CO JE Geostatistika?

26 Jun 8:54 am


Original: http://www.u.arizona.edu/~donaldm/homepage/whatis.html

Nemusíte být statistik, aby dobře využít geostatistika, ale možná budete potřebovat pomoc, podporu, vedením (geo?) Statistik. Dobrý inženýr, ekolog, biolog, vědec závod, hydrolog, půdní fyzik již má dobrý start, protože geostatistika je jen dobře, věda přinesla aktuální uznáním, že přírodní jevy jsou předmětem prostorové variace. Vaše studium geostatistika nevytlačí další znalosti, které máte, ale spíše je, že rozšíří své znalosti a dělat to více užitečný.

(Parafrázoval citát od Williama Edwards Deming)

 

Trocha historie

Aplikace statistických problémů v geologii a hornictví, jakož i na hydrologii datují značné množství času. Na nějaký čas, geostatistika znamenalo statistiky aplikované geologii nebo možná obecněji k problémům věd o Zemi. Začínat v střední-60 a zejména v polovině 70. let se stala mnohem těsněji spjata s firmou prací Georges Matheron a možná, že připojení je stále převládajícím dnes. Protože hodně z jeho raného díla, a také to, že z jeho studentů se objevily především ve francouzštině to nebylo tak dobře známý v USA a dalších zemích. Některé události se začalo měnit, že jakkoli. V roce 1975 NATO ASI koná u Říma, v Itálii o moderních Geostatistika v těžebním průmyslu. Řízení obsahoval dokumenty, které byly primárně v angličtině. Toto bylo předcházelo několik poznámek (o Matheron) připravují pro letní program ve Fontainebleau. Tyto poznámky jsou v angličtině, ale není k dispozici. Více definitivní teoretický článek se objevil v pravděpodobnosti J. aplikované v roce 1973.

Professeur Matheron byl na École Normale Supérieure des Mines de Paris (School of Mines), jeden z Grande Ecoles. Jako součást obecného pohybu výzkumných jednotek ven z hlavního sídla v Paříži (v blízkosti parku Jardin du Luxembourg), Matheron založena Centre de Morphologie mathématique. Později se to stalo dva programy, jeden na matematické morfologie a na geostatistika. Matheron odešel jako ředitel Centra teprve v loňském roce. Jean Serra dva velkosériově na matematické morfologii a analýzy obrazu je dobře znám a je založen na dřívější knize Matheron je o náhodném teorie množin. Dva studentů Matheron je byli nápomocni při implantaci Geostatistika v Severní Americe. Andre Journel stěhoval do Stanford University v roce 1978 a také spoluautorem dolování Geostatistika s Ch.. Huijbrechts. Michel David již dříve přestěhoval do Ecole Polytechnique v Montrealu v roce 1977 publikoval Geostatistické Krušné výpočtem zásob. Journel byl na katedře aplikované vědy o Zemi, ale v poslední době toto oddělení bylo uzavřeno, a teď je na katedře inženýrství ropy a zavedla (pomocí různých ropných společností) Stanford centrum pro přehrada prognózování.

Matheron práce nebyla dobře přijata ve statistické komunitě dobu i řada významných statistiků byli návštěvníci v Fountainebleau v ’70 ‘s, ’80’ sa ’90 ‘s. Z části to bylo kvůli pocitu, že některé práce bylo zdvojení výsledků, které již byly dobře známé, ale s různými názvy. Matheron je tendence publikovat pouze ve francouzštině a pouze v “interních sdělení” ve středu pravděpodobně přispěl k tomuto vnímání. Nyní však geostatistika zřídila místo pro sebe a to jak ve statistice národních časopisech a na meeings. V polovině 80 “s, s pomocí M. Armstrong, byl index těchto vysvětlivek publikoval v matematické geologie, zatímco to bylo možné objednat zeroxed kopie z Centra nebylo všeobecně přístupné úložiště mimo centra. Index je uvedeno výše je nyní dobře zastaralý. Opět s pomocí M. Armstrong, malý počet těchto poznámek se objevily jako časopiseckých článků. SLOVNÍK

 

Softvarka

Na konci 70. let s Centre de Geostatistique, Fountainebleau, začal v magisterském programu v geostatistika (dva roky), která přilákala stálý proud studentů z průmyslu a vládnoucími v různých zemích. Ve spolupráci s Shell Oil a předsednictva de Recherche geologie mathématique (francouzský USGS), komerční software s názvem BluePack byl vyvinut. Časné verze byla pouze portován na VAX, ale nástupce, Isatis je k dispozici na řadě platforem pracovních stanic. To je prodáváno v USA GEOMATH Houstonu. Geostatistika bez počítače je malého zájmu, v mnoha ohledech vývoj v geostatistika vyrovnají těm v práci na počítači, a to zejména vzhled PC a pracovních stanic.

 

Publikace a konference

Dvě malé objemy na geostatistika zaměřených na těžbu objevila v angličtině v 70. letech, jeden Jean-Michel Rendu a jeden Isabel Clark. V pozdních ’80 ‘s hlasitost Isaaks a Srivastava objevily následně kniha Noel Cressie (na obecnější téma prostorových statistik, ale včetně Geostatistika).

V létě roku 1983 byla druhá NATO ASI konat v Lake Tahoe, NV s více mezinárodní mix a včetně výzkumných pracovníků z širšího souboru aplikací. Díky sérii čtyř článků Richard Webster a některé z jeho studentů (pak na Rothamstead Research Center v Anglii), geostatistika stal se známý v půdě věd. Ty se objevily v J. pedologie (1980-1981). V roce 1979 v Praze, byla Mezinárodní asociace matematické geologů založil a později začal vydávat J. z spol. Assn. Math. Geologové (později byl název oficiálně změněn na jednoduše matematickou geologii). Zatímco časopis nebyl omezený na geostatistika to rychle se stal hlavním místem publikovat tyto dokumenty. Třetí mezinárodní geostatistika kongres se konal v Avignonu ve Francii v roce 1988, čtvrtý v Troia, Portugalsko v roce 1992 a poslední v Wollongong v Austrálii v roce 1996. V návaznosti na konferenci 1983, Andre Journel a Leon Borgman (University of Wyoming) navrhla každoroční letní útočiště v geostatistika zaměřených na výzkumné pracovníky v Severní Americe. První z nich se konal v blízkosti Dubois, Wyoming v srpnu roku 1984. Tato skupina byla malá a rodiny byli povzbuzováni, aby zasedání bylo neformální a žádné řízení bylo vyrobeno, ale následně byla zahájena newsletter, který se objevil jen zřídka od té doby. Non-organizace byla založena v roce 1987 na zasedání v Chirachaua Mtns jihovýchodní Tucson, tam byl žádná poplatky, žádný seznam členů, nikdo by upisovací cena za novinek, ale dobrovolníci požádáni každoročně organizuje setkání. Několik z nich se koná v Kanadě, stejně jako ve Spojených státech av roce 1996 se konala schůzka v Guanajuato, MX. Po vzniku bulletinu v Severní Americe jiný zpravodaj určený pro Evropské společenství bylo založeno.

Po 1983 zasedací Neomezený počet zaměstnanců na EPA-Las Vegas začal zajímat o uplatňování geostatistika k monitorování životního prostředí a hodnocení. Kromě podpory výzkumu pro počet osob a programů, EPA pověřil Geostatistické softwarový balík, GEO-EAS, který byl pak propuštěn do veřejné domény. GEO-EAS byl DOSový program, ale zahrnoval menuing systém, který dělal to docela příjemný a cena má pravdu. Bohužel z různých důvodů EPA již nedochází k podpoře software a nebyla aktualizována po dobu několika let. V roce 1992 André Journel a Clayton Deutsch zveřejněné GSLIB který zahrnoval disketu. To byl rozsáhlý soubor geostatistických programů (FORTRAN zdrojový kód) a uživatelská příručka. Aktuální verze kódu jsou k dispozici na internetových stránkách na Stanfordu. Bohužel programy neobsahovala žádnou formu GUI a jsou určeny pro běh v dávkovém režimu. Jsou zkompilovat na různých platformách nicméně. V roce 1996 publikoval Yvan Pannatier VARIOWIN spolu s diskety. VARIOWIN je MS-Windows verze ze dvou složek GEO-EAS. To umožňuje mnohem větší než u dat GEO-EAS a také interaktivní variogram modelování.

 

Geostatistika na University of Arizona

Geostatistika byl učil na univerzitě v Arizoně od podzimu roku 1982, nicméně společné práce došlo začíná mnohem dříve mezi YC Kim a Donald Myers, AW Warrick (půda, voda a environmentální vědy) a Donald Myers. Kurzy rychle přitahuje studenty z různých oddělení, Hornické inženýrství, hydrologie, půdy, vody a environmentální vědy. Více nedávno studentů z dálkového průzkumu Země, rostlin patologie, zeměpis, Tree-Ring Lab, obnovitelných přírodních zdrojů byli přitahováni. To je přímý důsledek kvantitativního charakteru výzkumu v těchto různých programů

 

Další vývoj

Byly tam tři další vývoj, který by neměl být přehlížen. B. Matern, pracující ve Švédsku vyvinuli v podstatě paralelní teorie Matheron, ale s aplikacemi zejména v lesnictví. Jeho práce se objevily ve švédštině v roce 1960 a nebyl přeložen do angličtiny až do roku 1986 (Springer-Verlag). Y. Ghandin práci v bývalém Sovětském svazu uplatnil svou práci především v meteorologii a atmosférických věd, kde byl známý jako objektivní analýzu. Tato práce se neobjevil v angličtině až mnohem později, když emigroval do isreal. Konečně v roce 1971, R. Hardy (Iowa State University) pracuje na problémech vztahujících se k interpolaci gravitačních dat, vyvinutý co stalo se známé jako radiální bázové funkce. Jeho práce je mnohem známější v numerické analýze literatury.

 

Aplikace

Geostatistika je velmi použita disciplína (nebo možná to není ani disciplína), jeho vývoj byl dílem důlních inženýrů, ropných inženýrů, hydrologů, půdní vědců, geologů i statistici. Existují aplikace v epidemiologii, patologii rostlin nebo entomologie, stejně jako lesnictví, atmosférické vědy, globální změny, zeměpis. Tam je nějaké překrývání s GIS (geografické informační systémy) a prostorové statistiky obecně. Dva další časopisů zejména třeba poznamenat, vodní zdroje pro výzkum a J. půdoznalství Society of America. V poslední době se začaly objevovat články v Environmetrics, dálkového průzkumu životního prostředí, stejně jako mnoho dalších, příliš mnoho nemluvě.

Jak bylo uvedeno výše, hydrologie byla dřívější aplikace, měla by činnost na třech místech třeba poznamenat, L. Gelhar je skupina na MIT (který obsahuje odkazy na New Mexico Tech v Socorro) Hydrologie skupina ve Fontainebleau (zejména G. DeMarsily který je nyní na Université Paris-Jussieu), a samozřejmě hydrologie oddělení na University of Arizona.

PROBLÉMY A CÍLE

V jednom ohledu by geostatistika považovat jednoduše metodiky pro interpolaci dat na nepravidelném vzoru, ale to je příliš zjednodušující. Počet interpolačních metod / algoritmy byly již dobře známo, kdy geostatistika začal být známý. Inverzní Vzdálenost Váha a Trend povrchová analýza, stejně jako mnohem jednodušší algoritmu nejbližšího souseda.

Za prvé, geostatistika se týká prostorových dat. To znamená, že každá hodnota dat spojených s polohou v prostoru a tam je alespoň implicitní spojení mezi umístěním a hodnotě. “Místo” má alespoň dva významy, z nich je pouze bod v prostoru (který existuje jen v abstraktním matematickém smyslu), a jednak s oblastí nebo svazku v prostoru. Například hodnota dat v určité oblasti je průměrná hodnota sledovaného ukazatele v průměru za uvedené množství. V druhém případě je plocha nebo objem často nazýván “podpora” údajů. To úzce souvisí s myšlenkou na podporu opatření. Nechť x, y, …., w být body (nejen souřadnic) v 1, 2 nebo 3 dimenzionální prostor a Z (x), Z (y) …. označuje pozorované hodnoty v těchto místech. Například, může to být známka mědi, teplota, hydraulická vodivost, koncentrace znečišťující látky. Nyní předpokládejme, že t je místo, které není “odběr vzorků”. Cílem pak je odhad / odhadu hodnoty Z (t) (a oblastí dat, stejně jako umístění t). Je-li tato informace je uvedena problém je špatně položená, tj. nemá jediné řešení. Jeden způsob, jak získat unikátní řešení je zavést do modelu problému. Existují dva způsoby, jak to udělat, kdo je deterministický a druhý je stochastický nebo statistické. Oba přístupy se musí nějakým způsobem začlenit myšlenku, že existuje nejistota spojená s odhadem / predikční krok. Hodnota na unsampled místě sama o sobě není náhodný, ale naše znalosti o něm je nejistý. Jednou z možností je pak k léčbě Z (x), Z (Y), …. a Z (t), jako jsou hodnoty náhodné veličiny. Dojde-li společný rozložení těchto náhodných veličin byly známy, pak “nejlepší” odhad (nejlépe znamená objektivní a mají minimální rozptyl chyby odhadu) bude podmíněna očekávání Z (t), s ohledem na hodnoty ostatních náhodných proměnných. Nicméně data se skládají pouze z jednoho pozorování náhodné veličiny Z (x), z (y), …. a žádný z náhodné veličiny Z (t), proto není možné odhadnout či modelovat tuto distribuci pomocí standardních způsobů modelování nebo montáž rozdělení pravděpodobnosti.

Comments are closed