litceysel.ru
добавить свой файл
1


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»


Согласовано

_____________________________

Руководитель направления подготовки специалистов 130101,

зав. кафедрой МКП Ю.Б. Марин


Утверждаю

___________________________

Зав. ИДГ, профессор

С.Б. Шишлов


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ



Статистические методы в геологии


Специальность: 130101 «ПРИКЛАДНАЯ ГЕОЛОГИЯ»


Специализации: Геология нефти и газа


Квалификация (степень) выпускника: специалист (горный инженер-геолог)


Составитель: доцент кафедры ИДГ И.В. Таловина

.


Санкт-Петербург 2012




1. Цели и задачи дисциплины:

Дисциплина “Статистические методы в геологии” изучает вероятностно-статистические методы обработки геологических (нефтегазогеологических) данных; вопросы классификации объектов и распознавания образов; типы моделей и принципы моделирования геологических объектов и процессов, в том числе закономерности распределения на плоскости и в пространстве характеристик залежей и месторождений нефти и газа; методы построения моделей и процессов (природных и техногенных) по данным различных видов исследований, с применением современной компьютерной техники.


Целью преподавания дисциплины является приобретение студентами теоретических знаний по основным методам математического моделирования, применяемых в геологии и, прежде всего, в геологии нефти и газа; усвоение основных понятий прикладной математической дисциплины; овладение методами математического анализа данных, из которых основными являются методы вероятностно-статистического моделирования; освоили программно-технические средства моделирования на современных компьютерах; знакомство с существующими методами и средствами подготовки, ввода и обработки данных видов опробования. При изучении дисциплины студент закрепляет знания и навыки, полученные при изучении математических и общепрофессиональных дисциплин и получает знания и навыки, необходимые при изучении специальных дисциплин.


2. Место дисциплины в структуре ООП:

Курс " Статистические методы в геологии " входит в состав базовой части дисциплин математического и естественнонаучного цикла подготовки специалистов по специальности «Прикладная геология» направления «Экология и природопользование» и изучается студентами данной специальности в течение 6 семестра после прохождения курсов “Математика”, “Информатика”, “Общая геология'', “Структурная геология”, ''Инженерная графика'', «Геология нефти и газа».


3. Требования к результатам освоения дисциплины:


    Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

    ОК-1, 2, 3, 4, 9, 10, 21, ПК-2, 8, 24, 25, ПСК-3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9.

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать:

  1. Основные математические методы, применяемые в геологии для статистического анализа и моделирования геологических объектов.

  2. Основные гипотезы и критерии их проверки

  3. Основные принципы математического моделирования геологических объектов и процессов.

  4. Типы математических моделей и особенности их применения в различных областях геологии.


Уметь:

  1. Формулировать геологические задачи в виде, удобном для их решения с применением математических методов и современной компьютерной техники.

  2. Статистически оценивать геологические объекты.

  3. Выбирать оптимальные схемы обработки аналитических и графических данных с применением математических методов.

  4. Выбирать математические модели, наиболее полно отражающие свойства геологических объектов и тип решаемой задачи.


4. Объем дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетных единицы.

Вид учебной работы

Всего часов

Семестры

6










Аудиторные занятия (всего)

48

48










В том числе:

-

-










Лекции

34

34











Практические занятия (ПЗ)

-

-










Семинары (С)

-

-










Лабораторные работы (ЛР)

14

14










Самостоятельная работа (всего)

24

24










В том числе:

-

-










Курсовой проект (работа)

-

-










Расчетно-графические работы

-

-










Реферат

-

-










Другие виды самостоятельной работы:

-

-










Работа с эталонными коллекциями

-

-










Работа с литературой

24

24










Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)

-

Диф. зачет










Общая трудоемкость час

зач. ед.

72

72










2

2










5. Содержание дисциплины

5.1. Содержание разделов дисциплины


№ п/п

Наименование раздела дисциплины

Содержание раздела

1

Геологические объекты и их свойства. Понятие о математическом моделировании геологических объектов


Понятие о геологических объектах. Свойства геологических объектов. Выборочные методы изучения геологических объектов. Понятие о математическом моделировании геологических объектов. Принцип и операции математического моделирования. Примеры математических моделей. Основные виды математических моделей, применяемых в геологии.

2

Одномерная статистическая модель

Одномерная статистическая модель. Свойства геологических объектов как независимые случайные величины. Статистические характеристики случайной величины. Моменты случайной величины, их связь со статистическими характеристиками. Группировка исходных данных. Построение гистограммы. Расчет статистических характеристик по сгруппированным данным.

3

Законы распределения случайных величин

Понятие о законах распределения. Нормальный закон распределения. Логарифмически-нормальный закон распределения. Распределение Стьюдента. Распределение х2. Распределение Фишера. Построение графика плотности вероятности, проверка гипотезы о законе распределения. Преобразование случайной величины.


4

Геологические приложения одномерной статистической модели

Точечная оценка погрешности среднего значения. Интервальная оценка математического ожидания случайной величины. Выделение аномальных значений. Выделение однородных совокупностей.

5

Двухмерная статистическая модель

Двухмерная статистическая модель. Система двух случайных величин и ее графическое изображение. Статистические характеристики системы двух случайных величин. Коэффициент корреляции. Уравнение линейной регрессии. Двухмерное нормальное распределение. Эллипс рассеяния. Нелинейная регрессия. Метод наименьших квадратов. Применение метода наименьших квадратов к параболической зависимости. Выбор порядка полинома при аппроксимации нелинейной зависимости. Приведение нелинейных зависимостей к линейному виду.

6

Геологические приложения двухмерной статистической модели

Прогнозирование свойств по уравнению регрессии. Выявление аномальных значений и однородных совокупностей. Внутренний контроль химических анализов. Внешний контроль химических анализов. Оценка различия между геологическими объектами. Оценка постоянной радиоактивного распада. Зависимость плотности руды от ее состава. Вычисление параметров усеченного нормального распределения.

7

Многомерная статистическая модель

Многомерная статистическая модель. Система множества случайных величин и ее статистические характеристики. Множественная линейная регрессия. Коэффициент множественной корреляции. Отбор информативных свойств в уравнении множественной линейной регрессии.


8

Применение многомерной статистической модели в геологии

Анализ матрицы коэффициентов корреляции. Метод главных компонент. Кластерный анализ. Дендрограмма. Распознавание образов. Распознавание образов. Методы распознавания образов.

9

Математическое моделирование пространственных геологических закономерностей

Свойства геологических объектов как пространственные переменные. Виды математических моделей и геологических полей. Детерминированные модели геологических полей. Линейная интерполяционная модель. Полиномиальная модель. Модель обратных расстояний. Сплайн-модель. Вероятностные модели геологических полей: модель на основе случайной функции, гармонический анализ, периодограммный анализ. Основы геостатистики: вариограмма и ее аппроксимации, влияние на вариограмму геометрической базы измерений, понятие о кригинге.

10

Основы математического моделирования месторождений

Задачи математического моделирования месторождений. Банки исходных данных при разведке месторождений: банк координат устьев разведочных выработок, банк искривлений скважин, банк геологической документации, банк опробования. Вторичные (расчетные) банки данных: банк координат пунктов измерения искривлений, банк рудных пересечений, банк координат геологических границ. О моделировании месторождений: аналитические модели месторождений, блочные модели месторождений.


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

№ п/п


Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин

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

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1

Экономика и организа­ция геологоразведочных работ




+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

2

Изотопные методы в геологии










+

+

+

+

+

+

+

+

3

Подсчет запасов и оценка ресурсов нефти и газа

+

+

+

+

+

+

+

+


+

+

+

4

Опробование, разведка и геолого-экономическая оценка месторождений полезных ископаемых




+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

5

Прикладная геохимия




+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

5.3. Разделы дисциплин и виды занятий

№ п/п

Наименование раздела дисциплины

Лекц.

Практ.

зан.

Лаб.

зан.

Семин

СРС

Все-го,

час.

1

Геологические объекты и их свойства. Понятие о математическом моделировании геологических объектов

2










2

4

2

Одномерная статистическая модель

2










2

4

3

Законы распределения случайных величин

4










2

6

4

Геологические приложения одномерной статистической модели

4




8




4

16

5

Двухмерная статистическая модель

2










2

4

6

Геологические приложения двухмерной статистической модели

4




4




4

12

7


Многомерная статистическая модель

2










2

4

8

Применение многомерной статистической модели в геологии

4




2




2

8

9

Математическое моделирование пространственных геологических закономерностей

4




4




2

10

10

Основы математического моделирования месторождений

2










2

4


6. Лабораторный практикум: на лабораторных занятиях студенты закрепляют пройденный материал путем решения типовых задач геостатистики, знакомятся с основными приемами интерпретации результатов статистической обработки данных и компьютерного картирования.

№ п/п

№ раздела дисциплины

Наименование лабораторных работ


Трудо-емкость

(час.)

1

4

Определение петрографического типа горных пород с использованием преобразований числовой геологической информации в графическую

2

2

4

Предварительный анализ химического состава коры выветривания на месторождении никеля

2

3

4

Статистический анализ угловых величин при изучении тектонической структуры рудопроявлений

2

4

4

Статистическая обработка данных при проверке геологических гипотез

2

5

6

Проверка гипотезы о существовании корреляционной связи между химическими компонентами.

2

6

6

Проверка гипотезы о существовании корреляционной связи между содержанием гидрослюды в углях и зольностью углей.

2

7

8

Оценка содержания попутного полезного компонента с помощью корреляционного анализа и уравнения регрессии

2

8

9

Выделение ассоциаций химических элементов, классификация признаков и точек наблюдения, выбор информативных признаков оруденения, идентификация и прогнозная оценка геологического объекта с использованием методов корреляционного, кластерного, факторного анализов.


4


7. Практические занятия (семинары): не предусмотрены.


8. Примерная тематика курсовых проектов (работ): не предусмотрены.


9. Самостоятельные занятия


В часы самостоятельных занятий студенты имеют возможность работать с конспектами лекций, учебниками для текущей подготовки к учебным занятиям. Самостоятельная работа предусматривает также изучение программного пакета Statistica.


10. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:

Основная:

  1. Дементьев Л.Ф. Математические методы и ЭВМ в нефтегазовой геологии. Учеб. пособие для вузов. М., Недра, 1983. 189 с.

  2. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. Учебное пособие для вузов. – 8 е изд., стер. – М.: Высш. Шк.,2002. – 479 с.: ил.

  3. Прозорова Г.Н. Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Методы математического моделирования в геологии». Ростов на Дону, 2007 Электронная версия.

Дополнительная:

  1. Вентцель Е.С. Теория вероятностей: Учеб. для вузов. – 5-е изд. стер. – М.: Высш. шк., 1998. – 576 с.

  2. Математические методы и ЭВМ в поисково-разведочных работах. Учеб. Пособие для вузов/М.С. Арабаджи, Э.А.Бакиров, В.С.Мильничук, Р.В.Сенюков – М., Недра, 1984.264 с.

  3. Вычислительная математика и техника в разведочной геофизике: Справочник геофизика/ Под ред. В.И. Дмитриева. – 2 е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 1999. – 498 с.: ил.

  4. Математическое программирование. Учебн. Пособие. Кузнецов Ю.Н., Кузубов В.И., Волощенко А.Б. – М., Высшая школа, 1980 – 300 с., ил.

  5. Техническое описание и руководство пользователя программы Statistica 5.0 (for Windows) (Фирма StatSoft Inc. (США), 2002 г.; DV SeisGeo (Москва, 2005)
  6. Справка по математическим компьютерным программам: BMDP 1.0, SPSS 6.1, Statgraphics 1.0, Systat 5.01., Matematica®, Matlab®, Harvard Graphics®, Mathcad 11, Statistica 5.0 (Фирма StatSoft Inc. (США), основанная в 1984г.).


  7. Родионов В.Ф. Справочник по математическим методам в геологии. - М.: Недра, 1987.

  8. Дэвис Дж. Статистический анализ данных в геологии. - М.: Недра, 1990

  9. Абрамович И.И. Математическая геология и математический прогноз / И.И.Абрамович, Л.Н.Дуденко, Ю.И.Михайлова // Тр. ВСЕГЕИ. 1972. Т.178. С.103-122.

  10. Айвазян С.А. Прикладная статистика. Исследование зависимостей: Справочное пособие / С.А.Айвазян, И.Г.Енюков, Л.Д.Мешалкин. М.: Финансы и статистика, 1985. 187 с.

  11. Афифи А. Статистический анализ. Подход с использованием ЭВМ / А.Афифи, С.М.Эйзен. М.: Мир, 1982. 488 с.

  12. Большев Л.Н. Таблицы математической статистики / Л.Н.Большев, Н.В.Смирнов. М.: Наука, 1983. 416 с.

  13. Боровиков В. Statistica. Искусство анализа данных на компьютере. 2-е изд. СПб: Питер, 2003. 688 с.

  14. Бронштейн И.Н. Справочник по математике для инженеров и учащихся вузов / И.Н.Бронштейн, К.А.Семендяев. 13-е изд. М.: Наука, 1986. 544 с.

  15. Давид М. Геостатистические методы при оценке запасов. Л.: Недра, 1980. 360 с.

  16. Каждан А.Б. Математическое моделирование в геологии и разведке по- лезных ископаемых / А.Б.Каждан, О.И.Гуськов, А.А.Шиманский. М.: Недра, 1979. 168с.

  17. Каждан А.Б. Математические методы в геологии: Учебник для вузов / А.Б.Каждан, О.И.Гуськов. А.А.Шиманский. М.: Недра, 1990. 251 с.

  18. Капутин Ю.Е. Геостатистическое исследование месторождений полез- ных ископаемых: Методические рекомендации. Петрозаводск: Изд-во КарФАН СССР, 1988. 190 с.

  19. Математическая энциклопедия: В 5 томах. М.: Советская энциклопедия, 1977-1985.

  20. Матерон Ж. Основы прикладной геостатистики. М.: Мир, 1968. 408 с.

  21. Поротов Г.С. Основы статистической обработки материалов разведки месторождений: Учебное пособие / Ленинградский горный институт. Л., 1985. 97 с.
  22. Смоляк С.А. Устойчивые методы оценивания / С.А.Смоляк, Б.П.Титаренко. М.: Статистика, 1980. 208 с.


  23. Справочник по математическим методам в геологии / А.А.Родионов, Р.И.Коган, В.А.Голубев и др. М.: Недра, 1987. 334 с.

  24. Тьюки Дж. Анализ результатов наблюдений. М.: Мир, 1981. 302 с.

  25. Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии. М.: Финансы и статистика, 1998. 288 с.

  26. Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии: Учебное пособие / Московский институт геодезии и картографии. М., 1996. 112 с.

  27. Шаталов И.И. Моделирование месторождений и рудных полей на ЭВМ: Учебное пособие / И.И.Шаталов, В.И.Щеглов. М.: Недра, 1989. 150 с.

  28. Шестаков Ю.Г. Математические методы в геологии: Учебное пособие. Красноярск: Изд-во Красноярского ун-та, 1988. 208 с.


в) программное обеспечение: работы выполняются средствами компьютерных программ: MS Excel, Statistica.

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


10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:

Специализированные аудитории, используемые при проведении лекционных занятий, оснащены мультимедийными проекторами и комплектом аппаратуры, позволяющей демонстрировать текстовые и графические материалы в проходящем и отраженном свете. Компьютерный класс с необходимым программным обеспечением и выходом в Интернет. Лекции сопровождаются демонстрацией примеров результатов обработки данных нефтегазовой геологии с применением различных математических методов в виде машинных распечаток диаграмм, графиков и карт.


__________________________________________________________________________

Разработчики:

кафедра ИДГ СПГГУ, доцент Таловина И.В.