一种构建用于矿产勘查的地理加权回归模型的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种构建用于矿产勘查的地理加权回归模型的方法及装置，通过在目标工区选取目标样本点构建多个椭圆筛选区域，并利用加权最小二乘法，对目标样本点包括的属性特征和对应的成矿作用进行拟合，得到目标样本点对应的多个待定地理加权回归模型，然后从中选取出最小的残差平方和对应的待定地理加权回归模型为最优地理加权回归模型，这样一来，以基于水系沉积物地球化学数据的矿产勘查为例，可以表征与成矿相关的各种地质要素的各向异性特征的影响，可以客观地反映复杂的地质过程及其产物的空间分布，有利于提高对矿产勘查的分析精度。析精度。析精度。

【技术实现步骤摘要】
一种构建用于矿产勘查的地理加权回归模型的方法及装置


[0001]本专利技术涉及矿产勘查
中具有各向异性特征的事件、过程，具体而言，涉及一种构建用于矿产勘查的地理加权回归模型的方法及装置。

技术介绍

[0002]在成矿过程和矿产资源勘察过程中，常采用地理加权回归分析模型 (Geographically Weighted Regression，GWR)对给定区域内的少量样本进行局部加权最小二乘回归，估计地理变量之间的局部关系，揭示局部区域详细的变化。
[0003]以成矿地质事件为例，由于成矿过程具有复杂性、各向异性、不可逆性、自相似性等非线性特征，传统的地理加权回归模型认为距回归点相等距离的采样点对于回归点有相同影响力，无法客观地反映复杂的地质过程及其产物的空间分布，并且无法考虑与成矿相关的各种地质要素的各向异性(anisotropy)特征，使得对控矿作用强度及空间分布的分析精度较低，影响矿产勘查精度。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种构建用于矿产勘查的地理加权回归模型的方法及装置，可用于变量间各向异性特征属性的描述；并将该地理加权回归模型在基于水系沉积物地球化学矿产勘查中进行应用示范，可以解决与成矿相关的各种地质要素的各向异性特征所带来的影响，有利于提高对矿产勘查的分析精度。
[0005]第一方面，本申请提供了一种构建用于矿产勘查的地理加权回归模型的方法，所述方法包括：
[0006]获取目标工区所包括的样本点，以及每个样本点包括的属性特征和对应的成矿作用；
[0007]以任意一个样本点为目标样本点，以所述目标样本点的所在位置为几何中心，构建多个椭圆筛选区域；
[0008]基于所述椭圆筛选区域的长半轴参数和短半轴参数，以及所述目标样本点与所述椭圆筛选区域内除所述目标样本点之外的其他样本点之间的距离，确定各个所述椭圆筛选区域对应的目标样本点的距离权重矩阵；
[0009]基于各个所述距离权重矩阵，以及所述目标样本点包括的属性特征和对应的成矿作用，拟合确定各个所述椭圆筛选区域对应的估计参数，得到所述目标样本点对应的多个待定地理加权回归模型；
[0010]确定所述目标样本点对应的各个所述待定地理加权回归模型的残差平方和；
[0011]从确定出的所有残差平方和中得到最小的残差平方和对应的待定地理加权回归模型为最优地理加权回归模型。
[0012]优选地，通过以下步骤构建多个椭圆筛选区域：
[0013]获取预设增加步长和预设增加角度值，其中，所述预设增加角度值为所述椭圆筛
选区域绕着所述目标样本点旋转的旋转角度变化量；
[0014]在所述椭圆筛选区域的长半轴参数和短半轴参数上分别循环增加所述预设增加步长以及在所述椭圆筛选区域的旋转角度参数上循环增加所述预设增加角度值，得到多个待定长半轴参数、待定短半轴参数和待定旋转角度参数；
[0015]直至所述待定长半轴参数达到预设长轴参数阈值，所述待定短半轴参数达到预设短轴参数阈值，且所述待定旋转角度参数达到预设旋转角度参数阈值，停止循环；
[0016]基于获得的多个待定长半轴参数和待定短半轴参数，以及多个待定旋转角度参数，确定所述目标样本点对应的多个椭圆筛选区域。
[0017]优选地，所述基于所述椭圆筛选区域的长半轴参数和短半轴参数，以及所述目标样本点与所述椭圆筛选区域内除所述目标样本点之外的其他样本点之间的距离，确定各个所述椭圆筛选区域对应的目标样本点的距离权重矩阵，包括：
[0018]获取预先构建的距离权重矩阵的估算模型；
[0019]确定所述椭圆筛选区域的长半轴参数和短半轴参数，以及所述目标样本点与所述椭圆筛选区域内除所述目标样本点之外的其他样本点之间的距离；
[0020]将所述长半轴参数、所述短半轴参数和所述距离输入至所述距离权重矩阵的估算模型中，得到各个所述椭圆筛选区域对应的目标样本点的距离权重矩阵。
[0021]优选地，通过以下公式确定距离权重矩阵的估算模型：
[0022][0023]其中，σ1、σ2代表椭圆筛选区域对应的协方差矩阵的对角线上的方差，σ
12
为椭圆筛选区域对应的协方差矩阵的协方差；
[0024]椭圆筛选区域对应的协方差矩阵为：
[0025]其中，R为椭圆筛选区域的旋转矩阵，S为椭圆筛选区域的缩放矩阵，其中，a为椭圆筛选区域的长半轴，b为椭圆筛选区域的短半轴，为θ转换后的弧度数，转换公式：
[0026]优选地，所述基于各个所述距离权重矩阵，以及所述目标样本点包括的属性特征和对应的成矿作用，拟合确定各个所述椭圆筛选区域对应的估计参数，得到所述目标样本点对应的多个待定地理加权回归模型，包括：
[0027]基于加权最小二乘法，建立回归系数估算模型；
[0028]将各个所述距离权重矩阵，以及所述目标样本点包括的属性特征和对应的成矿作用输入至所述回归系数估算模型中，拟合确定各个所述椭圆筛选区域对应的估计参数，其中，所述属性特征包括控矿要素特征和位置特征，所述控矿要素特征包括构造强度特征、中酸性侵入岩特征和地层特征；
[0029]基于各个所述椭圆筛选区域对应的估计参数，确定所述目标样本点对应的多个待定地理加权回归模型。
[0030]优选地，所述回归系数估算模型为：
[0031][0032]其中，代表回归系数估算矩阵，(u
i
,v
i
)为第i个样本点的空间几何坐标， X表示包含控矿要素特征的矩阵，Y表示包含成矿作用的矩阵，W(u
i
,v
i
)表示n
×
n的距离权重矩阵，其主对角线上的元素为给定位置i周围的样本点j的权重，矩阵中其他位置的元素为0。
[0033]优选地，所述方法还包括：
[0034]获取矿产勘查的实际工区所包括的采样点的属性特征，其中，所述属性特征包括控矿要素特征和位置特征，所述控矿要素特征包括构造强度特征、中酸性侵入岩特征和赋矿地层特征；
[0035]基于每个所述采样点的属性特征，确定每个所述采样点对应的地理加权回归模型；
[0036]从每个所述采样点的地理加权回归模型中获取估计参数，将获取到的估计参数通过插值运算得到各个所述采样点对应的成矿作用及各向异性特征；
[0037]基于所述目标工区所包括的各个采样点对应的成矿作用及各向异性特征，确定所述目标工区的矿产勘查结果。
[0038]第二方面，本申请提供了一种构建用于矿产勘查的地理加权回归模型的装置，所述装置包括：
[0039]样本点获取模块，用于获取目标工区所包括的样本点，以及每个样本点包括的属性特征和对应的成矿作用；
[0040]筛选区域构建模块，用于以任意一个样本点为目标样本点，以所述目标样本点的所在位置为几何中心，构建多个椭圆筛选区域；
[0041]矩阵确定模块，用于基于所述椭圆筛选区域的长半轴参数和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种构建用于矿产勘查的地理加权回归模型的方法，其特征在于，所述方法包括：获取目标工区所包括的样本点，以及每个样本点包括的属性特征和对应的成矿作用；以任意一个样本点为目标样本点，以所述目标样本点的所在位置为几何中心，构建多个椭圆筛选区域；基于所述椭圆筛选区域的长半轴参数和短半轴参数，以及所述目标样本点与所述椭圆筛选区域内除所述目标样本点之外的其他样本点之间的距离，确定各个所述椭圆筛选区域对应的目标样本点的距离权重矩阵；基于各个所述距离权重矩阵，以及所述目标样本点包括的属性特征和对应的成矿作用，拟合确定各个所述椭圆筛选区域对应的估计参数，得到所述目标样本点对应的多个待定地理加权回归模型；确定所述目标样本点对应的各个所述待定地理加权回归模型的残差平方和；从确定出的所有残差平方和中得到最小的残差平方和对应的待定地理加权回归模型为最优地理加权回归模型。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下步骤构建多个椭圆筛选区域：获取预设增加步长和预设增加角度值，其中，所述预设增加角度值为所述椭圆筛选区域绕着所述目标样本点旋转的旋转角度变化量；在所述椭圆筛选区域的长半轴参数和短半轴参数上分别循环增加所述预设增加步长以及在所述椭圆筛选区域的旋转角度参数上循环增加所述预设增加角度值，得到多个待定长半轴参数、待定短半轴参数和待定旋转角度参数；直至所述待定长半轴参数达到预设长轴参数阈值，所述待定短半轴参数达到预设短轴参数阈值，且所述待定旋转角度参数达到预设旋转角度参数阈值，停止循环；基于获得的多个待定长半轴参数和待定短半轴参数，以及多个待定旋转角度参数，确定所述目标样本点对应的多个椭圆筛选区域。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述椭圆筛选区域的长半轴参数和短半轴参数，以及所述目标样本点与所述椭圆筛选区域内除所述目标样本点之外的其他样本点之间的距离，确定各个所述椭圆筛选区域对应的目标样本点的距离权重矩阵，包括：获取预先构建的距离权重矩阵的估算模型；确定所述椭圆筛选区域的长半轴参数和短半轴参数，以及所述目标样本点与所述椭圆筛选区域内除所述目标样本点之外的其他样本点之间的距离；将所述长半轴参数、所述短半轴参数和所述距离输入至所述距离权重矩阵的估算模型中，得到各个所述椭圆筛选区域对应的目标样本点的距离权重矩阵。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过以下公式确定距离权重矩阵的估算模型：其中，σ1、σ2代表椭圆筛选区域对应的协方差矩阵的对角线上的方差，σ
12
为椭圆筛选区域对应的协方差矩阵的协方差；
椭圆筛选区域对应的协方差矩阵为：其中，R为椭圆筛选区域的旋转矩阵，S为椭圆筛选区域的缩放矩阵，其中，a为椭圆筛选区域的长半轴，b为椭圆筛选区域的短半轴，为θ转换后的弧度数，转换公式：5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于各个所述距离权重矩阵，以及所述目标样本点包括的属性特征和对应的成矿作用，拟合确定各个所述椭圆筛选区域对应的估计参数，得到所述目标样本点对应的多个待定地理加权回归模型，包括：基于加权最小二乘法，建立回归系数估算模型；将各个所述距离权重矩阵，以...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵洁，王文磊，崔柳阳，王文君，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：