一种基于空间加权技术的各向异性奇异性指数计算方法与流程

本发明涉及建模技术领域，具体是一种基于空间加权技术的各向异性奇异性指数计算方法。

背景技术：

基于地质应用的角度，奇异性这一概念最初是由cheng(2007)提出，并把它定义为在一个狭窄的时间或空间内伴随异常能量释放或物质积累而发生的地质现象或地质过程的一种性质。奇异性在非线性地质过程异常识别(如岩浆热液成矿过程)等地质变量的局部奇异结构特征的表征上有着重要的意义。

基于多重分形理论，现有技术提出了一种基于滑动窗口的奇异指数填图技术定量估计了非线性地质过程或事件奇异属性的大小，称之为普通局部奇异性指数计算方法(osm，ordinarysingularitymapping)。以地球化学数据为例，osm方法计算奇异性指数的具体过程如下：

(1)对于某一待计算位置,设定一系列边长大小为方形计算窗口；

(2)计算每个窗口所对应的地球化学元素的平均含量；

(3)利用最小二乘法,在双对数图上拟合散点之间的线性关系；

(4)求出拟合线性关系的斜率,并由此推算出待计算位置的奇异性指数值；

(5)滑动方形计算窗口到下一位置,重复(2)-(5)的步骤,直至将所有位置处奇异值计算出来为止。

自普通局部奇异性指数计算方法提出以来，它被广泛应用于增强和识别地球化学异常信息。但这种方法存的一定的局限性，即其忽略了空间各向异性。

近年来，空间各向异性在异常识别，包括奇异性分析中的重要性日益得到重视。具有示矿意义的地球化学异常往往与控矿地质要素是在时空演化上具有耦合性，因为他们为元素的富集(即成矿)提供了必要的空间、热量、流体等条件。大量的地质事实已经证明控矿地质要素在空间分别上具有明显的各向异性特征。因此，空间各向异性有利于识别具有明确地质意义的地球化学异常信息，将奇异性分析与空间各向异性分析相结合，可以保证所圈定的异常在地质意义上比仅利用其中一种性质所圈定的异常更加合理。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于空间加权技术的各向异性奇异性指数计算方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于空间加权技术的各向异性奇异性指数计算方法，包括以下步骤：

s10，定义空间加权因子；

s20，对于地球化学图上某一待计算位置,设定多个边长大小的方形计算窗口，计算基于空间加权约束的各向异性奇异性空间大小；

s30，计算每个方形计算窗口所对应的空间加权地球化学元素的平均含量；

s40，利用最小二乘法,在双对数图上拟合散点之间的线性关系；

s50，求出拟合线性关系的斜率，并由此推算出待计算位置的空间各向异性奇异性指数值；

s60,滑动方形计算窗口到下一位置,重复步骤s20-s50,直至将所有位置处空间各向异性奇异性指数值计算出来为止。

在上述技术方案的基础上，本发明还提供以下可选技术方案：

在进一步的方案中：所述空间加权因子为w[dbx(ε)](0≤w[dbx(ε)]≤1)。

在进一步的方案中：多个所述方形计算窗口的边长大小为εi(εi-1＜εi＜εi+1，i＝1，2，...)，各向异性奇异性空间大小计算公式为

在进一步的方案中：所述空间加权地球化学元素的平均含量的计算公式为其中μ^w[bx(ε)]和ρ^w[bx(ε)]分别代表包含在bx(ε)空间范围内的空间加权总金属质量和空间加权平均密度。

在进一步的方案中：所述其中e代表欧几里得空间的维数。

在进一步的方案中：所述其中e代表欧几里得空间的维数。

在进一步的方案中：所述拟合线性关系的斜率为∈(x)-2。

相较于现有技术，本发明的有益效果如下：

本发明摒弃了som方法在计算奇异性指数时忽略了空间各向异性的缺陷，利用空间加权技术来约束滑动窗口的形状和大小，可以模拟任意形状大小的滑动窗口，以度量奇异性空间模式各向异性的特征及强度，为局部奇异值的计算提供了一种通用的计算模型和方法。

具体实施方式

本发明所列举的各实施例仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。对本发明所作的任何显而易知的修饰或变更都不脱离本发明的精神与范围。

为了克服osm方法识别地球化学异常时忽略各向异性的缺点，我们提出了swsm新方法，并进行了实例验证。swsm方法将osm与空间加权技术(spatiallyweighting，sw)相结合，用于计算空间各向异性奇异指数，可以综合表征和度量非线性成矿过程所固有的奇异性和各向异性这两个重要性质。

空间加权技术(spatiallyweighting，sw)是一种非常有用的空间分析方法，它能够用于定量表征具有各向异性空间模式的地质要素，以避免在计算某些地质信息时提取和使用不相关的样本或变量，使用等不相关变量，可以运用sw技术，利用基于地质性质的空间权重因子对样本贡献进行加权，以计算相关系数或协方差矩阵。因此，sw技术为实现样本受地质特征控制的各向异性等空间特性约束的空间数据分析提供了一种有用的工具。

具体来说，本发明的swsm方法包括以下步骤：

s10，定义空间加权因子w[dbx(ε)](0≤w[dbx(ε)]≤1)。

s20，对于地球化学图上某一待计算位置,设定多个边长大小的方形计算窗口，计算基于空间加权约束的各向异性奇异性空间大小。

其中方形计算窗口边长大小为εi(εi-1＜εi＜εi+1，i＝1，2，...)，各向异性奇异性空间大小计算公式为

s30，计算每个方形计算窗口所对应的空间加权地球化学元素的平均含量。

空间加权地球化学元素的平均含量的计算公式为

其中μ^w[bx(ε)]和ρ^w[bx(ε)]分别代表包含在bx(ε)空间范围内的空间加权总金属质量和空间加权平均密度。

所述其中e代表欧几里得空间的维数。

所述其中e代表欧几里得空间的维数。

s40，利用最小二乘法,在双对数图上拟合散点之间的线性关系。

s50，求出拟合线性关系的斜率，并由此推算出待计算位置的空间各向异性奇异性指数值。

所述拟合线性关系的斜率为∈(x)-2。

s60，滑动方形计算窗口到下一位置,重复步骤s20-s50,直至将所有位置处空间各向异性奇异性指数值计算出来为止。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。