CN112380308B - 一种基于数据正则化的地球化学异常圈定方法及系统 - Google Patents

一种基于数据正则化的地球化学异常圈定方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于数据正则化的地球化学异常圈定方法及系统。该方法包括：获取研究区的勘查地球化学数据；在地理信息系统GIS平台上，根据所述勘查地球化学数据生成地球化学数据点文件，并获取所述研究区的GIS格式地层文件；根据所述地球化学数据点文件以及所述GIS格式地层文件生成带有地层属性的地球化学点文件；基于所述带有地层属性的地球化学点文件，对不同地层属性内的地球化学数据进行正则化处理，确定正则化后的地球化学数据；计算所述正则化后的地球化学数据的异常下限；根据所述异常下限圈定地球化学异常。本发明能够有效去除或过滤由地层岩性造成的假异常，识别弱异常，以及提高选取的异常下限的合理性。

Description

一种基于数据正则化的地球化学异常圈定方法及系统
技术领域
本发明涉及勘查地球化学领域，特别是涉及一种基于数据正则化的地球化学异常圈定方法及系统。
背景技术
勘查地球化学是重要的矿产勘查方法之一，在矿产勘查中占有重要的地位。对勘查地球化学数据的处理结果将直接影响对工作区成矿地质作用的认识以及对勘查靶区的圈定，进而直接影响矿产勘查的结果。
前人对勘查地球化学数据的处理方法主要是将全部数据采用距离平方反比或者克里格法进行插值后，生成等值线图，进而采用一些通用的方法如均值+2倍的标准差或者分形方法确定异常下限。其不足之处是对工作区内的地质背景差异考虑不够，不能充分反映各岩性或地质体造成的地球化学差异，进而可能导致生成一些假异常或不能识别弱异常；另外，对其异常下限确定的方法，多以假设数据符合正态分布为前提，而实际上，地球化学数据常不呈正态分布，导致选取异常下限的合理性差，进而导致靶区圈定可靠性低。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于数据正则化的地球化学异常圈定方法及系统，以解决现有的勘查地球化学数据的处理方法不能充分反映各岩性或地质体造成的地球化学差异，导致生成一些假异常或不能识别弱异常，选取的异常下限的合理性低的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于数据正则化的地球化学异常圈定方法，包括：
获取研究区的勘查地球化学数据；所述勘查地球化学数据包括采样点的坐标以及所述研究区内各个地球化学元素的含量；
在地理信息系统GIS平台上，根据所述勘查地球化学数据生成地球化学数据点文件，并获取所述研究区的GIS格式地层文件；
根据所述地球化学数据点文件以及所述GIS格式地层文件生成带有地层属性的地球化学点文件；
基于所述带有地层属性的地球化学点文件，对不同地层属性内的地球化学数据进行正则化处理，确定正则化后的地球化学数据；
计算所述正则化后的地球化学数据的异常下限；
根据所述异常下限圈定地球化学异常。
可选的，所述获取研究区的勘查地球化学数据，之后还包括：
利用每个地球化学元素对应的元素检测限的1/2替换元素含量为空值或者低于元素检测限的值。
可选的，所述根据所述地球化学数据点文件以及所述GIS格式地层文件生成带有地层属性的地球化学点文件，具体包括：
将所述地球化学数据点文件以及所述GIS格式地层文件进行空间相交分析，生成带有地层属性的地球化学点文件。
可选的，所述基于所述带有地层属性的地球化学点文件，对不同地层属性内的地球化学数据进行正则化处理，确定正则化后的地球化学数据，具体包括：
基于所述带有地层属性的地球化学点文件，以不同地层属性为类别，生成各个类别的箱线图，并计算每个所述箱线图内的中位数、中位数绝对偏差、第三四分位数以及四分差；
利用所述中位数以及所述四分差对不同的地层属性内的地球化学数据进行正则化处理，确定正则化后的地球化学数据。
可选的，所述利用所述中位数以及所述四分差对不同的地层属性内的地球化学数据进行正则化处理，确定正则化后的地球化学数据，具体包括：
利用公式
Figure BDA0002781818910000021
对不同的地层属性内的地球化学数据进行正则化处理，确定正则化后的地球化学数据；其中，Zij为正则化后的地球化学数据的值，xij为j元素含量值，Medianj为j元素的中位数，IQRj为j元素的四分差；i为地层类别，j为元素类别。
可选的，所述基于所述带有地层属性的地球化学点文件，对不同地层属性内的地球化学数据进行正则化处理，确定正则化后的地球化学数据，之后还包括：
对所述正则化后的地球化学数据的值进行插值处理，生成元素含量等值线图。
可选的，所述计算所述正则化后的地球化学数据的异常下限，具体包括：
利用公式X＝Q3+1.5×IQR计算所述正则化后的地球化学数据的异常下限；其中，X为异常下限，Q3为第三四分位数，IQR为四分差。
一种基于数据正则化的地球化学异常圈定系统，包括：
勘查地球化学数据获取模块，用于获取研究区的勘查地球化学数据；所述勘查地球化学数据包括采样点的坐标以及所述研究区内各个地球化学元素的含量；
地球化学数据点文件以及GIS格式地层文件生成模块，用于在地理信息系统GIS平台上，根据所述勘查地球化学数据生成地球化学数据点文件，并获取所述研究区的GIS格式地层文件；
带有地层属性的地球化学点文件生成模块，用于根据所述地球化学数据点文件以及所述GIS格式地层文件生成带有地层属性的地球化学点文件；
正则化处理模块，用于基于所述带有地层属性的地球化学点文件，对不同地层属性内的地球化学数据进行正则化处理，确定正则化后的地球化学数据；
异常下限确定模块，用于计算所述正则化后的地球化学数据的异常下限；
地球化学异常圈定模块，用于根据所述异常下限圈定地球化学异常。
可选的，还包括：
替换模块，用于利用每个地球化学元素对应的元素检测限的1/2替换元素含量为空值或者低于元素检测限的值。
可选的，所述正则化处理模块，具体包括：
箱线图生成单元，用于基于所述带有地层属性的地球化学点文件，以不同地层属性为类别，生成各个类别的箱线图，并计算每个所述箱线图内的中位数、中位数绝对偏差、第三四分位数以及四分差；
正则化处理单元，用于利用所述中位数以及所述四分差对不同的地层属性内的地球化学数据进行正则化处理，确定正则化后的地球化学数据。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供一种基于数据正则化的数据处理的异常圈定方法及系统，通过对带有地层属性的地球化学点文件中不同地层属性内的地球化学数据进行正则化处理，充分考虑了研究区内的地质背景差异，反映了各岩性或地质体的造成的地球化学差异，有效去除或过滤由地层岩性造成的假异常，识别弱异常，进而指导矿产勘查，确定异常下限的方法更为科学合理，因此，本发明所提供的圈定方法及系统具有原理简单、方法科学、操作方便、运行效率高等特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的基于数据正则化的地球化学异常圈定方法流程图；
图2为本发明所提供的基于数据正则化的地球化学异常圈定系统结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种基于数据正则化的地球化学异常圈定方法及系统，能够有效去除或过滤由岩性造成的假异常，识别弱异常，以及提高选取的异常下限的合理性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明所提供的基于数据正则化的地球化学异常圈定方法流程图，如图1所示，一种基于数据正则化的地球化学异常圈定方法，包括：
步骤101：获取研究区的勘查地球化学数据；所述勘查地球化学数据包括采样点的坐标以及所述研究区内各个地球化学元素的含量。
所述步骤101之后还包括：利用每个地球化学元素对应的元素检测限的1/2替换元素含量为空值或者低于元素检测限的值；为使数据更符合正态分布，将替换后的所有地球化学数据的值取自然对数。
步骤102：在地理信息系统(Geographic Information System，GIS)平台上，根据所述勘查地球化学数据生成地球化学数据点文件，并获取所述研究区的GIS格式地层文件；GIS平台可以为ArcGIS。
所述步骤102具体包括：将所述地球化学数据点文件以及所述GIS格式地层文件进行空间相交分析，生成带有地层属性的地球化学点文件。
步骤103：根据所述地球化学数据点文件以及所述GIS格式地层文件生成带有地层属性的地球化学点文件。
步骤104：基于所述带有地层属性的地球化学点文件，对不同地层属性内的地球化学数据进行正则化处理，确定正则化后的地球化学数据。
所述步骤104具体包括：基于所述带有地层属性的地球化学点文件，以不同地层属性为类别，生成各个类别的箱线图，并计算每个所述箱线图内的中位数、中位数绝对偏差、第三四分位数以及四分差；利用所述中位数以及所述四分差对不同的地层属性内的地球化学数据进行正则化处理，确定正则化后的地球化学数据。
所述利用所述中位数以及所述四分差对不同的地层属性内的地球化学数据进行正则化处理，确定正则化后的地球化学数据，具体包括：利用公式
Figure BDA0002781818910000051
对不同的地层属性内的地球化学数据进行正则化处理，确定正则化后的地球化学数据；其中，Zij为正则化后的地球化学数据的值，xij为j元素含量值，Medianj为j元素的中位数，IQRj为j元素的四分差；i为地层类别，j为元素类别。
在实际应用中，采用GIS软件的数据统计功能，或者将上述步骤103得到的点文件导入统计软件(如R、SPSS等)，以地层属性为分类变量，生成各地层元素含量箱线图；统计各地层范围内地球化学数据的中位数绝对偏差(MAD)，中位数(Median)、四分差(IQR)、第三四分位数(Q3)等统计量；根据中位数(Median)和四分差(IQR)，并对各地层范围内地球化学数据进行正则化。
在GIS软件中，采用常用的距离加权反比法或普通克里格法对正则化后的地球化学数据的值进行插值，生成元素含量等值线图；所述元素含量等值线图用于确定地球化学异常区。
步骤105：计算所述正则化后的地球化学数据的异常下限。
所述步骤105具体包括：利用公式X＝Q3+1.5×IQR计算所述正则化后的地球化学数据的异常下限；其中，X为异常下限，Q3为第三四分位数，IQR为四分差。
步骤106：根据所述异常下限圈定地球化学异常。
图2为本发明所提供的基于数据正则化的地球化学异常圈定系统结构图，如图2所示，一种基于数据正则化的地球化学异常圈定系统，包括：
勘查地球化学数据获取模块201，用于获取研究区的勘查地球化学数据；所述勘查地球化学数据包括采样点的坐标以及所述研究区的各个地球化学元素的含量。
地球化学数据点文件以及GIS格式地层文件生成模块202，用于在地理信息系统GIS平台上，根据所述勘查地球化学数据生成地球化学数据点文件，并获取所述研究区的GIS格式地层文件。
带有地层属性的地球化学点文件生成模块203，用于根据所述地球化学数据点文件以及所述GIS格式地层文件生成带有地层属性的地球化学点文件。
本发明还包括：替换模块，用于利用每个地球化学元素对应的元素检测限的1/2替换元素含量为空值或者低于元素检测限的值。
正则化处理模块204，用于基于所述带有地层属性的地球化学点文件，对不同地层属性内的地球化学数据进行正则化处理，确定正则化后的地球化学数据。
所述正则化处理模块204具体包括：箱线图生成单元，用于基于所述带有地层属性的地球化学点文件，以不同地层属性为类别，生成各个类别的箱线图，并计算每个所述箱线图内的中位数、中位数绝对偏差、第三四分位数以及四分差；正则化处理单元，用于利用所述中位数以及所述四分差对不同的地层属性内的地球化学数据进行正则化处理，确定正则化后的地球化学数据。
异常下限确定模块205，用于计算所述正则化后的地球化学数据的异常下限。
地球化学异常圈定模块206，用于根据所述异常下限圈定地球化学异常。
本发明提供了一种基于数据正则化的地球化学异常圈定方法及系统，提高了勘查地球化学数据的可解释性，消除或过滤了由地层岩性造成的假异常，能够准确识别出弱地球化学异常。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种基于数据正则化的地球化学异常圈定方法，其特征在于，包括：
获取研究区的勘查地球化学数据；所述勘查地球化学数据包括采样点的坐标以及所述研究区内各个地球化学元素的含量；
在地理信息系统GIS平台上，根据所述勘查地球化学数据生成地球化学数据点文件，并获取所述研究区的GIS格式地层文件；
根据所述地球化学数据点文件以及所述GIS格式地层文件生成带有地层属性的地球化学点文件；
基于所述带有地层属性的地球化学点文件，对不同地层属性内的地球化学数据进行正则化处理，确定正则化后的地球化学数据，具体包括：基于所述带有地层属性的地球化学点文件，以不同地层属性为类别，生成各个类别的箱线图，并计算每个所述箱线图内的中位数、中位数绝对偏差、第三四分位数以及四分差；利用所述中位数以及所述四分差对不同的地层属性内的地球化学数据进行正则化处理，确定正则化后的地球化学数据；所述利用所述中位数以及所述四分差对不同的地层属性内的地球化学数据进行正则化处理，确定正则化后的地球化学数据，具体包括：利用公式
Figure FDA0003062252900000011
对不同的地层属性内的地球化学数据进行正则化处理，确定正则化后的地球化学数据；其中，Zij为正则化后的地球化学数据的值，xij为j元素含量值，Medianj为j元素的中位数，IQRj为j元素的四分差；i为地层类别，j为元素类别；
计算所述正则化后的地球化学数据的异常下限，具体包括：利用公式X＝Q3+1.5×IQR计算所述正则化后的地球化学数据的异常下限；其中，X为异常下限，Q3为第三四分位数，IQR为四分差；
根据所述异常下限圈定地球化学异常。
2.根据权利要求1所述的基于数据正则化的地球化学异常圈定方法，其特征在于，所述获取研究区的勘查地球化学数据，之后还包括：
利用每个地球化学元素对应的元素检测限的1/2替换元素含量为空值或者低于元素检测限的值。
3.根据权利要求1所述的基于数据正则化的地球化学异常圈定方法，其特征在于，所述根据所述地球化学数据点文件以及所述GIS格式地层文件生成带有地层属性的地球化学点文件，具体包括：
将所述地球化学数据点文件以及所述GIS格式地层文件进行空间相交分析，生成带有地层属性的地球化学点文件。
4.根据权利要求1所述的基于数据正则化的地球化学异常圈定方法，其特征在于，所述基于所述带有地层属性的地球化学点文件，对不同地层属性内的地球化学数据进行正则化处理，确定正则化后的地球化学数据，之后还包括：
对所述正则化后的地球化学数据的值进行插值处理，生成元素含量等值线图。
5.一种基于数据正则化的地球化学异常圈定系统，其特征在于，包括：
勘查地球化学数据获取模块，用于获取研究区的勘查地球化学数据；所述勘查地球化学数据包括采样点的坐标以及所述研究区内各个地球化学元素的含量；
地球化学数据点文件以及GIS格式地层文件生成模块，用于在地理信息系统GIS平台上，根据所述勘查地球化学数据生成地球化学数据点文件，并获取所述研究区的GIS格式地层文件；
带有地层属性的地球化学点文件生成模块，用于根据所述地球化学数据点文件以及所述GIS格式地层文件生成带有地层属性的地球化学点文件；
正则化处理模块，用于基于所述带有地层属性的地球化学点文件，对不同地层属性内的地球化学数据进行正则化处理，确定正则化后的地球化学数据；所述正则化处理模块，具体包括：箱线图生成单元，用于基于所述带有地层属性的地球化学点文件，以不同地层属性为类别，生成各个类别的箱线图，并计算每个所述箱线图内的中位数、中位数绝对偏差、第三四分位数以及四分差；正则化处理单元，用于利用所述中位数以及所述四分差对不同的地层属性内的地球化学数据进行正则化处理，确定正则化后的地球化学数据；其中，所述利用所述中位数以及所述四分差对不同的地层属性内的地球化学数据进行正则化处理，确定正则化后的地球化学数据，具体包括：利用公式
Figure FDA0003062252900000031
对不同的地层属性内的地球化学数据进行正则化处理，确定正则化后的地球化学数据；其中，Zij为正则化后的地球化学数据的值，xij为j元素含量值，Medianj为j元素的中位数，IQRj为j元素的四分差；i为地层类别，j为元素类别；
异常下限确定模块，用于计算所述正则化后的地球化学数据的异常下限，具体包括：利用公式X＝Q3+1.5×IQR计算所述正则化后的地球化学数据的异常下限；其中，X为异常下限，Q3为第三四分位数，IQR为四分差；
地球化学异常圈定模块，用于根据所述异常下限圈定地球化学异常。
6.根据权利要求5所述的基于数据正则化的地球化学异常圈定系统，其特征在于，还包括：
替换模块，用于利用每个地球化学元素对应的元素检测限的1/2替换元素含量为空值或者低于元素检测限的值。
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