниями по дисциплинам математического и естественнонаучного цикла (математике, в том числе, теории вероятности, информатике, математической статистике, математического моделирования) и профессионального цикла (общей геологии, структурной геологии, основам гидрогеологии, минералогии, петрографии, литологии, учении о полезных ископаемых, разведочного дела, оценки месторождений и др.).


3. Требования к результатам освоения дисциплины:

    Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

    ОК-1, ОК-2, ОК-3, ОК-9, ОК-12, ПК-2, ПК-4, ПК-5, ПК-6, ПК-8, ПК-10, ПК-12, ПК-13, ПК-14, ПК-21, ПК-22, ПК-23, ПК-24, ПК-25, ПСК-1.1, ПСК-1.6, ПСК-3.5, ПСК-4.3.

В результате изучения дисциплины студент должен:

    Знать: теоретические основы геостатистики и методов кригинга при обработке пространственной геологической информации, основные понятия и определения, условия и особенности применения геостатистических методов в геологии, основные подходы к интерпретации полученных результатов и их практическое использование.

    Уметь: применять основные геостатистические методы на практике, в том числе, используя геостатистический модуль программного пакета MICROMINE, подготавливать данные для геостатистической обработки, рассчитывать вариограммы, использовать их для интерполяции дискретных пространственных значений методом кригинга, делать выводы по результатам обработки.

    Владеть: приемами геостатистического анализа различных геологических объектов и навыками работы на ЭВМ.

4. Объем дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы.

Вид учебной работы

Всего часов

Семестры

9










Аудиторные занятия (всего)

51

51










В том числе:

-

-

-

-

-

Лекции

34

34










Практические занятия (ПЗ)

0

0










Семинары (С)

0

0










Лабораторные работы (ЛР)

17

17










Самостоятельная работа (всего)

26

26










В том числе:

-

-

-

-

-

Курсовой проект (работа)

0

0










Расчетно-графические работы

16

16










Реферат

0

0










Другие виды самостоятельной работы:
















Работа с эталонными коллекциями

0

0










Работа с литературой

10

10










Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)

зачет

зачет










Общая трудоемкость час

зач. ед.

77

77










3

3











5. Содержание дисциплины

5.1. Содержание разделов дисциплины

№ п/п

Наименование раздела дисциплины

Содержание раздела

1

Введение. Элементы статистики.

Цели и задачи дисциплины. Историческая справка. Назначение и области применения геостатистики.

Понятие «пространственной переменной» и «поля пространственных переменных». Дискретный характер наблюдений. Геометрические параметры сети и области измерения. Виды сетей. Регулярные и нерегулярные сети опробования.

Случайная величина, ее математическое ожидание, дисперсия и их свойства. Ковариационная функция и ее свойства. Связь ковариационной функции и дисперсии. Линейная комбинация произвольного числа случайных величин. Дисперсия линейной комбинации случайных величин и ее различные представления. Пуассонова случайная величина, ее математическое ожидание, дисперсия и смысл параметра распределения.

2

Случайная функция, вариограмма, геостатистические модели

Понятие «случайной функции». Пространственно распределенная случайная функция. Представление пространственной переменной как реализации случайной функции. Переменные, которые могут быть смоделированы случайными функциями. Гипотеза стационарности и ее физическое обоснование. Эргодические случайные функции. Ковариограмма, ее свойства и график. Полувариограмма, ее свойства и график. Связь ковариограммы и полувариограммы. Радиус автокорреляции. Порог вариограммы, радиус влияния пробы. Методика построения эмпирической вариограммы. Векторный характер вариограммы. Неориентированные и ориентированные вариограммы. Изучение анизотропии геологических объектов. Эллиптический, зональный (геометрический) и смешанный типы анизотропии. Их устранение деформацией поля наблюдения.

Вариограмма нестационарной переменной. Влияние тренда на вариограмму. Удаление тренда по методу наименьших квадратов. Построение вариограммы без учета тренда.

Влияние периодической изменчивости на вариограмму. Эффект включений. Удаление периодической изменчивости. Построение вариограммы без учета периодической изменчивости.

Влияние дискретности среды геологического пространства. Эффект самородков. Вид вариограммы с учетом дискретности среды.

Влияние размера области наблюдений на параметры вариограммы.

Понятие об эмпирической и теоретической вариограмме. Необходимость аппроксимации эмпирической вариограммы теоретической вариограммой. Основные виды геостатистических моделей (виды теоретических вариограмм): эффект самородков, сферическая, квадратичная, круговая, линейная, гауссова, экспоненциальная. Эллипсоидальная и эллиптическая модели как анизотропные расширения сферической и круговой. Сравнительный анализ моделей: поведение вблизи нуля, скорость роста, достижение уровня дисперсии. Допустимые модели. Непротиворечивость геостатистической модели в пространстве данного числа измерений. Противоречивость линейной модели в 2D. Правила комплексирования моделей. Перекрестная проверка.


3

Кригинг.

Происхождение термина. Кригинг как метод интерполяции параметров оруденения в геологическом пространстве. Область использования кригинга. Виды кригинга. Операции кригинга. Построение эмпирической вариограммы. Аппроксимация эмпирической вариограммы теоретической вариограммой. Расчет расстояния между пунктами наблюдений и пунктами интерполяции.

Обычный кригинг. Вид оценивающей функции. Эффективность оценки. Несмещенность оценки в предположении о стационарности случайной величины. Минимум дисперсии оценки при ограничивающем условии на весовые коэффициенты. Вывод основного уравнения обычного кригинга методом Лагранжа. Вывод уравнения для дисперсии оценки в случае обычного кригинга.

Две формы основного уравнения обычного кригинга. Относительный характер минимума дисперсии оценки в случае обычного кригинга. Решение основного уравнения обычного кригинга в случае чистого эффекта самородков.

Простой кригинг. Вид оценивающей функции. Эффективность оценки. Несмещенность оценки Минимум дисперсии оценки. Вывод основного уравнения простого кригинга. Вывод уравнения для дисперсии оценки в случае простого кригинга. Единственность формы основного уравнения простого кригинга. Абсолютный характер минимума диспекрсии оценки в случае простого кригинга. Решение основного уравнения простого кригинга в случае чистого эффекта самородков.

Возможность решения задачи прогнозирования при малом количестве данных в пределах радиуса автокорреляции. Переход к другим методам прогнозирования за пределами радиуса автокорреляции.

Кригинг в анизотропной среде. Учет анизотропии при прогнозировании значений пространственной переменной.

Простейший точечный кригинг. Прогнозирование на площади с помощью кригинга. Прогнозирование в объеме с помощью кригинга.

Универсальный кригинг. Индикаторный кригинг.

Влияние модели вариограммы на кригинг.

4

Сравнение возможностей различных

методов интерполяции

Метод обратных расстояний. Существо метода. Область применения метода. Интерполяция пространственных переменных методом обратных расстояний. Неопределенность метода. Выбор количества пунктов дискретных измерений для применения метода обратных расстояний. Выбор радиуса действия метода обратных расстояний.

Метод наименьшей кривизны. Существо метода. Метод наименьшей кривизны как заменитель кригинга. Детерминированный характер модели метода наименьшей кривизны. Одномерный сплайн и методика его построения. Двумерный сплайн и методика его построения.

Выбор наилучшего варианта интерполяции.



5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

№ п/п

Наименование обеспе-чиваемых (последующих) дисциплин

№ № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин

1

2

3

4













1

Компьютерные технологии подсчета запасов подсчета запасов

+

+

+

+













2

Опробование, разведка и геолого-экономическая оценка МПИ

+

+

+

+













3

Геофизические методы поисков и разведки МПИ

+

+

+

+













4

Прикладная геохимия

+

+

+

+













5

Горнопромышленная геология

+

+

+

+














5.3. Разделы дисциплин и виды занятий

№ п/п

Наименование раздела дисциплины

Лекц.

Практ.

зан.

Лаб.

зан.

Семин

СРС

Все-го

час.

1

Введение. Элементы статистики.

6




2




2

10

2

Случайная функция, вариограмма, геостатистические модели

12




6




10

28

3

Кригинг

12




6




10

28

6

Сравнение возможностей различных

методов интерполяции

4




2




4

10


6. Лабораторный практикум:

№ п/п

№ раздела дисциплины

Наименование лабораторных работ

Трудо-емкость

(час.)

1

1

Расчет статистических параметров и построение диаграмм в модуле «Статистика» программного пакета MICROMINE

2

2

2

Вычисление всенаправленных вариограмм по эмпирическим данным и комплексирование моделей в программном пакете MICROMINE

2

3

2

Вычисление вариограмм вдоль по скважинам по эмпирическим данным и комплексирование моделей в программном пакете MICROMINE

2

4

2

Вычисление направленных вариограмм по эмпирическим данным и комплексирование моделей в программном пакете MICROMINE

2

5

2

Проверка надежности вариограммных моделей (кросс-валидация) в программном пакете MICROMINE

2

6

3

Подсчет запасов с помощью обычного кригинга в программном пакете MICROMINE.

2

7

3

Подсчет запасов с помощью индикаторного кригинга в программном пакете MICROMINE.

2

8

4

Подсчет запасов методом обратных расстояний и сравнение с результатами кригинга в программном пакете MICROMINE.

2


7. Практические занятия (семинары): не предусмотрены.


8. Курсовые работы: не предусмотрены.


9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:

а) основная литература

  1. Капутин Ю.Е. Горные компьютерные технологии и геостатистика. СПб: Недра, 2002. 424 с.

  2. Поротов Г.С. Математические методы моделирования в геологии. СПб: Изд-во Санкт-Петербургского горного института, 2006. 223 с.


б) дополнительная литература

  1. Войтеховский Ю.Л. Кригинг геологических поверхностей с внутренним и внешним трендами // Известия вузов. Геология и разведка. 1999, № 6. С.77-83.

  2. Войтеховский Ю.Л. , Ренар Д. Крайгинг поверхности нефтегазового резервуара с учетом внутреннего и внешнего трендов // Геология и минеральные ресурсы Европейского Северо-Востока России: новые результаты и новые перспективы. Т.IV. Сыктывкар: Геопринт, 1999. – с.232-234.

  3. Войтеховский Ю.Л. Использование крайгинга при оценке месторождений // Разведка и охрана недр. 2000. № 3-4. – с.23-24. (исправление допущенных опечаток в формулах см. в № 5, с.51).

  4. Войтеховский Ю.Л. Локальный кригинг и природа «хороших» полувариограмм // Известия вузов. Геология и разведка. 2000. № 5. С.122-125.

  5. Войтеховский Ю.Л. Совместный крайгинг глубин и градиентов при оценивании геологических поверхностей // Известия вузов. Геология и разведка. 2000. № 2. С.72-78

  6. Войтеховский Ю.Л. Инженерная экология: эллиптический, зональный и смешанный типы анизотропии модельных вариограмм // Инженерная экология. 2001. № 6. С.33-38.

  7. Войтеховский Ю.Л. Опыт геостатистической оценки геологических поверхностей // Проблемы разработки месторождений полезных ископаемых и освоения подземного пространства Северо-Запада России. Ч.2. – Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 2001. – с. 112-117.

  8. Давид М. Геостатистические методы при оценке запасов руд. Л. Недра. 1980. 360 с.

  9. Дэвис Дж. Статистический анализ данных в геологии. В 2 книгах / Пер. с англ. В.А.Голубевой. – М.: Недра, 1990. Книга 1 – 319 с. Книга 2 – 427 с.

  10. Каждан А.Б., Гуськов О.И. Математические методы в геологии. М.: Недра, 1990. – 251 с.

  11. Каневский М.Ф., Демьянов В.В., Савельева Е.А. и др. Элементарное введение в геостатистику / Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. Обзорная информация. М.: ВИНИТИ, 1999. N 11.

  12. Капутин Ю.Е. Компьютерное моделирование и подсчет запасов жильного месторождения золота // Известия вузов. Геология и разведка 1994. № 6. С.43-49.

  13. Капутин Ю.Е., Ежов А.И., Хенли С. Геостатистика в горно-геологической практике. – Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1995. 192 с.

  14. Криге Д.Г. Роль математической статистики в методах уточненной оценки промышленного оруденения на рудниках Южной Африки // Вопросы математической геологии. – Л.: Наука, 1968. – с.252-271.

  15. Мальцев В.А. Геостатистический подход к подсчету запасов // Разведка и охрана недр. 1993. №11. С.8-12.

  16. Матерон Ж. Основы прикладной геостатистики. ИКИ, 2009.

  17. Поротов Г.С. Математические методы при поисках и разведке месторождений. – Л., ЛГИ.1977. 107 с.

  18. Рощин Ю.В. Основные направления развития прикладной геостатистики применительно к решению геологоразведочных и горнотехнических задач. Инф. вып. №56 (248). М.: Изд. МГРИ, 1985. 105 с.

  19. Справочник по математическим методам в геологии. / Д.А.Родионов, Р.И.Коган, В.А.Голубева и др. – М., Недра, 1987. – 335 с.

  20. Усиков Ю.Т. Экспериментальное обоснование эффекта крайгинга //Разведка и охрана недр. 2000. № 3-4. С.21-23.

  21. Armstrong M. Basic Linear Geostatistics. Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 1998. – 149 p.


в) программное обеспечение: текущие версии компьютерного продукта MICROMINE компании Micromine Pty Ltd (www.micromine.com);

г) базы данных по нескольким месторождениям, информационно-справочные и поисковые системы: ресурсы Интернет.


10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:

Для лабораторных работ используются специализированные аудитории (компьютерные классы), оснащенные необходимым программным обеспечением.


11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:

Для проведения лабораторных работ используются учебные задания, содержащие исходные базы геологических данных и методические рекомендации по выполнению лабораторных работ.

При выполнении самостоятельных работ студенты руководствуются методическими рекомендациями и календарными планами, в которых указываются сроки контроля выполнения.

_____________________________________________________________________________

Разработчики:

кафедра ГРМПИ СПГГИ(ТУ) доцент Кирьякова И.Г.


Эксперты:

____________________ ___________________ _________________________

(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия)



Похожие:

Программа наименование дисциплины: Прикладная геостатистика iconРабочая программа учебной дисциплины прикладная геостатистика Специальность: 130101 «прикладная геология»
За период более чем 40 лет геостатистика стала применяться для оценки запасов большинства типов полезных ископаемых (драгоценные...
Программа наименование дисциплины: Прикладная геостатистика iconРабочая программа по курсу “Теория компиляции.” ( наименование дисциплины по учебному плану )
Рабочая программа составлена на основании Государственного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки...
Программа наименование дисциплины: Прикладная геостатистика iconРабочая программа по курсу “Формальные языки и алгоритмы.” ( наименование дисциплины по учебному плану )
Рабочая программа составлена на основании Государственного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки...
Программа наименование дисциплины: Прикладная геостатистика iconРабочая программа дисциплины Прикладная метрология Общая трудоемкость дисциплины «Прикладная метрология»
Общая трудоемкость дисциплины «Прикладная метрология» составляет 5 зачетных единиц или 180 часов
Программа наименование дисциплины: Прикладная геостатистика iconПрограмма дисциплины дпп. Ф. 08 Прикладная химия цели и задачи дисциплины. Преподавание дисциплины «Прикладная химия»
При этом особое внимание уделить изучению основ важнейших, наиболее типичных химических производств, в первую очередь из числа включенных...
Программа наименование дисциплины: Прикладная геостатистика iconРабочая программа дисциплины Специальность 080801. 65 «Прикладная информатика в экономике»
...
Программа наименование дисциплины: Прикладная геостатистика iconРабочая программа Наименование дисциплины б б 6
Наименование дисциплины б б информатика и программирование: основы информатики
Программа наименование дисциплины: Прикладная геостатистика iconРабочая программа Наименование дисциплины б7
Наименование дисциплины информатика и программирование: основы программирования
Программа наименование дисциплины: Прикладная геостатистика iconРабочая программа дисциплины алгебра и аналитическая геометрия Рекомендовано Методическим советом угту-упи для направления 230400 «Прикладная математика»
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению...
Программа наименование дисциплины: Прикладная геостатистика iconУчебной дисциплины (модуля) Наименование дисциплины (модуля) Практическая риторика Рекомендуется для направления подготовки
«Прикладная филология», основ теории текста и дискурса, стилистики и культуры речи, философии, культурологии
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница