一种模拟海底多金属结核赋存分布方法技术

一种模拟海底多金属结核赋存分布方法，包括如下步骤：1、收集研究区域的数据资料形成数据集且设置数学基础；2、将多波束调查数据进行处理；3、将多金属结核地质采样站位数据进行处理；4、预测多金属结核丰度值G

A method for simulating the occurrence and distribution of submarine polymetallic nodules

【技术实现步骤摘要】
一种模拟海底多金属结核赋存分布方法

：
[0001]本专利技术属于海底矿物质分布模拟方法，特别涉及一种模拟海底多金属结核赋存分布方法。

技术介绍
：
[0002]占地球表面70％的海洋蕴藏着丰富的矿产资源。多金属结核是国际海底区域一种重要的海底固体矿产资源，富含锰、铜、钴、镍锂等金属元素。多金属结核呈大小不等的球状、不规则状，广泛分布于大洋海盆的沉积物表层。
[0003]我国在东太平洋CC区和西北太平洋已有3个多金属结核矿区，总面积超过21万平方公里，目前逐步从勘探阶段走向试采和开发阶段，详查和评价工作任务巨大。受限于当前调查程度较低和资源评价工作不足等背景，从检索的公开资料分析，目前尚未有真实、形象直观地反映海底多金属结核矿产赋存分布的技术方法。因此，有必要专利技术一种专门的反映结核赋存分布的技术方法，用于海底多金属结核矿产资源的评价和勘探开发工作。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就在于提供一种模拟海底多金属结核赋存分布方法，该方法在海底多金属结核勘探开发过程中，能综合利用多种来源数据，有效提高海底多金属结核丰度的空间精度，更真实形象直观地反映海底结核矿产资源的赋存分布。
[0005]如上构思，本专利技术的技术方案是：一种模拟海底多金属结核赋存分布方法，包括如下步骤：
[0006]步骤一：收集研究区域的数据资料形成数据集且设置数学基础，所述研究区域的数据资料包括多金属结核地质采样站位数据、多波束调查数据、海底视像剖面和海底表层沉积物；所述数学基础是确定研究区域的地理范围、分辨率(网格大小R)、规定投影和坐标系，形成研究区网格AREA
study
；
[0007]步骤二：将多波束调查数据进行处理，即将海底水深数据网格化形成网格半径为R的网格数据G
DEM
、将回波强度数据网格化形成网格半径为R的回波强度网格G
sidescan
，采用网格数据G
DEM
生成地形起伏度网格G
BPI
和海底地形粗糙度网格G
rough
；
[0008]步骤三：将多金属结核地质采样站位数据进行处理，包括多金属结核地质采样站位数据网格化和多金属结核地质采样站位数据整理，所述地质采样站位数据整理即根据地质采样站位数据网格化网格数据，形成用于线性回归的站位数据集D；
[0009]步骤四：预测多金属结核丰度值G
iAB
，即首先获得研究区域多金属结核预测丰度线性回归模型公式F
Nodule
，，再调用此公式，利用步骤三得到的网格数据预测多金属结核丰度值G
iAB
；
[0010]步骤五：对地质站位数据进行泰森多边形分析；
[0011]步骤六：以大小和数量不同的球体模型来模拟研究区所有格点的多金属结核赋存分布。
[0012]优选地，所述地质采样站位数据包括站位经纬度、多金属结核丰度、覆盖率、结核类型及大中小重量百分比。
[0013]优选地，所述步骤二的具体步骤包括：
[0014]①
利用多波束方法测定海底水深数据，采用距离加权法或高斯样条插值法将所测得的海底水深数据网格化，形成网格半径为R的网格数据G
DEM
，计算公式如下：
[0015]其中，式中w
i
和dis
i
分别为参与网格化点的水深值、计算权重值以及与交点的距离大小；
[0016]②
利用多波束方法测定回波强度数据，采用距离加权法或高斯样条插值法将所测得的回波强度数据网格化，形成网格半径为R的回波强度网格G
sidescan
；
[0017]③
采用网格数据G
DEM
生成地形起伏度BPI网格G
BPI
和海底地形粗糙度网格G
rough
。
[0018]优选地，所述步骤三的具体步骤包括：
[0019]①
将多金属结核地质采样站位数据网格化，即采用克里金网格化方法将原始多金属结核地质采样站位数据的覆盖率、大型结核的重量百分比P
L
和小型结核的重量百分比P
S
进行网格化，生成覆盖率Gcovg、大型结核重量百分比G
PL
和小型结核重量百分比G
PS
网格数据，其分辨率与G
DEM
相同；
[0020]②
将多金属结核地质采样站位数据进行整理，即从多金属结核地质采样站位已有的站号、经纬度、水深、丰度、覆盖率、大型结核重量百分比P
L
和小型结核重量百分比P
S
生成的网格数据中查询提取站点的回波强度、BPI和粗糙度，形成用于线性回归的站位数据集D。
[0021]优选地，所述步骤四的具体步骤包括：
[0022]①
利用步骤三形成的站位数据集D，以站位丰度值为因变量，自变量从站位数据集D的覆盖率、回波强度、BPI、P
L
、P
S
、水深和粗糙度中选取，进行线性回归分析，求得研究区域多金属结核预测丰度线性回归模型公式F
Nodule
；
[0023]②
调用研究区域多金属结核预测丰度线性回归模型公式F
Nodule
，利用上述网格数据Gcovg、G
sidescan
、G
DEM
、G
BPI
、G
rough
、G
PL
和G
PS
计算研究区域所有格点的丰度预测值G
iAB
。
[0024]优选地，所述步骤五的具体步骤包括：
[0025]①
采用步骤三形成的站位数据集D进行泰森多边形分析，形成泰森多边形Poly
Nodule
，每个多边形都包含结核大中小重量百分比属性数据；
[0026]②
对AREA
study
的每个网格单元与泰森多边形Poly
Nodule
叠加分析，使AREA
study
的每个网格单元都添加结核大中小重量百分比和结核丰度属性数据。
[0027]优选地，所述步骤六的具体步骤包括：
[0028]①
根据研究区域的丰度最大值AB
max
和研究区域的数学基础，选取球体模型的合适数量NUM
max
；
[0029]②
对AREA
study
的每个网格单元依据丰度预测值G
iAB
、大型结核重量百分比G
PLi
、小型结核重量百分比G
Psi
、中型结核重量百分比(1
‑
G
Psi
‑
G
PLi
)，计算网格单元大型结核的数量NUM
PLi<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟海底多金属结核赋存分布方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：收集研究区域的数据资料形成数据集且设置数学基础，所述研究区域的数据资料包括多金属结核地质采样站位数据、多波束调查数据、海底视像剖面和海底表层沉积物；所述数学基础是确定研究区域的地理范围、分辨率(网格大小R)、规定投影和坐标系，形成研究区网格AREA
study
；步骤二：将多波束调查数据进行处理，即将海底水深数据网格化形成网格半径为R的网格数据G
DEM
、将回波强度数据网格化形成网格半径为R的回波强度网格G
sidescan
，采用网格数据G
DEM
生成地形起伏度网格G
BPI
和海底地形粗糙度网格G
rough
；步骤三：将多金属结核地质采样站位数据进行处理，包括多金属结核地质采样站位数据网格化和多金属结核地质采样站位数据整理，所述地质采样站位数据整理即根据地质采样站位数据网格化网格数据，形成用于线性回归的站位数据集D；步骤四：预测多金属结核丰度值G
iAB
，即首先获得研究区域多金属结核预测丰度线性回归模型公式F
Nodule，
，再调用此公式，利用步骤三得到的网格数据预测多金属结核丰度值G
iAB
；步骤五：对地质站位数据进行泰森多边形分析；步骤六：以大小和数量不同的球体模型来模拟研究区所有格点的多金属结核赋存分布。2.根据权利要求1所述的一种模拟海底多金属结核赋存分布方法，其特征在于：所述地质采样站位数据包括站位经纬度、多金属结核丰度、覆盖率、结核类型及大中小重量百分比。3.根据权利要求1所述的一种模拟海底多金属结核赋存分布方法，其特征在于：所述步骤二的具体步骤包括：
①
利用多波束方法测定海底水深数据，采用距离加权法或高斯样条插值法将所测得的海底水深数据网格化，形成网格半径为R的网格数据G
DEM
，计算公式如下：其中，式中w
i
和dis
i
分别为参与网格化点的水深值、计算权重值以及与交点的距离大小；
②
利用多波束方法测定回波强度数据，采用距离加权法或高斯样条插值法将所测得的回波强度数据网格化，形成网格半径为R的回波强度网格G
sidescan
；
③
采用网格数据G
DEM
生成地形起伏度BPI网格G
BPI
和海底地形粗糙度网格G
rough
。4.根据权利要求1所述的一种模拟海底多金属结核赋存分布方法，其特征在于：所述步骤三的具体步骤包括：
①
将多金属结核地质采样站位数据网格化，即采用克里金网格化方法将原始多金属结核地质采样站位数据的覆盖率、大型结核的重量百分比P
L
和小型结核的重量百分比P
S
进行网格化，生成覆盖率Gcovg、大型结核重量百分比G
PL
和小型结核重量百分比G
PS
网格数据，其分辨率与G
DEM
相同；
②
将多金属结核地质采样站位数据进行整理，即从多金属结核地质采样站位已有的站号、经纬度、水深、丰度、覆盖率、大型结核重量百分比P
L
和小型结核重量百分比P
S
生成的网格数据中查询提取站点的回波强度、BPI和粗糙度，形成用于线性回归的站位数据集D。
5.根据权利要求1所述的一种模拟海底多金属结核赋存分布方法，其特征在于：所述步骤四的具体步骤包括：
①
利用步骤三形成的站位数据集D，以站位丰度值为因变量，自变量从站位数据集D的覆盖率、回波强度、BPI、P
L
、P
S
、水深和粗糙度中选取，进行线性回归分析，求得研究区域多金属结核预测丰度线性回归模型公式F
Nodule
；
②
调用研究区域多金属结核预测丰度线性回归模型公式F
Nodule
，利用上述网格数据Gcovg、G
sidescan
、G
DEM
、G
BPI
、G
rough
、G
PL
和G
PS
计算研究区域所有格点的丰度预测值G
iAB
。6.根据权利要求1所述的一种模拟海底多金属结核赋存分布方法，其特征在于：所述步骤五的具体步骤包括：
①
采用步骤三形成的站位数据集D进行泰森多边形分析，形成泰森多边形Poly
Nodule
，每个多边形都包含结核大中小重量百分比...

【专利技术属性】
技术研发人员：程永寿，相文玺，章伟艳，程淦，李正刚，李小虎，翟洪昌，
申请(专利权)人：国家海洋信息中心，
类型：发明
国别省市：