我國化探數據處理方法與計算機應用的發(fā)展起步階段

  在我國的化探勘查和研究中，數學(xué)方法和計算機的應用同樣覆蓋了數據處理、管理的各個(gè)環(huán)節，隨著(zhù)計算機技術(shù)和軟件技術(shù)的發(fā)展，也經(jīng)歷了從初期應用到全面計算機化的過(guò)程。數十年來(lái)開(kāi)展的各種地球化學(xué)測量和區域化探掃面，積累了海量的地球化學(xué)數據，這是一筆巨大的國家財富。如何管理、處理、分析這些數據，如何更好地表達這些數據，如何在礦產(chǎn)資源調查、農業(yè)地質(zhì)調查、生態(tài)環(huán)境調查等與人類(lèi)息息相關(guān)的領(lǐng)域應用這些數據，正是推動(dòng)數學(xué)方法和計算機應用于化探研究工作的最重要原因?？v觀(guān)其發(fā)展過(guò)程，可大體劃分幾個(gè)階段。
 
  20世紀60年代以前的早期工作，為了提取化探數據中包含的有用信息，研究者經(jīng)常計算某些統計量：算術(shù)平均值、標準偏差和異常下限等，據之對測量數據進(jìn)行某種形式的分級，勾繪地球化學(xué)圖件。為進(jìn)一步研究，還可能對數據作某種簡(jiǎn)單變換（對數轉換、光滑處理等）；或對數據分布進(jìn)行檢驗，看其是否服從正態(tài)分布；應用方差分析研究數據中包含的誤差來(lái)源；用簡(jiǎn)單相關(guān)分析研究被測成分間的成因聯(lián)系；計算測區內的面金屬量，用以估計成礦遠景；以及對比元素含量的空間變化，研究異常的濃度分帶和組分分帶等。
 
  所有這些，構成了那個(gè)時(shí)期化探數據處理的特征：手工計算和計算結果的簡(jiǎn)單直觀(guān)處理。
 
  由于手工操作的局限性，較為復雜的統計計算無(wú)法實(shí)現。
 
  從20世紀60年代中開(kāi)始，特別是70年代以后，我國的化探數據處理快速發(fā)展。
 
  1965年，謝學(xué)錦、邵躍在整理鉆孔原生暈資料時(shí)，應用了移動(dòng)平均的方法，使礦體周?chē)脑胤植家幝娠@示更加清晰。吳承烈、林存山、伍宗華等在區域化探資料整理中應用概率統計方法，較合理地劃分區域背景與異常。謝學(xué)錦于1966年翻譯了康諾爾等的論文《應用趨勢分析研究猶他州比佛郡的地球化學(xué)探礦數據》，在國內首次介紹用于化探數據處理的趨勢分析方法。盡管現在看來(lái)趨勢分析就是基于最小二乘法的回歸分析，但在當時(shí)，國內化探界幾乎無(wú)人了解這種算法，也根本沒(méi)有應用實(shí)例。1971年，冶金部桂林地質(zhì)研究所開(kāi)始研究多元統計分析方法，應用于鄂東矽卡巖銅鉬礦原生暈分類(lèi)、異常評價(jià)及盲礦的預測。1972年，由冶金部的歐陽(yáng)宗圻主持，在廣西桂林舉辦地球化學(xué)學(xué)習班，聘請於崇文、張本仁、阮天健、林名章等講授地球化學(xué)等理論和方法，嗣后內部出版的學(xué)習材料也涉及化探數據處理方法的內容。1973年，在國家地質(zhì)總局于湖南邵陽(yáng)舉辦的激電、化探學(xué)習班上，物探所介紹了應用回歸分析預測礦體平均品位，應用判別分析區分有工業(yè)價(jià)值的鐵帽和無(wú)工業(yè)價(jià)值的鐵帽。同年，冶金系統為推廣多元統計方法，歐陽(yáng)宗圻委托阮天健在《地質(zhì)與勘探》雜志上系統刊登了<數理統計在地球化學(xué)探礦中的應用簡(jiǎn)介》，對國內普及化探數據處理起到了推動(dòng)作用。也在同年，地質(zhì)科學(xué)研究院情報所編印了《化探資料數理統計方法》一書(shū)（內部參考），介紹了國外1968—1973年化探數據處理的應用實(shí)例和綜述性論文。1974年，冶金部在保定舉辦了第二期化探數據處理及電算學(xué)習班，規模較大，并有上機實(shí)習，為期5個(gè)月。以后冶金系統在化探資料整理與異常的解釋評價(jià)中推廣應用了多元統計方法。
 
  在使用計算機處理化探數據方面，1966年，物探所購置了國產(chǎn)第一代電子管計算WL-103機，掀開(kāi)了化探數據處理的新一頁(yè)。例如，1972年夏，以謝學(xué)錦為首的小組在安徽銅陵開(kāi)展研究工作，試圖用手搖計算器和算盤(pán)求解回歸等問(wèn)題，但當方程組大于4階時(shí)，幾乎無(wú)法求解；同年底，林存山和楊竹溪開(kāi)始研究使用103機求解線(xiàn)性方程組，并獲得成功。1973年，物探所成立了林存山領(lǐng)導的化探電算組，迅速展開(kāi)化探測量數據的計算機處理研究。這是國內最早開(kāi)展的應用計算機處理化探數據的研究工作。
 
  在整個(gè)20世紀70年代，國內掀起了應用計算機處理化探數據的熱潮，尤其是多元分析熱，幾乎波及地質(zhì)系統開(kāi)展化探工作的各個(gè)單位。同時(shí)，冶金系統以及地質(zhì)院校也紛紛開(kāi)展數學(xué)地質(zhì)的研究工作。計算機、計算方法、數據處理等各種學(xué)習班此起彼伏，幾年之間，使計算機處理地質(zhì)、化探數據從無(wú)到有，迅速普及。
 
  1972年底至1973年上半年，在使用物探所和煤炭科學(xué)研究院的103機進(jìn)行趨勢分析計算的同時(shí)，開(kāi)始研究其他算法，包括聚類(lèi)分析、因子分析、判別分析等等。由于103機的局限性，不穩定、內存太小(只有2～4 KB)、速度慢(1 000次/s)，根本無(wú)法求解數據量很大的化探數據處理問(wèn)題。1972年，地質(zhì)部在北京成立了計算技術(shù)應用研究所（當時(shí)稱(chēng)“150工程”），購置一臺國產(chǎn)第二代晶體管計算機：DJS -6（108乙機）．該機幾乎成為70年代國內（尤其在北京）的主流機型。物探所化探電算組也轉向應用該機處理數據。1972年末到1973年初，林存山等完成了我國第一個(gè)自編的“趨勢分析”化探方法應用程序。在DJS - 103機上，先后利用聞廣等在安徽鳳凰山含銅花崗巖體中采集的66個(gè)地表露頭樣品和鉆孔巖石樣品中磁鐵礦的銅含量數據，進(jìn)行了趨勢分析；又對安徽321隊和物探所協(xié)作在銅陵地區采集的54個(gè)鐵帽樣品的10個(gè)元素的分析數據，進(jìn)行了聚類(lèi)分析、因子分析，對該區進(jìn)行了資料解釋和成礦預測。1974年6月完成了兩類(lèi)和多類(lèi)的判別分析等的應用程序編寫(xiě)。
 
  特別值得一提的是，1975年前后，地質(zhì)科學(xué)院礦床所數學(xué)地質(zhì)組李裕偉、余金生等，系統地編制了一套多元統計分析方法程序。極為可貴的是，每種統計分析方法都附有數學(xué)方法的原理、操作步驟、源程序、應用實(shí)例和應用效果。這些實(shí)例大部分是化探數據，并進(jìn)行了地質(zhì)解釋。他們還把這些資料大量印刷成冊，無(wú)償地提供給化探界和數學(xué)地質(zhì)界，雪中送炭，把新技術(shù)、新方法呈獻給如饑似渴地需要這些方法技術(shù)的技術(shù)骨干。這套資料對化探應用計算機技術(shù)起了重要的作用。
 
  1976年，國家地質(zhì)總局科技組委托成都地質(zhì)學(xué)院舉辦計算機應用學(xué)習班，李善芳負責組織領(lǐng)導，校方由數學(xué)系主任何寶侃教授具體負責，地質(zhì)系統各?。▍^、市）生產(chǎn)單位化探人員參加，學(xué)員達數十人。葉乃鷹、王柏鈞等10余名老師授課，編寫(xiě)了因子分析、判別分析等多元統計分析教材和程序設計講義。學(xué)習班為地質(zhì)系統基層單位培養了一批化探數據處理技術(shù)人員，對普及用計算機技術(shù)處理化探數據，提高應用水平發(fā)揮了很大的作用。
 
  1977年，北京計算技術(shù)應用研究所劉如英等和北京大學(xué)地質(zhì)系徐振邦、數學(xué)系婁元仁老師合作，在北京大學(xué)聯(lián)合舉辦數學(xué)地質(zhì)一化探培訓班，為地質(zhì)系統的物探隊、區調隊培養從事化探電算的技術(shù)骨干，學(xué)習數據處理的方法技術(shù)、編程語(yǔ)言、上機操作等。
 
  1977年7月，國家地質(zhì)總局在安徽黃山召開(kāi)第一次區域化探經(jīng)驗交流會(huì )，提出用新方法和電算技術(shù)重新整理和研究1: 20萬(wàn)區域金屬量測量資料（后稱(chēng)化探老資料），并確定編制單元素基本地球化學(xué)圖件，用以挖掘更多的找礦信息。根據國家地質(zhì)總局提出的重新整理1: 20萬(wàn)化探老資料的要求，1978—1979年，由北京計算技術(shù)應用研究所負責實(shí)施，組成化探組，包括劉如英、馮濟舟（貴州）、馬國興、程美琪（北京）等；軟件組包括李恕中、郭漢倫、余全宏、鄔寬廉、張治等，計20多人攻關(guān)，用從日本引進(jìn)的M-16011型機，研制了包括數據存儲、數據處理、圖像顯示、繪圖、漢字等多功能的化探數據處理系統(簡(jiǎn)稱(chēng)GC-79)。這個(gè)系統是國內第一個(gè)化探專(zhuān)用軟件，其中，標準圖框、經(jīng)緯度、方厘網(wǎng)等圖廊要素的精度，達到總參測繪局頒發(fā)的標準允許誤差之內，等值線(xiàn)圖、直方圖、剖面圖的繪制精確美觀(guān)。在國內計算機繪圖中，第一個(gè)被評定作為正式地質(zhì)圖件使用。
 
  GC-79系統經(jīng)評審驗收后，1980年列入地質(zhì)部科技司新技術(shù)推廣項目，投入批量生產(chǎn)應用。要求全國各省區地質(zhì)局把化探老資料Cu、Pb或更多的合格元素重新統一整理后，送到計算技術(shù)應用研究所，用GC-79系統進(jìn)行數據處理和自動(dòng)成圖。從1979年底到1982年期間，為16個(gè)?。▍^、市）做了全省的化探老資料處理和自動(dòng)成圖，1: 20萬(wàn)圖幅的入庫量263幅，Cu、Pb等元素的入庫數據3 283 026個(gè)，共做單元素基本地球化學(xué)圖和各種異常圖2 784張。GC-79系統的大規模應用，把計算機技術(shù)在化探界的廣泛使用推向新高度，大大提高了化探資料整理的效率，也為1978年后提出在全國進(jìn)行區域化探的數據處理和自動(dòng)成圖作了探索性的試驗，為全國區域化探成圖標準化作了先導性的工作。