第二章地質(zhì)變量與地質(zhì)數(shù)據(jù)§3地質(zhì)變量§1地質(zhì)數(shù)據(jù)§2地質(zhì)數(shù)據(jù)的預(yù)處理1§1地質(zhì)數(shù)據(jù)一、地質(zhì)數(shù)據(jù)的概念

地質(zhì)實(shí)體：是指客觀存在并可以相互區(qū)別的地質(zhì)體、地質(zhì)現(xiàn)象或地質(zhì)作用等，如一個(gè)巖體、一個(gè)化石、龜裂現(xiàn)象、風(fēng)化作用、地質(zhì)運(yùn)動(dòng)等。

地質(zhì)信息：地質(zhì)實(shí)體特性在人頭腦中的反映，可以進(jìn)行交流和處理。

地質(zhì)數(shù)據(jù)：是表示地質(zhì)信息的數(shù)、字母和符號(hào)的集合。它是用來表示地質(zhì)客觀事實(shí)這一地質(zhì)信息的。從廣義角度來看，地質(zhì)數(shù)據(jù)可以是定量、定性數(shù)據(jù)，也可以是文字說明，甚至是地質(zhì)圖形。從狹義角度來看，地質(zhì)數(shù)據(jù)主要是指定量的和定性的地質(zhì)數(shù)據(jù)。2

地質(zhì)數(shù)據(jù)是表示地質(zhì)信息的，地質(zhì)信息是反映地質(zhì)實(shí)體特性的。地質(zhì)實(shí)體地質(zhì)信息地質(zhì)數(shù)據(jù)

狹義上地質(zhì)數(shù)據(jù)分為定量和定性數(shù)據(jù)，廣義上分為定量、定性、圖形及其它形式紀(jì)錄的資料等。據(jù)地質(zhì)數(shù)據(jù)的來源，又把地質(zhì)數(shù)據(jù)分為觀測(cè)、綜合、經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)三類。二、地質(zhì)數(shù)據(jù)的分類3

指對(duì)樣品用物理、化學(xué)或直接觀測(cè)的方法獲得的表達(dá)樣品特性的數(shù)據(jù)。對(duì)于源于樣品、沒有經(jīng)過任何加工處理的數(shù)據(jù)稱為原始數(shù)據(jù)。依據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)的性質(zhì)，又可分為定性、定量數(shù)據(jù)兩類。

它是用符號(hào)或代碼表示的沒有數(shù)量概念的觀測(cè)數(shù)據(jù)。又分為名義型和有序型兩類:名義型數(shù)據(jù)是沒有數(shù)量概念和次序之分,但彼此之間有“相等”或“不相等”關(guān)系的定性數(shù)據(jù)。如巖石的紅綠灰黃可用字母ABCD表示,又如砂巖、泥巖、灰?guī)r可用S、N、H代替,有A=A,A≠B,S=S,S≠N的含義。1.觀測(cè)數(shù)據(jù)(1)定性數(shù)據(jù)4

有序型數(shù)據(jù)是沒有數(shù)量概念，但彼此之間具有次序關(guān)系的定性數(shù)據(jù)。如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型干酪根可用數(shù)字1、2、3表示，具有Ⅰ型干酪根生烴潛力優(yōu)于Ⅱ型干酪根的含義。

定量數(shù)據(jù)是指用數(shù)值來描述的觀測(cè)數(shù)據(jù)。包括間隔型數(shù)據(jù)和比例型數(shù)據(jù)。(2)定量數(shù)據(jù)

間隔型數(shù)據(jù)是有明確數(shù)量概念和地質(zhì)含義的定量數(shù)據(jù)。如地層分層數(shù)據(jù)是典型的間隔型數(shù)據(jù)。間隔型數(shù)據(jù)有相等、不等以及大于、小于關(guān)系。數(shù)據(jù)之間的差異具有實(shí)際的地質(zhì)意義。如某地層底界和頂界分層深度值之差等于該地層的厚度。5

比例型數(shù)據(jù)是指定量數(shù)據(jù)的比值。比例型數(shù)據(jù)本身及其差值都有實(shí)際意義。比例型數(shù)據(jù)是大于等于0的實(shí)數(shù)。如兩地層厚度的比值反映其中一個(gè)地層厚度是另一個(gè)地層厚度的百分之幾，或反映某種沉積環(huán)境，或反映生油條件等。

由定量數(shù)據(jù)(或經(jīng)定量化后的定性數(shù)據(jù))經(jīng)有限次算術(shù)運(yùn)算后得到的定量數(shù)據(jù)。它具有明顯的地質(zhì)意義,例如總烴含量、時(shí)間—溫度指數(shù)、生油巖厚度與沉積巖厚度的比等。另外，隨機(jī)變量的各種數(shù)值特征，如平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、極差、相關(guān)系數(shù)等都可視為綜合數(shù)據(jù)。2.綜合數(shù)據(jù)6

經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)是在研究地質(zhì)現(xiàn)象和規(guī)律的基礎(chǔ)上，根據(jù)大量實(shí)際資料和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)歸納出的數(shù)據(jù)。如單儲(chǔ)系數(shù)、排烴系數(shù)、聚集系數(shù)等。它是大量地質(zhì)信息的綜合反映，地質(zhì)意義明確，但它受哪些主控因素的影響，以及和各因素間的作用關(guān)系等問題不夠清楚。另外，經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)還具有較明顯的地域性。因此，在油氣資源評(píng)價(jià)等工作中使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，要特別注意對(duì)比地質(zhì)條件的相似性。3.經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)7因地質(zhì)系統(tǒng)復(fù)雜性及測(cè)試手段的差異等因素影響，地質(zhì)數(shù)據(jù)有如下主要特點(diǎn)：

三、地質(zhì)數(shù)據(jù)的主要特點(diǎn)

(1)地質(zhì)數(shù)據(jù)類型多，性質(zhì)不一，反映地質(zhì)內(nèi)容豐富；量綱不統(tǒng)一，定量數(shù)據(jù)的數(shù)量級(jí)相差很大，各類數(shù)據(jù)的數(shù)量和精度相差懸殊。

(2)地質(zhì)數(shù)據(jù)往往是多種地質(zhì)因素綜合作用的結(jié)果，故具有混合分布特征。

(3)地質(zhì)數(shù)據(jù)以定量數(shù)據(jù)為主，而定性數(shù)據(jù)的定量化研究和應(yīng)用目前尚不成熟。8地質(zhì)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)決定了地質(zhì)數(shù)據(jù)不是單一性質(zhì)的數(shù)據(jù)集合,而是多種來源的混合數(shù)據(jù)集合，這一特點(diǎn)客觀存在且不易改變。使用地質(zhì)數(shù)據(jù)時(shí),要注意它們的適用性，同時(shí)還要研究和改進(jìn)數(shù)據(jù)加工和處理技術(shù)，發(fā)揮各種地質(zhì)數(shù)據(jù)的作用，才能使地質(zhì)定量研究獲得良好效果。

四、地質(zhì)數(shù)據(jù)的誤差觀測(cè)值與真實(shí)值之間的差異稱為誤差，誤差與真實(shí)值之比稱為相對(duì)誤差。地質(zhì)數(shù)據(jù)的誤差包括三種類型：9

隨機(jī)誤差：是指觀測(cè)或測(cè)量過程不可控的、無規(guī)律的偶然因素引起的非系統(tǒng)性偶然誤差。這種誤差的特點(diǎn)是各向異性，一般服從均值為零的正態(tài)分布，當(dāng)觀測(cè)次數(shù)增加時(shí)，誤差均值趨于0。

系統(tǒng)誤差：是指由觀測(cè)系統(tǒng)本身所引起的服從某一確定規(guī)律的誤差。這類誤差的特點(diǎn)是往往造成觀測(cè)數(shù)據(jù)整體上偏大或偏小，具有系統(tǒng)單方向特征，可以通過數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化等手段校正觀測(cè)數(shù)據(jù)，減低系統(tǒng)誤差。

過失誤差：是指在數(shù)據(jù)觀測(cè)和數(shù)據(jù)整理過程中，受各種干擾和粗心疏忽等因素的影響所產(chǎn)生的誤差。這類誤差的特點(diǎn)是與真實(shí)值偏離較大，可能向不同方向偏差，導(dǎo)致地質(zhì)數(shù)據(jù)失真，必須去偽存真、將其檢查剔除。10

五.數(shù)據(jù)矩陣假設(shè)有個(gè)n樣品，每個(gè)樣品有個(gè)m變量，為便于數(shù)據(jù)處理,那么常把樣品變量的觀測(cè)值記為如下數(shù)據(jù)矩陣：

X1

X2…Xm

其中xij是第i個(gè)樣品第j個(gè)變量的觀測(cè)值。11由于數(shù)學(xué)習(xí)慣的不同，也可能用每列表示一個(gè)樣品，每行表示一個(gè)地質(zhì)變量的多個(gè)觀測(cè)值。這樣，上述數(shù)據(jù)矩陣成為下列形式：

其中xij是第j個(gè)樣品第i個(gè)變量的觀測(cè)值。12

表1地質(zhì)圈閉數(shù)據(jù)編號(hào)閉合面積/102m2

閉合高度/m長短軸比埋藏深度/m110005001.5200022501501.022003100703.015004102002.018005401005.02500

X1X2X3X4(2-1)例:地質(zhì)圈閉數(shù)據(jù)矩陣13是對(duì)變量的觀測(cè)值進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)化。主要目的：消除量綱造成的數(shù)量級(jí)差異?！?地質(zhì)數(shù)據(jù)的預(yù)處理

一、定量數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化（統(tǒng)一量綱的數(shù)據(jù)變換）

方法:標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)化、極差標(biāo)準(zhǔn)化、極差正規(guī)化、總和標(biāo)準(zhǔn)化、最大值標(biāo)準(zhǔn)化、模標(biāo)準(zhǔn)化和中心標(biāo)準(zhǔn)化等。常用方法有標(biāo)準(zhǔn)差和極差標(biāo)準(zhǔn)化、極差正規(guī)化等7種方法。

指在定量研究地質(zhì)問題時(shí)，預(yù)先對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行的各種處理。其主要內(nèi)容為定量數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化、定性數(shù)據(jù)的定量化、原始數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化、原始數(shù)據(jù)的簡縮和增補(bǔ)、離群(異常)數(shù)據(jù)的識(shí)別與剔除等。14

X1X2

…

X

m1.標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)化

變量xj的每個(gè)觀測(cè)值xij減去該變量觀測(cè)值的平均值，再除以觀測(cè)值的標(biāo)準(zhǔn)差sj。即矩陣X第j列上的每個(gè)元素減去該列元素的平均值，再除以第j列元素的標(biāo)準(zhǔn)差，變換公式為:15第j個(gè)變量觀測(cè)值的平均值，即標(biāo)準(zhǔn)化前的數(shù)據(jù)(原始數(shù)據(jù))標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)(無量綱數(shù)據(jù))第j個(gè)變量觀測(cè)值的標(biāo)準(zhǔn)差，即標(biāo)準(zhǔn)化是對(duì)每一列進(jìn)行的。16變量Xj’叫做標(biāo)準(zhǔn)化變量。對(duì)式(2-1)中數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)化,得新的數(shù)據(jù)矩陣:標(biāo)準(zhǔn)化后數(shù)據(jù)的特點(diǎn):平均值為0，標(biāo)準(zhǔn)差為1，又稱Xj’為規(guī)格化變量。17

極差標(biāo)準(zhǔn)化是變量Xj的每個(gè)觀測(cè)值Xij減去該變量觀測(cè)值的平均值，再除以極差△Xj

，即：

2.極差標(biāo)準(zhǔn)化

極差—變量觀測(cè)值的最大值與最小值之差,

即：原始觀測(cè)值觀測(cè)值的平均值觀測(cè)值的極差18

對(duì)式(2-1)中的數(shù)據(jù)極差標(biāo)準(zhǔn)化后，得新的數(shù)據(jù)矩陣(各列極差等于1)：特點(diǎn)：各列的極差為119

變量的每個(gè)觀測(cè)值減去觀測(cè)值的最小值，再除以極差。變換公式為:

極差正規(guī)化后新數(shù)據(jù)的特點(diǎn)是：最大值為1，最小值為0，即新數(shù)據(jù)分布在區(qū)間[0,1]內(nèi)。

3.極差正規(guī)化

對(duì)式(2-1)中的數(shù)據(jù)極差正規(guī)化后，得新的數(shù)據(jù)矩陣：),,2,1;,,2,1(/)min(1mjnixxxxjjinijijiLL==D-=￠￡￡20

4.總和標(biāo)準(zhǔn)化變量的每個(gè)觀測(cè)值變換為它與該項(xiàng)變量所有觀測(cè)值總和的比值。變換公式為:

(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m)第j個(gè)變量觀測(cè)值總和

21數(shù)據(jù)總和標(biāo)準(zhǔn)化之后的數(shù)據(jù)矩陣特點(diǎn)：原始觀測(cè)數(shù)據(jù)矩陣中的元素經(jīng)過變換后，數(shù)據(jù)矩陣的元素值在[0,1]之間，且每個(gè)變量的所有觀測(cè)值之和等于1。22

5.最大值標(biāo)準(zhǔn)化每個(gè)變量的觀測(cè)值除以該變量所有觀測(cè)值中的最大者。變換公式為:

(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m)第j個(gè)變量觀測(cè)值中最大值特點(diǎn)：變換后每個(gè)變量最大值為1數(shù)據(jù)最大值標(biāo)準(zhǔn)化之后的數(shù)據(jù)矩陣23

6.中心標(biāo)準(zhǔn)化變量的每個(gè)原始觀測(cè)值減去該變量所有原始觀測(cè)值的平均值。變換公式為:

(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m)特點(diǎn)：變換后每個(gè)變量所有觀測(cè)值的平均值等于0，即總和為0

數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)化之后的數(shù)據(jù)矩陣24

7.模標(biāo)準(zhǔn)化將每個(gè)變量的觀測(cè)值視為n維空間上的向量，則模標(biāo)準(zhǔn)化是將每個(gè)變量的觀測(cè)值除以該變量的模

。變換公式為:

(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m)第j個(gè)變量的模(j=1,2,…,m)

25定性數(shù)據(jù)的定量化是指將定性數(shù)據(jù)變換為數(shù)值形式。根據(jù)定性數(shù)據(jù)狀態(tài)的多少，可分為兩態(tài)和多態(tài)有序定性數(shù)據(jù)。定量化方法：對(duì)定性數(shù)據(jù)的狀態(tài)賦值。二、定性數(shù)據(jù)的定量化模標(biāo)準(zhǔn)化后為：特點(diǎn)：變換后,每個(gè)變量的平方和（模）等于126只有兩種狀態(tài)，非此即彼，可用0和1表示，從而實(shí)現(xiàn)定性數(shù)據(jù)的定量化。如某觀測(cè)點(diǎn)是否有某種化石，若有用1表示，若無用0代表。一般來說，按以下原則處理：二態(tài)定性數(shù)據(jù)狀態(tài)肯定或有利否定或不利賦值10

有序多態(tài)定性數(shù)據(jù)是指狀態(tài)多于兩個(gè)，且狀態(tài)可按一定次序排列的定性數(shù)據(jù)。如巖心的含油性，按含油程度可分為4級(jí),采用等差方式賦值如下：

1.兩態(tài)定性數(shù)據(jù)的變換2.多態(tài)有序定性數(shù)據(jù)的變換27又如泥巖的顏色可分為4級(jí)，按生油能力強(qiáng)弱順序賦值如下：這種賦值就采用了非等差方式，原則是按狀態(tài)的重要性對(duì)狀態(tài)賦值。具有一定的人為因素。四態(tài)定性數(shù)據(jù)狀態(tài)紅色淺灰色灰色黑色賦值0135四態(tài)定性數(shù)據(jù)狀態(tài)不含油油斑含油飽含油賦值012328原始數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化：把平面上無規(guī)則分布的數(shù)據(jù)點(diǎn)Mi(xi,yi,zi)上的值分配到規(guī)則矩形網(wǎng)格交點(diǎn)上(如下圖所示)，產(chǎn)生規(guī)則分布的定量數(shù)據(jù)。這是計(jì)算機(jī)繪制等值圖線圖必須要做的工作。三、原始數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化無規(guī)則分布的數(shù)據(jù)點(diǎn)規(guī)則分布的網(wǎng)格數(shù)據(jù)點(diǎn)29產(chǎn)生網(wǎng)格化數(shù)據(jù)的簡單思路:取平均值

在實(shí)際中,已知的各點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)插值點(diǎn)的影響不一,距插值點(diǎn)近的數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)被插值點(diǎn)影響應(yīng)該更大。(-1,1,1)(-1,-1,1)(1,1,1)(1,-1,1)(0,0,1)網(wǎng)格交點(diǎn)(-1,1,3)(-1,-1,1)(1,1,2)(1,-1,1)(0,0,1.75)網(wǎng)格交點(diǎn)理想情況下的插值示意圖30可以采用不同的插值方法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化。在此僅介紹既簡單實(shí)用的按象限取點(diǎn)距離倒數(shù)加權(quán)平均法如下：各點(diǎn)到坐標(biāo)原點(diǎn)(xi,yi)的距離記為:考慮到距離大小對(duì)網(wǎng)格點(diǎn)上預(yù)測(cè)值的影響，故取距離的倒數(shù)作為權(quán),求網(wǎng)格交點(diǎn)(xi,yi)的預(yù)測(cè)值。以插值點(diǎn)(xi,yi)為坐標(biāo)原點(diǎn)，在四個(gè)象限內(nèi)各取一個(gè)距坐標(biāo)原點(diǎn)最近的點(diǎn)，記為:(xk,yk)(k=1,2,3,4)k=1,2,3,4(xi,yi)31在上式中,當(dāng)出現(xiàn)dk=0時(shí),則以zk作為網(wǎng)格點(diǎn)(xi

,yi

)上的值。

例1已知數(shù)據(jù)

M1(5.707,4.707,1),M2(3.586,5.414,2),M3(2.879,1.879,3)

M4(7.828,1.172,4),插值點(diǎn)為M(5,4,z)解:①各點(diǎn)到插值點(diǎn)的距離：(2-2)32②式(2-2)的分母：③式(2-2)的分子：④插值點(diǎn)的Z值：(1)(2)(3)(4)(1.92)插值示意圖33

1.原始數(shù)據(jù)的簡縮當(dāng)分布在研究區(qū)上的數(shù)據(jù)點(diǎn)很多(可能出現(xiàn)反映相同地質(zhì)特征的多個(gè)近似數(shù)據(jù)點(diǎn))時(shí),或者是數(shù)據(jù)在區(qū)域上的分布極不均勻時(shí),不僅會(huì)使計(jì)算量增加,而且也無助于最終的成果解釋,甚至在計(jì)算過程中還會(huì)出現(xiàn)不可預(yù)料的計(jì)算病態(tài)問題。因此，就需要對(duì)作用不大或相近、可有可無的多余數(shù)據(jù)予以舍棄,這就是數(shù)據(jù)的簡縮。四、原始數(shù)據(jù)的簡縮和增補(bǔ)

數(shù)據(jù)的簡縮方法一般包括分區(qū)加權(quán)平均法、分區(qū)滑動(dòng)平均法和隨機(jī)刪點(diǎn)法。34

(1)分區(qū)加權(quán)平均法設(shè)研究區(qū)內(nèi)每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)都有m個(gè)變量，根據(jù)需要將該區(qū)劃分成大小相等或不等的n個(gè)小區(qū)域，每個(gè)小區(qū)域內(nèi)至少有一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。定義第j個(gè)小區(qū)域內(nèi)第i個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)上第k個(gè)變量的觀測(cè)值為:則第j個(gè)小區(qū)內(nèi)第k個(gè)地質(zhì)變量觀測(cè)值的縮簡值為:zjk-第j個(gè)小區(qū)第k個(gè)變量觀測(cè)值的簡縮值;

nj

-第j個(gè)小區(qū)地質(zhì)數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù);

zjki-第j個(gè)小區(qū)第i個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)第k個(gè)變量的觀測(cè)值。35原始數(shù)據(jù)點(diǎn)簡縮后的數(shù)據(jù)點(diǎn)①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩36按照上式對(duì)研究區(qū)內(nèi)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，相當(dāng)于在每個(gè)小區(qū)內(nèi)有1個(gè)有效數(shù)據(jù)點(diǎn)，從而將原來大量的數(shù)據(jù)點(diǎn)簡化為n個(gè)有效數(shù)據(jù)點(diǎn)。若第j個(gè)小區(qū)域內(nèi)有nj個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)上有m個(gè)地質(zhì)變量的觀測(cè)值，其中第i個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的坐標(biāo)為(xjki，yjki)，那么第j個(gè)小區(qū)簡縮后的有效數(shù)據(jù)點(diǎn)的坐標(biāo)值及變量值為:(2)分區(qū)滑動(dòng)平均法分區(qū)滑動(dòng)平均法的分區(qū)原則與分區(qū)加權(quán)平均法相同，但這種方法要考慮簡縮后數(shù)據(jù)點(diǎn)的位置。37j=(1,2,…,n;k=1,2,…,m)38

xjk、yjk為第j個(gè)小區(qū)第k個(gè)地質(zhì)變量觀測(cè)值縮簡后的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo);

zjk為第j個(gè)小區(qū)第k個(gè)地質(zhì)變量的縮簡值;

xjki、yjki為第j個(gè)小區(qū)第k個(gè)地質(zhì)變量觀測(cè)值在第i個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo);

zjki為第j個(gè)小區(qū)第i個(gè)數(shù)點(diǎn)上第k個(gè)地質(zhì)變量觀測(cè)值;

nj為第j個(gè)小區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)。按上述公式算出的坐標(biāo)有m個(gè)，如果需要一個(gè)統(tǒng)一的坐標(biāo)點(diǎn)，則可根據(jù)地質(zhì)變量觀測(cè)值的大小，采用加權(quán)平均的方法算出。另外，根據(jù)實(shí)際需要也可用其它方法計(jì)算。39

(3)隨機(jī)刪點(diǎn)對(duì)于探區(qū)內(nèi)的局部數(shù)據(jù)點(diǎn)密集區(qū)，隨機(jī)刪去一些數(shù)據(jù)點(diǎn)，既可減少計(jì)算工作量，又可提高計(jì)算過程的穩(wěn)定性。刪點(diǎn)方法是對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)編號(hào)，用隨機(jī)抽樣法刪去其中的一些數(shù)據(jù)點(diǎn)。

2.數(shù)據(jù)的增補(bǔ)研究區(qū)內(nèi)出現(xiàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)空白區(qū)時(shí)，在空白區(qū)內(nèi)補(bǔ)充一些數(shù)據(jù)點(diǎn)，這就是數(shù)據(jù)的增補(bǔ)。補(bǔ)點(diǎn)方法：①據(jù)臨近點(diǎn)數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)補(bǔ)充適量的數(shù)據(jù)點(diǎn);②用插值方法補(bǔ)充一定數(shù)量的數(shù)據(jù)點(diǎn)。

注意:補(bǔ)點(diǎn)的目的是為了全區(qū)計(jì)算的穩(wěn)定性，而原空白區(qū)的計(jì)算結(jié)果僅供參考。40五、離群數(shù)據(jù)的識(shí)別與處理相對(duì)研究區(qū)的觀測(cè)數(shù)據(jù)來說，稱局部的異常高值和異常低值為離群數(shù)據(jù)(失真數(shù)據(jù))。這種數(shù)據(jù)往往直接影響到基于觀測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理過程和對(duì)計(jì)算結(jié)果的合理解釋。對(duì)這些數(shù)據(jù)應(yīng)該進(jìn)行適當(dāng)處理。對(duì)于那些人為等因素造成的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，理所當(dāng)然應(yīng)該刪除或重新觀測(cè)。實(shí)際上，我們總是假設(shè)數(shù)據(jù)總體服從某種分布，進(jìn)而討論是否存在失真數(shù)據(jù)的問題。涉及一些統(tǒng)計(jì)假設(shè)檢驗(yàn)內(nèi)容41離群數(shù)據(jù)的識(shí)別和處理的主要目的:

降低失真數(shù)據(jù)對(duì)處理結(jié)果的影響。離群數(shù)據(jù)識(shí)別和處理的主要步驟：判斷數(shù)據(jù)體中是否存在失真數(shù)據(jù)(分布檢驗(yàn))挑選出失真數(shù)據(jù)處理失真數(shù)據(jù)。42（一）離群數(shù)據(jù)的判定1.類比法以實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)確定一個(gè)離群數(shù)據(jù)的界限，以此判定是否存在離群數(shù)據(jù)。B.N．斯米爾諾夫根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出一個(gè)確定礦床品位離群數(shù)據(jù)的界限。礦床品位離群數(shù)據(jù)的界限礦床類型組份分布性質(zhì)典型礦床離群品位高出平均品位的倍數(shù)Ⅰ很均勻大多數(shù)沉積礦床2~3Ⅱ均勻復(fù)雜沉積礦床與變質(zhì)礦床4~5Ⅲ不均勻絕大多數(shù)有色金屬礦床8~10Ⅳ很不均勻大多數(shù)稀有金屬礦床和金礦床12~15Ⅴ極不均勻某些稀有金屬礦床和金礦床>15432.計(jì)算法利用一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式確定離群數(shù)據(jù)的界限。H.B．沃洛多莫夫給出了下面的公式，通道計(jì)算來確定離群數(shù)據(jù)的界限。ch-正常數(shù)據(jù)的最高值c1-校正前(包括離群數(shù)據(jù))的樣品平均值c2-校正后(不包括離群數(shù)據(jù))的樣品平均值n-包括離群數(shù)據(jù)在內(nèi)的樣品總數(shù)在實(shí)際計(jì)算時(shí)，令M＝20％~30％，由上式可計(jì)算出離群數(shù)據(jù)的界限值。443.統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)法(1)肖維納（Chavent）檢驗(yàn)法求所有數(shù)據(jù)的均值；求所有數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差σ;求每次觀測(cè)的概率誤差Q；計(jì)算可疑數(shù)據(jù)與平均值的偏差D和D/Q;比較D/Q和D’/Q’的大小，若D/Q>D’/Q’,則舍去這一觀測(cè)值。n510152050100D’/Q’2.52.93.23.33.84.2觀測(cè)次數(shù)與對(duì)應(yīng)偏差/概率誤差表45C%

1.17

1.15

1.16

1.60

1.19例：某生油巖測(cè)定其有機(jī)碳含量的數(shù)值如右：D

0.084

0.104

0.094

0.346

0.064D2

0.0071

0.0108

0.0088

0.1197

0.0410D1.60/Q=0.346/0.1309=2.64>D’/Q’=2.5D1.15/Q=0.104/0.1309=0.7945<D’/Q’=2.5離群數(shù)據(jù)正常數(shù)據(jù)46（2）格羅伯斯（Grubps）檢驗(yàn)法當(dāng)數(shù)據(jù)x1,x2,…xn（按由小到大排序）服從正態(tài)分布時(shí)，可用下述統(tǒng)計(jì)量來檢驗(yàn)數(shù)據(jù)是否為外來值。計(jì)算數(shù)據(jù)的參數(shù)U:查得不同顯著水平和不同n下的臨界值Una,比較U和Una，若U>Una,則數(shù)據(jù)為外來值。47格羅伯斯檢驗(yàn)臨界值表αn0.010.0250.050.10αn0.010.0250.050.1031.1551.1551.1531.148152.7052.5462.4082.24741.4921.4811.4631.425162.7472.5852.4432.27951.7491.7151.6721.602172.7852.6202.4752.30961.9441.8871.8221.729182.8212.6512.5042.33672.0972.0201.9381.828192.8492.6762.5272.35882.1982.1042.0111.890202.8842.7082.5572.35892.3232.2152.1091.977212.9122.7332.5802.408102.4102.2902.1762.036222.9392.7582.6032.429112.4852.3552.2342.088232.9632.7812.6242.449122.5502.4122.2852.134242.9872.8022.6442.467132.6082.4612.3312.175252.9972.7922.6822.450142.6592.5072.3712.21348C%DD2

1.170.0840.0071

1.150.1040.0108

1.160.0940.0088

1.600.3460.1197

1.190.0640.0410計(jì)算xi的U：例：某生油巖測(cè)定其有機(jī)碳含量的數(shù)值如右：查得U5,0.01=1.749,計(jì)算參數(shù)s=0.194對(duì)于x1,

U=0.084/0.194=0.4329<U5,0.01對(duì)于x2,U=0.104/0.194=0.536<U5,0.01對(duì)于x4,U=0.346/0.194=1.78>U5,0.01x4是離群數(shù)據(jù)49Xf隨機(jī)變量觀測(cè)值的兩種頻率直方圖(a)Xf(b)判斷觀測(cè)數(shù)據(jù)是否服從正態(tài)分布，一個(gè)簡單而直觀的方法是觀察其頻率直方圖。檢驗(yàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)是否服從正態(tài)分布的方法還有：正態(tài)分布χ2

檢驗(yàn)法和偏度、峰度檢驗(yàn)法。50正態(tài)分布χ2檢驗(yàn)法對(duì)來自正態(tài)總體變量的n個(gè)觀測(cè)數(shù)據(jù)x1,x2…xn,將區(qū)間(-∞，+∞)分為k個(gè)小區(qū)間：

(a0,a1)(a1,a2)……(ak-1,ak)

其中：a1、ak-1分別為觀測(cè)數(shù)據(jù)的最小值和最大值，a0=-∞ak=+∞。

設(shè)vi為數(shù)據(jù)落入其中第i個(gè)小區(qū)間(ai

-1,ai)的頻數(shù)(個(gè)數(shù))，pi為相應(yīng)的理論概率。對(duì)于假設(shè)H0：觀測(cè)數(shù)據(jù)來自正態(tài)總體51若H0為真，則由皮爾遜定理知：因此確定正態(tài)分布的χ2檢驗(yàn)法步驟如下：(1)計(jì)算觀測(cè)數(shù)據(jù)數(shù)學(xué)期望和方差的極大似然估計(jì)量和s2：(2)在數(shù)據(jù)來自正態(tài)總體的假設(shè)下，求落入?yún)^(qū)間(ai-1,ai)的頻數(shù)vi(i=1,2,…k)，并計(jì)算統(tǒng)計(jì)量η。52(3)對(duì)顯著性檢驗(yàn)水平α，查表求拒絕域臨界值χ2k-3(α)(α一般取0.05、0.1等)若η<χ2k-3(α)，則接收H0，否則拒絕H0。注：小區(qū)間個(gè)數(shù)要足夠(一般應(yīng)>10)。53正態(tài)分布偏度、峰度檢驗(yàn)法隨機(jī)變量的偏度Ep和峰度Ef：偏度Ep和峰度Ef是指隨機(jī)變量X的標(biāo)準(zhǔn)化變量(X-μ)/σ的三階中心矩和四階中心矩，即:據(jù)指標(biāo)觀測(cè)值xi(i=1,2,…,n)可以求得上述量的矩估計(jì)值:54對(duì)于假設(shè)H0：觀測(cè)數(shù)據(jù)來自正態(tài)總體若H0為真，則當(dāng)n充分大時(shí)，近似有：55因此確定正態(tài)分布偏度、峰度檢驗(yàn)法：(1)對(duì)于觀測(cè)數(shù)據(jù)xi(i=1,2…n)，求出其偏度、峰度的矩估計(jì)Up、Uf。(2)對(duì)給定的顯著性檢驗(yàn)水平α，求出其檢驗(yàn)拒絕域臨界值：若|Up|<Pp且|Uf|<Pf，則接受H0，否則拒絕H0。56若隨機(jī)變量X~N(μ，σ2)，則由契比雪夫不等式知：因此，對(duì)于觀測(cè)數(shù)據(jù)Xi(i=1,2,…,n)，可確定它可以大概率落入的區(qū)間：(X-2S，X+2S)或(X-3S，X＋3S)，某數(shù)據(jù)不在上述區(qū)間內(nèi)，則認(rèn)為該數(shù)據(jù)離散，需處理；否則，認(rèn)為正常。契比雪夫不等式法573.離群數(shù)據(jù)的處理

當(dāng)不能肯定離群數(shù)據(jù)是否失真時(shí)，應(yīng)查明其離群的原因，對(duì)原因不明而又比較重要的數(shù)據(jù)，如果條件允許可進(jìn)行重新觀測(cè)。當(dāng)能肯定離群數(shù)據(jù)失真時(shí)，應(yīng)予舍棄，因?yàn)樗鼤?huì)對(duì)有效數(shù)據(jù)產(chǎn)生干擾，影響計(jì)算和地質(zhì)解釋結(jié)果。

對(duì)不能舍棄的離群數(shù)據(jù)可以采用平均值代替法、鄰近數(shù)據(jù)平均值代替法、界限值代替法和地質(zhì)推斷代替法等予以處理58§3地質(zhì)變量

2.地質(zhì)變量的分類由于地質(zhì)現(xiàn)象的復(fù)雜性，導(dǎo)致了地質(zhì)變量的多樣性，一般根據(jù)地質(zhì)變量所取數(shù)據(jù)的方法及性質(zhì)，可將其分為觀測(cè)變量(定性和定量變量)和綜合變量。一、地質(zhì)變量的概念及其分類

1.地質(zhì)變量的概念它是反映某地質(zhì)現(xiàn)象在時(shí)間或空間上變化規(guī)律的量。如生油巖的厚度、地層的埋藏深度、生油巖中有機(jī)質(zhì)的豐度等。59

觀測(cè)變量是可以直接進(jìn)行觀測(cè)、分析或度量的地質(zhì)變量。如地層的厚度、原油的密度和粘度、巖石的顏色等。

綜合變量是把二個(gè)或二個(gè)以上的觀測(cè)變量按一定的方式進(jìn)行組合而得到的具有綜合意義的地質(zhì)變量。如區(qū)分天然氣成因類型的“甲烷系數(shù)”：當(dāng)M>99%時(shí)認(rèn)為是生物成因氣，否則認(rèn)為是熱解成因氣。又如總烴與有機(jī)碳之比為有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化率等等。60

1.具有明確的地質(zhì)意義指地質(zhì)變量所代表的具體地質(zhì)含義或特征。如:地層的時(shí)代、地層溫度、圈閉閉合面積等變量可表示石油地質(zhì)特征；有機(jī)質(zhì)類型、有機(jī)質(zhì)豐度、有機(jī)質(zhì)成熟度等變量可表示地球化學(xué)特征。二、地質(zhì)變量的特征

2.具有明顯的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)多數(shù)地質(zhì)變量可認(rèn)為是隨機(jī)變量。因此,它們的觀測(cè)值具有明顯的統(tǒng)計(jì)意義，如觀測(cè)值的平均值是地質(zhì)變量數(shù)學(xué)期望的估計(jì)值，而觀測(cè)值的標(biāo)準(zhǔn)差則反映了地質(zhì)變量在區(qū)域上的波動(dòng)程度。61

3.具有相關(guān)性地質(zhì)變量之間具有一定程度的相關(guān)性，如巖石的滲透率與有效孔隙度密切相關(guān)。

分析研究地質(zhì)變量的目的是想通過它們預(yù)測(cè)地質(zhì)體的特征及有關(guān)的地下資源。那么用什么樣的地質(zhì)變量才能更好地達(dá)到研究目的？這就是地質(zhì)變量的選擇問題。例如，要想通過某些地質(zhì)變量預(yù)測(cè)某生油層的生油量，那么就要選擇與生油量相關(guān)的地質(zhì)變量。一般來說，地質(zhì)變量的選擇應(yīng)遵循以下基本原則:

三、地質(zhì)變量的選擇62

3.具有相關(guān)性地質(zhì)變量之間具有一定程度的相關(guān)性，如巖石的滲透率與有效孔隙度密切相關(guān)。

三、地質(zhì)變量的選擇(1)要獲得一批地質(zhì)意義明確、統(tǒng)計(jì)特征明顯且與研究對(duì)象和目的有著密切關(guān)系的地質(zhì)變量。(2)要達(dá)到變量結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化，也就是要具有最優(yōu)的變量組合。這樣可以減少空間維數(shù)，以盡可能相互獨(dú)立的變量組成n(n=1,2,…)維空間的數(shù)學(xué)模型，從而既簡化了計(jì)算，又便于結(jié)果的分析和解釋。

1、選擇的目的63(3)使實(shí)際地質(zhì)系統(tǒng)的有用信息損失達(dá)到最小。(4)有利于建立最優(yōu)的地質(zhì)概念模型和數(shù)學(xué)模型，從而獲得最佳的地質(zhì)效果。(二)選擇地質(zhì)變量的途徑和方法1.地質(zhì)途徑選擇變量的地質(zhì)途徑就是要應(yīng)用與石油地質(zhì)勘探有關(guān)的各地質(zhì)分支學(xué)科的基本理論和方法來對(duì)實(shí)際地質(zhì)系統(tǒng)進(jìn)行地質(zhì)觀測(cè)，并收集與其有關(guān)的地質(zhì)資料，建立地質(zhì)概念模型，選擇變量。64常用的地質(zhì)資料的類別(1)地面地質(zhì)調(diào)查資料：包括不同比例尺的地質(zhì)概查、地質(zhì)普查、地質(zhì)詳查、地質(zhì)細(xì)測(cè)等各類地質(zhì)資料。

(2)地球物理勘探資料：包括重力、磁力、電法、地震勘探等各類物探資料。(3)地球化學(xué)勘探資料：包括各種微量金屬元素、烴類含量等化探資料。(4)遙感地質(zhì)測(cè)量資料：包括航空和航天遙感測(cè)量資料。

(5)鉆井地質(zhì)勘探資料：包括巖屑、鉆時(shí)、泥漿、氣測(cè)錄井、巖心分析、中途測(cè)試等。(6)試油試采資料：包括油氣水產(chǎn)量、地層壓力、地層溫度等。65(7)地球物理測(cè)井資料：包括電阻、電位、感應(yīng)聲波、地震、放射性、井徑測(cè)井等。(8)巖礦分析資料：包括薄片鑒定、重礦物分析、粒度分析等。

(9)油層物性資料：包括儲(chǔ)層孔隙度、滲透率、含油飽和度等。

(10)油氣水性質(zhì)資料：包括原油密度、粘度、餾分、天然氣密度、成分、地下水礦化度、離子成分、微量元素含量等。(11)生油指標(biāo)分析資料：包括有機(jī)碳含量、瀝青含量、環(huán)境指標(biāo)、干酪根類型、Ro、OEP值等。

(12)古生物鑒定資料：包括大型古生物、微體古生物、牙形石鑒定等。(13)其它化驗(yàn)分析資料：包括掃描電鏡、電子探針、熱解色譜、差熱分析、X射線衍射分析、熱模擬、泥巖壓實(shí)模擬、包裹體測(cè)定等。6667資料項(xiàng)目數(shù)據(jù)內(nèi)容1.錄井資料(1)砂樣錄井；(2)鉆時(shí)錄井；(3)泥漿錄井；(4)氣測(cè)錄井2.測(cè)井資料(5)標(biāo)準(zhǔn)電測(cè)；(6)橫向電測(cè)；(7)放射性測(cè)井；(8)微電極測(cè)井；(9)井徑測(cè)井；(10)井溫測(cè)井；(11)井斜測(cè)井；(12)井內(nèi)流體測(cè)井3.巖心資料(13)鉆井取心；(14)井壁取心4.儲(chǔ)油層巖性(15)薄片鑒定；(16)粒度分析；(17)碳酸鹽含量；(18)巖心含鹽量5.地層對(duì)比資料(19)油層總厚度；(20)油層有效厚度；(21)最好油層厚度；(22)最大單層厚度6.含油飽和度(23)原始含油飽和度；(24)殘余油飽和度7.孔隙度(25)總孔隙度；(26)有效孔隙度8.滲透率(27)空氣滲透率；(28)有效滲透率9.油層溫度(29)油層溫度；(30)地溫梯度10.地層壓力(31)原始地層壓力；(32)靜止壓力11.飽和壓力(33)飽和壓力12.流動(dòng)壓力(34)流動(dòng)壓力13.井口壓力(35)油管壓力；(36)套管壓力14.油氣比(37)油氣比15.原油性質(zhì)地層條件下：(38)原油粘度；(39)原始油氣比；(40)體積系數(shù)；(41)壓縮系數(shù)；(42)原始密度；地面條件下：(43)原油密度；(44)原油粘度；(45)凝固點(diǎn)；(46)含蠟量；(47)蠟融點(diǎn)；(48)含水率；(49)含砂量；(50)餾分16.天然氣性質(zhì)(51)天然氣密度；(52)粘度；(53)組分分析17.地層水性質(zhì)(54)礦化度；(55)成分；(56)密度；(57)機(jī)械雜質(zhì)；(58)含鐵量18.產(chǎn)量(59)產(chǎn)油量；(60)產(chǎn)氣量；(61)產(chǎn)水量；(62)注水井吸水量19.含油面積和油水邊界(63)含油面積；(64)油水邊界20.粘土夾層(65)粘土性質(zhì)；(66)夾層厚度；(67)夾層分布范圍；(68)有機(jī)碳；(69)有機(jī)氮；(70)還原系數(shù)；(71)瀝青含量；(72)瀝青性質(zhì)探井中取全取準(zhǔn)20項(xiàng)資料72項(xiàng)數(shù)據(jù)(1960,大慶油田)682.數(shù)學(xué)途徑(1)相關(guān)系數(shù)法：如簡單相關(guān)系數(shù)、偏相關(guān)系數(shù)等。(2)統(tǒng)計(jì)推斷法：如因子分析、回歸分析、判別分析、典型相關(guān)分析等。(3)地質(zhì)特征矢量長度分析法：這是一種篩選二態(tài)變量的方法。地質(zhì)變量的選擇除了地質(zhì)途徑外還應(yīng)與數(shù)學(xué)的方法結(jié)合起來，這樣可以使變量的選擇建立在最優(yōu)化準(zhǔn)則