《现代数学地质》课程教学大纲

《现代数学地质》教学大纲一、课程基本信息课程名称现代数学地质CourseName课程编码GEO164721020开课院部地球科学与技术学院课程团队数学地质教学团队学分2.0课内学时32讲授32实验0上机0实践0课外学时11适用专业本研一体化班（石油工程类）授课语言中文先修课程数学分析（2-1）、程序设计（C）、线性代数与解析几何、概率论与数理统计、地质学基础、油田开发地质学课程简介（限选）结合专业特点与生产实际，从常用的基础数学地质方法入手，以掌握数学方法的基本原理和正确使用为目的，培养和提高学生利用数学方法正确处理地质问题的基本能力，形成地质定量研究的一般思维。课程的主要内容包括多元统计分析方法（回归分析、趋势面分析、聚类分析、判别分析）、矿产资源预测方法（蒙特卡罗法、资源预测模型、油田规模序列法）、人工神经网络以及盆地数值模拟的基本内容。除课堂授课外，课程还安排部分讨论交流环节以及部分方法的上机实验。Combinedwiththespecialtycharacteristicsandproductionpracticeandstartingfromthecommonbasicmathematicalgeologicalmethods,theaimofthiscourseistomasterthebasicprinciplesandcorrectuseofmathematicalmethodsforcultivatingandimprovingthebasicabilitytocorrectlyhandlegeologicalproblemswithmathematicalmethods,andformingthegeneralthinkingofquantitativegeologicalresearch.Themaincontentsofthecourseincludemultivariatestatisticalanalysismethod(regressionanalysis,trendsurfaceanalysis,clusteranalysis,discriminantanalysis,etc.),mineralresourcepredictionmethod(MonteCarlomethod,resourcepredictionmodel,oilfieldsizesequencemethod,etc.),artificialneuralnetworksandbasiccontentsofthebasinmodeling.Inadditiontoclassroomteaching,partofthecoursealsoarrangedlinksofdiscussionandcommunicationandpartofthemethodsofcomputerexperiments.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1掌握地质研究中基础数学方法的原理。是2M2具备初步运用数学地质方法分析并解决地质问题的能力。是三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1第1章绪论重点难点：数学地质的概念，主要研究内容和一般过程。/////21.1数学地质的概念数学地质的起源及现代定义。M1,M20.5讲授//31.2主要研究内容数学地质的主要研究内容及一般研究过程。M1,M20.5讲授//4第2章地质数据与地质变量重点难点：地质变量及地质数据的类型，地质数据预处理方法。/////52.1地质变量地质变量的概念、类型、特征及地质变量的选择。M1,M20.5讲授//62.2地质数据地质数据的概念、类型、特点和地质数据的表示方法。M1,M20.5讲授//72.3地质数据的预处理定量数据的标准化、定性数据的定量化、原始数据的均匀化以及离群数据的判定和处理等。M1,M22讲授//8作业1平时作业第1、2章内容的平时作业。内容主要是数学地质的概念，一般研究过程及地质变量的概念，类型及数据预处理方法等。M1,M2//2查阅资料9第3章回归分析重点难点：确定多元线性回归方程系数的最小二乘法。/////103.1回归分析的概念及其解决的问题回归分析的基本概念、研究对象和解决的主要问题。M1,M21讲授//113.2多元线性回归分析多元线性回归模型、确定回归系数的基本原理、回归方程的显著性检验、回归预测和控制、可转为线性回归的非线性回归等。M1,M22讲授//123.3应用实例回归分析在油气勘探开发中的部分应用实例。M2,M31讲授//13第4章趋势面分析重点难点：多项式趋势面方程的建立及系数求解，偏差的概念及趋势异常图的制作。/////144.1多项式趋势面分析多项式趋势面的一般形式、确定趋势面方程的基本原理、影响趋势面分析的主要因素和趋势面偏差图的制作。M1,M21.5讲授//154.2应用实例趋势面分析在油气勘探开发中的部分应用实例。M2,M30.5讲授//16作业2平时作业第3、4章的平时作业。内容主要是回归分析的概念及研究对象，线性回归方程的建立，非线性回归的变量替换法，实际应用等。趋势面分析的概念及解决的问题，多项式趋势面方程建立，偏差及趋势异常图，实际应用等。M1,M2,M3//3查阅资料17第5章判别分析重点难点：Bayes准则及建立多总体判别函数的原理。/////185.1线性判别分析Fisher准则下的线性判别函数及其使用方法。M1,M21讲授//195.2多总体判别分析Bayes准则及建立多总体判别函数的基本原理、正态总体下的判别函数及其使用方法。M1,M22讲授//205.3应用实例判别分析在油气勘探看法中的部分应用实例。M2,M31讲授//21第6章聚类分析重点难点：常用的聚类统计量及含义，度量类之间亲疏程度的方法，聚类过程。/////226.1聚类分析的概念和聚类统计量聚类分析的概念，常用聚类统计量及含义。M1,M20.5讲授//236.2聚合法聚类分析无序个体的最短距离、最长距离、类平均、近邻联接、远邻联接和类平均法的聚合法聚类分析及其聚类过程。M1,M22讲授//246.3分解法聚类分析最优分割法的概念、段内离差平方和的定义及其内涵、最优分割的过程。M1,M21讲授//256.4应用实例聚类分析在油气勘探勘探开发中的部分应用实例。M2,M30.5讲授//26作业3平时作业第5、6章的平时作业。内容主要是判别分析的概念及解决的问题，Bayes准则及多总体判别函数的建立，判别未知样品的方法；聚类分析的概念及解决的问题，聚类统计量及含义，聚合法聚类过程，分解法分类过程，实际应用等。M1,M2,M3//3查阅资料27课堂讨论1方法理解中的错误纠正从第3章到第6章的方法中，提出若干理论或实际应用的问题，供学生课堂解答。就学生回答中出现的问题和原因，进行课堂讨论交流，最终进行正确讲解。同时就学生提出的问题进行讨论和解答。M1,M2,M32讨论交流//28第7章蒙特卡罗法重点难点：经验分布函数的构造方法，抽样方法，油气资源量概率解的求取，蒙特卡罗法的计算步骤。/////297.1蒙特卡罗法概述基本概念、研究对象和一般计算过程。M1,M20.5讲授//307.2随机数的产生和随机变量的抽样方法0-1区间均匀伪随机数的产生，随机变量的抽样方法。M1,M22讲授//317.3概率解的表达与形成频率统计法形成经验分布函数曲线，多个经验分布函数曲线的概率加，计算过程总结。M1,M21讲授//327.4应用实例计算油气资源量的一个具体实例。M2,M30.5讲授//33第8章油气资源量预测方法重点难点：Weng旋回模型及Hubbert模型的特点、表达形式及系数求解，巴雷托定律及油田规模序列的预测。/////348.1Weng旋回预测模型模型的形式和特点，参数及求解方法。M1,M21讲授//358.2胡伯特（Hubbert）预测模型模型形式和特点，参数及求解方法。M1,M21讲授//368.3油田规模序列法油田规模序列的概念，巴雷托定律及油田规模序列预测。M1,M22讲授//37作业4平时作业第7、8章的平时作业。内容主要是四种油气资源量预测方法的概念、原理、解决的问题及实际应用等。M1,M2,M3//3查阅资料38第9章人工神经网络重点难点：人工神经网络的结构、BP神经网络训练算法及权值调整。/////399.1人工神经网络基础神经网络的概念，神经网络结构及学习。M1,M20.5讲授//409.2BP神经网络网络构成，训练算法，权值调整。M1,M21讲授//419.3实际应用神经网络在油气勘探开发中的部分应用。M1,M2,M30.5讲授//42第10章盆地模拟方法重点难点：盆地模拟的概念，盆地模拟的主要模型及作用。/////4310.1盆地模拟的概念及任务盆地模拟的基本概念和主要任务。M1,M20.5讲授//4410.2盆地模拟主要模型盆地模拟的主要模型，表达形式及作用等。M1,M21.5讲授//四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1.平时作业集中在基础的数学方法部分。每个方法布置4-6个题目。2.各次作业成绩均采用百分制，平均分即为平时作业最终成绩。根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成等评分。3.考核学生对基本知识的掌握能力，综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力。题型包括问答题及应用题。30%2期末考试1.闭卷考试，成绩采用百分制。2.主要考核学生对数学地质基本知识的掌握能力，综合运用所学知识，分析并解决地质问题的能力。题型主要有填空题、选择题、判断题、简答题、实际应用题等。70%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1平时作业40%A-独立完成，用自己的语言表达且回答正确和充分，条理清晰，书写工整。B-独立完成，回答基本正确，阐述较充分，条理清晰，书写工整。C-独立完成，回答基本正确但不够充分，条理基本清晰，书写较为工整。D-回答正确率不足60%。缺失的回答及含糊不清、逻辑混乱的回答计入错误率。未交或抄袭作业均不得分。2M1期末考试60%（见试卷评分标准）3M2平时作业30%A-问题分析合理，解决问题的思路正确，总结充分、到位。B-问题分析基本合理，解决问题的思路基本正确，总结到位。C-问题分析基本合理，解决问题的思路不明确，总结不充分。D-内容严重缺失，视程度给分。抄袭者不得分。4M2期末考试70%（见试卷评分标准）评分等级说明：[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59]六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书|石油数学地质,李汉林，,中国石油大学出版社,2008.11,ISBN:978-7-5636-2450-8.（*主教材）2图书|数学地质方法与应用,余继峰等,中国矿业大学出版社,2019.02,ISBN:978-7-5646-3694-4.3