Geum.ru

Организационно-методический раздел

Вид материалаДокументы

Содержание


1.4. Итоговый контроль
2. Содержание дисциплины.
Итого по курсу
3. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
Подобный материал:
1. Организационно-методический раздел.
    1. Математические методы в геологии нефти и газа. Часть III.

Математическое моделирование геологических объектов.

Общепрофессиональная дисциплина, вузовская компонента.

1.2. Дисциплина «Математическое моделирование геологических объектов» предназначена для изучения

- методологии математического моделирования геологических объектов в осадочной толще;

-алгоритмов комплексной обработки и интерпретации геолого-геофизических данных (на примере данных сейсморазведки и бурения);

- программного обеспечения для моделирования геологических объектов в осадочной толще;

- компьютерных технологий моделирования геологических объектов и особенностей применения этих технологий при обработке информации об осадочной толще.

Основной целью освоения дисциплины является знакомство с общей методологией и современными методами моделирования геологических объектов, знание алгоритмов и программного обеспечения, применяющегося при моделировании объектов в слоистой толще (в рамках учебной программы), умение решать практические задачи моделирования с помощью компьютерных технологий.

Для достижения поставленной цели выделяются задачи курса

а) овладеть общей методологией моделирования

б) освоить математический аппарат;

в) уметь грамотно эксплуатировать программное обеспечение

г) уметь решать практические задачи моделирования геологических объектов с помощью современных компьютерных технологий

1.3. По окончанию изучения указанной дисциплины студент должен

- иметь представление об общей методологии моделирования геологических объектов (на примере слоистой толщи)

- знать математический аппарат моделирования

- уметь грамотно эксплуатировать программное обеспечение и решать практические задачи моделирования с помощью современных компьютерных технологий.

1.4. Итоговый контроль: для контроля усвоения дисциплины учебным планом предусмотрен экзамен.

Текущий контроль: В течение семестра принимаются два коллоквиума

2. Содержание дисциплины.

2.1. Как единое целое, курс является новым по содержанию по сравнению с другими подобными курсами в России и за рубежом. В нём рассматриваются актуальные проблемы математического моделирования геологических объектов в слоистой толще. Содержание разделов 3,4,5,6 в той или иной мере излагается в ряде общепрофессиональных и специализированных курсов ММФ НГУ. Разделы 6 и 7 имеют аналоги в курсах, читаемых в Тюменском нефтегазовом университете. В целом, курс отражает современный уровень знаний по рассматриваемой проблеме.

2.2.

Наименование разделов и тем
Количество часов

Лекции
Семинары
Лаб.и

самост

работы
Всего часов

1. Введение в математическое моделирование геологических объектов

2. Математическое моделирование и карты в изолиниях

3. Начала теории измерений.

4. Дискретные математические модели.

5. Введение в анализ данных и прикладную статистику.

6. Сплайн-аппроксимация поверхностей.

7. Линейная модель при учёте структурных взаимоотношений в слоистой толще.

8. Методы анализа данных, прикладной статистики и математического моделирования при комплексной обработке геолого-геофизической информации.
4


2

2

4


6

6

7

5
2


4

2

4


6

6

2

10
0


2

0

0

0

0


0

6
6


8

4

8

12

12


9

21

ИТОГО ПО КУРСУ
36
360
8
80


2.3. Содержание отдельных разделов и тем.

1. Типовые задачи анализа данных с примерами из нефтяной геологии. Общие сведения о распознавании, кластер-анализе, многомерном шкалировании, машинном обнаружении закономерностей, заполнении прочерков и эмпирическом предсказании. Задача о покрытии. Решение сложной геологической задачи как прохождение по цепочкам типовых задач анализа данных, прикладной статистики и частных задач математического моделирования. Декомпозиция исходной задачи. Блок-схемы решения задач. Анализ данных, прикладная статистика и математическое моделирование - взаимоотношения, сходство и различие. Типы моделей. Этапы процесса математического моделирования. Математические модели и их отображение на геологических картах.

2. Математические методы и компьютерные технологии при построении геологических карт. Две базовые модели - карта геологической поверхности (в изолиниях) и многослойная геологическая карта (без изолиний).

Методы и ПО построения карт в изолиниях. Элементы компьютерной технологии построения карт в изолиниях. Обзор. Пакет SURFER FOR WINDOWS. . Назначение; обзор функций; структура главного меню; электронная таблица; форматы файлов (grd, bln и др.); оптимальный выбор параметров программ построения карт; оценка качества построения карты; достижение соответствия между "ручной" и "машинной" рисовкой; операции над картами; печать карт на принтере; bln-файлы и нанесение дополнительной информации на карту (гидросеть, дизъюнктивные нарушения, лицензионные участки и пр.). Специфика построения отдельных типов карт (гипсометрия, изопахиты и др.). Выбор подходящего метода интерполяции. Сглаживание поверхности. Загущение и разрежение сетки. Сеточные функции и алгоритмы проведения изолиний

Многослойные карты и геоинформационные системы (ГИС). Понятие о векторной и растровой графике.

Использование пакета SURFER FOR WINDOWS для построения карт в изолиниях и монтажа многослойных (включая изолинии) карт.

3. Начала теории измерений (типы шкал с примерами из различных областей геологии).

4. Дискретные математические модели и теория графов. Начала теории графов. Цепи, компоненты связности, клики, покрытия.

5. Методы распознавания. Историческая справка. Обзор практических применений в геологии. Обучение распознаванию и сокращение размерности описания. Решающие правила. Линейная модель. Методы кластерного анализа. Историческая справка. Обзор практических применений в геологии. Метрики и меры близости, инвариантные относительно допустимых преобразований шкал. Матрица данных о близости. Классификация методов и примеры конкретных алгоритмов. Методы теории графов в кластер-анализе.

. Интегрированный пакет STATISTICA: назначение; обзор основных функций; структура главного меню; экспорт и импорт данных; электронная таблица; визуализация данных; построение гистограмм; вычисление параметров выборки; регрессия по одной независимой переменной. Множественная линейная регрессия; нелинейная регрессия. кластерный анализ. Вычисление коэффициентов корреляции.

6. Основы теории сплайн-аппроксимации поверхностей. Понятие о базисном сплайне. Построение сеточной модели структурной поверхности как решение некорректной задачи.

7. . Линейная модель при учёте структурных взаимоотношений в осадочной толще. Учёт косвенной информации в рамках линейной модели при построении структурной карты.

8. Применение пакетов SURFER и STATISTICA FOR WINDOWS при решении задач моделирования геологических объектов. Использование пакета STATISTICA для предварительного анализа данных при распознавании и кластер-анализе. Решение классификационных задач нефтяной геологии методами кластер-анализа (дивизимные и агломеративные методы) с помощью пакета STATISTICA Решение прогнозных задач нефтяной геологии методами многомерного регрессионного анализа с помощью пакета STATISTICA Использование пакета STATISTICA при геологической интерпретации результатов кластер-анализа и их наглядном представлении.


2.4. Перечень примерных заданий для самостоятельной работы.
  1. Используя EXCEL, подготовить базу данных по материалам геологических исследований.
  2. С помощью пакета STATISTICA провести статистическую обработку информации из БД (дескриптивная статистика, гистограммы, корреляции и пр.)
  3. С помощью пакета STATISTICA и используя информацию из БД решить прогнозную задачу методом многомерного регрессионного анализа
  4. С помощью пакета STATISTICA провести кластеризацию объектов методом Уорда.
  5. Используя пакет SURFER, построить структурную карту, а также карты толщин отложений и песчаников, карту градиентов по исходной сетке.


3. Учебно-методическое обеспечение дисциплины.

3.3. Примеры вопросов к экзамену.

1) Типовые задачи анализа данных с примерами из нефтяной геологии.

2) Иерархические агломеративные алгоритмы кластер – анализа Методы ближайшего соседа, дальнего объекта, центров тяжести, среднего расстояния (версии пакета STATISTICA).

3) Типы моделей. Этапы процесса математического моделирования.

4) Сеточная функция как математическая модель геологической поверхности. Представление сеточных функций на электронном носителе (формат grd пакета SURFER).

5) Начала теории графов. Цепи, пути, компоненты связности, клики, циклы, покрытия.

6) Начала теории измерений (типы шкал с геологическими примерами)

7) Задача о покрытии и градиентный метод нахождения покрытия.

8) Линейные методы распознавания.

9) Методы и программное обеспечение построения карт в изолиниях

(на примере пакета SURFER). Этапы компьютерной технологии построения

карт в изолиниях.


3.4. Основная литература

1. Алгоритмы и программы восстановления зависимостей./под. ред. В.Н. Вапника. М., Наука, 1984, 815 с.

2. Афанасьев С.А., Красавчиков В.О. Задачи прогноза и оптимизации при разведке месторождений нефти и газа.Новосибирск, Наука,1986, 133 с.

3. Волков А.М. Геологическое картирование нефтегазоносных территорий с помощью ЭВМ. М., Недра, 1988, 221 с.

4. Волков А.М. Решение практических задач геологии на ЭВМ. М., Недра, 1980, 223 с.

5. Геология и математика. Задачи диагноза и распознавания в геологии, геохимии и геофизике. /Под ред. Э.Э. Фотиади. Новосибирск, Наука,1970, 224с.

6.Дидэ Э . и др. Методы анализа данных. М., Финансы и статистика, 1985, 357 с.

7. Мазуров В.Д. Математические методы распознавания образов. Свердловск, Изд. УрГУ, 1982, 1982, 82 с.

8. Носач В.В. Решение задач аппроксимации с помощью персональных компьютеров. М., Микап, 1994, 380 с.

9. Робертс Ф.С. Дискретные математические модели с приложениями к социальным, биологическим и социологическим задачам. М., Наука, 1986, с. 3-495

10. Тюрин Ю.Н. Макаров А.А.. Анализ данных на компьютере . М., Финансы и статистика, 1995, 384 с.

11. Факторный, дискриминантный и кластерный анализ/Дж.-О. Ким, Ч.У. Мьюллер, У.Р. Клекка и др.. М., Финансы и статистика, 1989, 215 с.


Дополнительная литература

12. Журавлев Ю.И. Об алгебраическом подходе к решению задач распознавания или классификации. //Проблемы кибернетики, 1978, с.5-68

13. Подиновский В.В., Ногин В.Д.. Парето-оптимальные решения многокритериальных задач. М., Наука, 1982, 254с.


Программу составил

доцент Красавчиков В.О.

Новосибирск, 2004 г.