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        基于MATLAB的土壤化學(xué)數(shù)據(jù)處理方法的應(yīng)用研究

        2020-11-20 02:05:55陳國強(qiáng)姚上琴
        裝備維修技術(shù) 2020年5期
        關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)處理

        陳國強(qiáng) 姚上琴

        摘要:將多元統(tǒng)計方法中的典型方法實(shí)現(xiàn)Matlab編程,并與Matlab中的三維圖形相匹配,實(shí)現(xiàn)多元典型統(tǒng)計方法處理與趨勢面分析,最終對淺層地下水、水中的元素和土壤建立組合求異模型,其分析結(jié)果可在趨勢面顯示,為研究農(nóng)業(yè)地質(zhì)區(qū)域化學(xué)元素提供更快捷方便的方法和工作思路。

        關(guān)鍵詞:典型相關(guān),多元序列,數(shù)據(jù)處理

        農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查在近年來越來越受到重視,其對區(qū)域農(nóng)業(yè)環(huán)境的結(jié)構(gòu)調(diào)整、農(nóng)產(chǎn)品選種、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境改善等方面均有貢獻(xiàn),土壤化學(xué)元素數(shù)據(jù)分析是農(nóng)業(yè)地質(zhì)研究中的重要內(nèi)容。然而隨著當(dāng)代各方面理論與技術(shù)手段的發(fā)展,傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查研究方法已無法滿足當(dāng)下研究的需求。近年來,區(qū)域地球化學(xué)元素求異分析將數(shù)學(xué)方法、計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合,極大改進(jìn)了地球化學(xué)元素求異分析體系,已取得了一些成果[1]。本文提出一種土壤數(shù)據(jù)元素的優(yōu)化分析方法。即利用多元統(tǒng)計中的典型相關(guān)分析方法與趨勢面分析方法相結(jié)合,建立一個非線性數(shù)學(xué)空間分析模型,并基于Matlab語言實(shí)現(xiàn),通過對土壤地球化學(xué)元素處理與分析,判斷區(qū)域土壤化學(xué)元素空間分布特征。

        1基本原理

        首先將土壤地球化學(xué)數(shù)據(jù)樣品矩陣與坐標(biāo)矩陣構(gòu)成增廣陣,并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。構(gòu)建地球化學(xué)元素變量線性組合作為典型變量一,用來表達(dá)主礦化因子;同時構(gòu)建平面直角坐標(biāo)對的多項(xiàng)式,將多項(xiàng)式中各項(xiàng)作為原始變量,作為典型變量二,用以表達(dá)元素空間分布結(jié)構(gòu)性。將兩個典型變量在最大相關(guān)原則下求取其典型系數(shù)。 具體公式:

        令:研究區(qū)內(nèi)共獲得個樣品,,對于第個樣品(),測得它在某平面直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)(),并對每個樣品考察個變量,變量值為(),

        對個變量構(gòu)建成線性組合:代表主礦化因子。

        用次多項(xiàng)式來刻畫維變量數(shù)據(jù),對坐標(biāo)()進(jìn)行多項(xiàng)式趨勢面模擬空間展布趨

        勢。 用表示各項(xiàng):

        則構(gòu)造典型多項(xiàng)式:

        ;其中,為待定系數(shù)

        (4)基于上述厘定結(jié)果可知,、均為維向量,現(xiàn)應(yīng)對兩類典型多項(xiàng)式組合的最大相關(guān)性進(jìn)行研究,即需求得兩類典型多項(xiàng)式組合的相關(guān)系數(shù):

        其中:向量與向量之間的相關(guān)系數(shù)

        根據(jù)實(shí)際需要,可以確定個為典型系數(shù),選取前個特征值的算數(shù)平方根:

        即可得:

        為使對擬合得更好,在二者相關(guān)的條件下對作變換:

        求得:

        其中,考慮,若? ,,則認(rèn)為是一個礦化因子,主要以元素為主。

        因此,主因子表達(dá)式為: 為剩余

        對每一進(jìn)行上述計算,可得到個剩余系列,即為個組合異常,為主礦化因子組數(shù)。

        2研究區(qū)土壤化學(xué)數(shù)據(jù)處理分析

        本文選取3320個土壤化學(xué)樣品,每個樣品含有Cu、Ag、Pb、Zn、Mo共6個元素變量,應(yīng)用基于多元序列典型趨勢面數(shù)據(jù)處理方法,對其進(jìn)行分析計算。綜合考慮特征值突變點(diǎn)及累計方差貢獻(xiàn)大小選取了2個特征值,確定2個主礦化因子,極大地簡化了原來6個變量計算的繁冗。對元素組合在各個變量上的因子載荷,也就是元素變量線性組合系數(shù)取絕對值后進(jìn)行排序,選取組合系數(shù)較大的元素作為主礦化因子的主要元素,形成兩個元素組合(F1,F(xiàn)2),并給出解釋。

        F1:Cu-Zn-Pb-Mo元素組合:該組合主要出現(xiàn)在華力西期花崗巖區(qū)內(nèi)出現(xiàn),在侏羅紀(jì)火山巖中發(fā)育,在巖漿活動中后期演化過程中分離出來,又經(jīng)火山噴發(fā)作用形成的產(chǎn)物,具有中高溫組合特征。

        F2:Mo-Pb-Ag元素組合:該組合主要出現(xiàn)在在華力西期花崗巖與燕山期花崗巖、華力西期花崗巖與侏羅紀(jì)火山巖的接觸帶上,部分分布在更新統(tǒng)火山巖區(qū),是巖漿活動中后期演化產(chǎn)物,屬于典型的中低溫組元素組合。

        3結(jié)束語

        研究區(qū)主要形成Cu-Zn-Pb-Mo元素組合及Mo-Pb-Ag元素組合,其二者在空間分布上存在差異性特征,說明基于MATLAB的多元序列典型趨勢面數(shù)據(jù)處理方法求得的化學(xué)元素分布信息具有較明顯差異性,反映了該方法對土壤化學(xué)的分布信息具有明顯的分解功能,這是傳統(tǒng)處理方法欠缺的。

        參考文獻(xiàn)

        [1]方維萱, 徐國端. 勘查地球化學(xué)主要新進(jìn)展與今后的重要發(fā)展領(lǐng)域[J]. 礦產(chǎn)與地質(zhì), 2005, 19(6): 599-605.

        [2]鄧軍, 楊立強(qiáng), 孫忠實(shí), 等. 礦源系統(tǒng)地質(zhì)-地球化學(xué)例析[J]. 現(xiàn)代地質(zhì), 2000, 14(2): 1701-1707.

        [3]遲占東,史琪,康鐵鎖.老撾班康姆金礦地球化學(xué)特征及找礦方[J].地質(zhì)論評, 2017, 63(S1): 183-184.

        [4]邵洪成.基于教學(xué)與實(shí)驗(yàn)軟件的安裝與管理[J].淮陰工學(xué)院學(xué)報,2003, 12(1):72-74.

        [5]李濤.Matlab工具箱應(yīng)用指南.電子工業(yè)出版社,2007.12

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