地质数据处理与微机应用

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出版者:地质出版社
作者:
出品人:
页数:246
译者:
出版时间:1992-10
价格:4.20
装帧:平装
isbn号码:9787116010925
丛书系列:
图书标签:
  • 地质学
  • 数据处理
  • 微机应用
  • 地球科学
  • 计算机应用
  • GIS
  • 遥感
  • 地质信息
  • 数值计算
  • 科学计算
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具体描述

内 容 简 介

本书结合IBMPC微机,简明扼要地介绍磁盘操作系统和BASIC程序语言;重点介绍地质数据处理中常

用的一些统计分析方法。内容包括数据预处理、变量统计特征分析和样品统计分类,以及变量和样品空间分布

规律的研究,每种方法分别介绍其应用条件、方法原理、应用程序和实例。作者力图通过典型实例的应用和解

释,启发和引导读者建立一个正确的思路,并切实提高处理地质数据的能力。

本书内容丰富,采用深入浅出的叙述方式,把微机、数学方法和地质专业知识融合在一起,尽力避开那些

难理解的计算机专业术语和繁杂的数学推导,本着少而精的原则,着重强调应用,配有较多的思考题和实习作

业,供选择使用。本书起点低,终点高,特别适合于初学的地质人员阅读。

读者对象:地质院校师生,广大地质工作者。

现代计算物理与数值模拟 本书聚焦于现代计算物理学的核心理论、算法构建及其在复杂物理系统求解中的实际应用。 面对日益增长的实验精度和理论模型的复杂性,传统解析方法已显不足,数值模拟技术成为探索未知物理规律的关键工具。本书旨在为物理、工程及相关交叉学科的研究人员和高年级本科生提供一个全面、深入的学习路径,掌握如何利用高性能计算资源解决前沿科学问题。 全书内容组织紧密,从基础的数值分析理论出发,逐步深入到特定物理领域的建模与仿真。我们严格遵循科学严谨性和工程实用性相结合的原则,力求理论推导清晰、算法描述详尽、代码实现高效。 第一部分:数值计算基础与高性能计算环境 本部分奠定了进行复杂物理系统模拟所需的数学和计算环境基础。我们首先回顾了误差分析与稳定性理论,强调了数值方法的收敛性、稳定性和精度之间的权衡,这是任何成功模拟的基石。随后,详细介绍了线性代数方程组的求解,涵盖了从经典的直接法(如高斯消元、LU分解)到高效的迭代法(如共轭梯度法、GMRES)。针对大规模稀疏矩阵,本书特别讨论了预处理技术的优化及其在实际应用中的性能提升效果。 在高性能计算(HPC)方面,我们深入探讨了并行计算架构,包括CPU多核、GPU加速以及集群计算环境。重点讲解了MPI(消息传递接口)和OpenMP等主流并行编程模型,并结合具体实例演示如何将串行算法有效地分解和映射到并行处理器上,以充分利用现代HPC资源的计算能力。此外,还引入了时间步长控制与刚性方程的数值积分方法,这是处理多尺度和多时间尺度物理问题的关键技术。 第二部分:连续介质物理的数值方法 本部分转向解决描述宏观物质行为的偏微分方程(PDEs)。我们系统地介绍了有限差分法(FDD)、有限元法(FEM)和有限体积法(FVM)这三大主流数值方法。 有限差分法的讲解侧重于非均匀网格和高阶精度差分格式的构造,特别是在处理边界条件时的技巧。 有限元法部分详述了变分原理、形函数(插值函数)的选择与构造,以及刚度矩阵和载荷向量的装配过程。本书针对结构力学、传热学等工程热点问题,提供了详细的二次和三次有限元单元的构建步骤。 有限体积法则重点关注其在守恒律问题求解中的优势。我们详细分析了通量计算的精度对求解结果的影响,包括迎风格式、中心差分格式以及各种高分辨率(TVD、ENO/WENO)格式的原理与应用。 此外,本书还专门开辟章节讨论网格生成与自适应网格加密技术(AMR),这是确保计算效率和模拟精度的重要环节,特别是在存在激波或高梯度区域的流体动力学(CFD)问题中。 第三部分:统计物理与蒙特卡罗方法 统计物理系统通常具有极高的自由度,解析解几乎不可能获得,因此蒙特卡罗(MC)方法成为核心工具。本章深入探讨了马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)方法的原理,特别是Metropolis-Hastings算法的构造与采样效率分析。 针对复杂能量景观和全局最优解搜索问题,本书详细介绍了退火算法(Simulated Annealing, SA)的物理意义、冷却调度策略及其在优化问题中的应用。随后,我们转向玻尔兹曼权重采样,讲解了如何有效地计算配分函数、平均值及其涨落,这在配位物理和凝聚态物理的模拟中至关重要。 此外,为了克服标准MC方法在穿越高能势垒时的效率低下问题,本书介绍了高级采样技术,如集群算法(Swendsen-Wang、Wolff算法)以及路径积分蒙特卡罗(PIMC)在低温量子系统模拟中的应用。 第四部分:高级模拟技术与应用案例 本部分将前述理论和方法应用于具体的复杂物理领域,展示现代计算物理学的强大能力。 分子动力学(MD)模拟: 详细介绍了牛顿运动方程的数值积分方法,特别是速度Verlet算法的稳定性和守恒性。我们讨论了如何构建和处理原子间相互作用势函数(力场),包括长程的库仑作用(如PME方法)。应用案例涵盖了晶体缺陷演化、液体扩散以及生物大分子折叠动力学。 时域电磁波模拟: 针对麦克斯韦方程组,本书着重介绍了FDTD(有限差分时域)方法,强调了Yee格点、吸收边界条件(ABC)和PML(完美匹配层)的精确实现。这些技术是现代天线设计、电磁兼容性(EMC)分析和光子学模拟的基础。 谱方法与波函数计算: 针对量子力学问题,我们探讨了平面波展开法和基函数展开法。重点阐述了如何利用快速傅里叶变换(FFT)高效地计算动能算符和势能项,以及如何应用对角化技术(如Lanczos算法)求解本征值问题,用于计算材料的电子结构或分子能级。 本书的特点在于,每章均配有面向实际问题的算法流程图和伪代码,并精选了用C++或Fortran编写的高效代码片段作为示例,帮助读者将理论知识转化为可运行的仿真程序。通过对这些前沿计算方法的深入学习,读者将能独立构建、优化和应用高性能计算模型,解决跨越经典、量子、宏观和微观尺度的复杂物理难题。

作者简介

目录信息

目 录
前言
第一部分 微机应用基础――DOS操作系统及BASIC程序设计语言
第一章 概述
1.1几种印刷符号和格式的说明
1.2几个基本的概念
(一)机器语言与高级语言
(二) 编译程序和解释程序
(三)源程序和目标程序
(四)BASIC语言
(五)磁盘操作系统
(六)微机的主机和外设
(七)微型计算机系统
1.3磁盘操作的预备知识
(一)软盘与硬盘
(二)文件与磁盘操作
(三)文件的命名
(四)盘符、当前盘
(五)文件引用名
(六)单义引用名与多义引用名
1.4上机操作的初步认识
(一)键盘操作与逻辑行
(二)软盘的使用和保护
(三)上机过程的初步认识
(四)微机的两级基本运行状态
习题一
第二章 DOS及其使用
2.1DOS基本结构与特点
(一)DOS系统盘
(二)D0S基本文件结构的作用和特点
2.2DOS的启动
(一)系统初始启动
(二)系统热启动
2.3DOS命令及其处理过程
(一)COMMAND・COM的功能及工作过程分析
(二)DOS命令及其分类
2.4DOS常用命令分析
(一)选择当前盘
(二)磁盘格式化
(三)文件复制
(四)快速复制
(五)全盘复制
(六)传送系统文件
(七)文件改名
(八)删除文件
(九)显示目录
(十)显示文件内容
(十一)输入日期
(十二)输入时间
(十三)清屏
(十四)硬盘分区
(十五)启动BASIC
2.5DOS的命令行编辑
2.6DOS控制键
2.7实用程序EDLIN简介
2.8目录与路径
(一)文件目录表
(二)子目录
(三)路径
(四)当前目录
(五)绝对路径和相对路径
(六)子目录的建立和删除
(七)外部命令文件的自动搜索
实习一上机操作基本训练
实习二DOS的应用训练
习题二
第三章 BASIC的操作和控制
3.1BASIC的命令、语句和程序行
(一)BASIC命令层的键盘输入处理特点
(二)BASIC语句和程序行
(三)BASIC命令及BASIC的立即执行方式
3.2BASIC的常用命令
(一)AUTO命令(自动编行号命令)
(二)CONT 命令(继续执行程序命令)
(三)DELETE 命令(删除程序行命令)
(四)FILES命令(列盘文件目录命令)
(五)KILL 命令(删除盘文件命令)
(六)LIST命令(显示内存中程序行命令)
(七)LLIST命令(打印内存中程序行命令)
(八)LOAD命令(读程序命令)
(九)MERGE 命令(合并程序命令)
(十)NAME命令(文件改名命令)
(十一)NEW命令(清内存命令)
(十二)RENUM 命令(重编行号命令)
(十三)RUN命令(执行内存中程序命令)
(十四)SAVE 命令(程序存盘命令)
(十五)SHELL命令(系统返回命令)
(十六)SYSTEM命令(系统撤消命令)
(十七)TROFF命令(关闭跟踪命令)
(十八)TRON命令(打开跟踪命令)
3.3BASIC的操作及其控制
(一)BASIC的全屏幕行编辑
(二)BASIC程序行和命令行的键盘输入
(三)BASIC的快速输入功能键
(四)BASIC控制键
3.4BASIC的出错处理及程序修改
(一)运行出错的三种情况
(二)程序的修改
(三)错误诊断和出错处理子程序
实习三BASIC操作训练
习题三
第四章 BASIC语句的基本成分
4.1常量与变量
(一)常量
(二)变量
4.2数组和下标变量
4.3函数
4.4算符、操作数和表达式
(一)算符与操作数
(二)表达式
实习四BASIC表达式的使用
习题四
第五章 BASIC程序设计的基本内容
5.1变量赋值和数据输入
(一)变量的赋值
(二)变量的读数
(三)INPUT语句
5.2打印和显示输出及其格式控制
(一)LPRINT语句
(二)LPRINT USING 语句
(三)PRINT语句和PRINTUSING语句
(四)SPC函数
(五)TAB 函数
(六)WIDTH语句
(七)屏幕及打印机的程序控制
实习五输入输出基本训练
习题五
5.3条件和转移
(一)GOTO语句
(二)IF语句
(三)ON―GOTO语句
(四)GOSUB语句与RETURN语句
(五)ON―GOSUB语句
(六)END语句
实习六条件语句和转向语句的使用
习题六
5.4循环
(一)FOR语句和NEXT 语句
(二)WHILE语句和WEND语句
实习七循环语句的使用
习题七
5.5字符串处理
(一)ASC函数
(二)CHR $函数
(三)INKEY$函数
(四)INPUT $函数
(五)INSTR函数
(六)LEFT$函数
(七)LEN函数
(八)MID$函数
(九)RIGHT$函数
(十)SPACE$函数
(十一)STR$函数
(十二)STRING$函数
(十三)VAL函数
附:关于字符的ASCⅡ代码
5.6其他类型的常用语句
(一)DEFFN语句
(二)STOP语句
(三)MID$语句
(四)REM语句
(五)SWAP语句
实习八字符串处理方法训练
习题八
第六章 数据文件
6.1一般概念
(一)数据文件及其分类
(二)建立缓冲器
(三)文件的打开和关闭
6.2顺序文件的存取技术
(一)如何将数据写入顺序文件
(二)如何从顺序文件中读取数据
(三)如何对顺序文件进行修改
6.3随机文件的存取
(一)FIELD语句
(二)LSET语句和RSET语句
(三)PUT语句
(四)GET语句
(五)LOC函数
(六)LOF函数
实习九数据文件的存取训练
习题九
附:BASIC的编译执行
(一)编译BASIC的基本特点
(二)编译BASIC的系统组成
(三)编译BASIC的应用程序开发过程
(四)编译BASIC与解释BASIC的主要区别
(五)关于编译BASIC的进一步说明
参考文献
第二部分 地质数据处理方法与应用实例
第七章 地质数据预处理
7.1概述
7.2打印原始数据表和建立数据文件
7.3根据抽样和筛选变量的要求,将一个原始数据文件分解为若干个
数据文件
7.4原始定量变量相对重要性的计算――I值信息量法
7.5原始定性变量相对重要性的计算――向量长度法
7.6原始数据的偏度、峰度检验和广义幂正态转换方法
第八章 变量统计特征的分析
8.1变量的频率分布与直方图
8.2两个变量的相关分析和散点图
8.3R型聚类分析及谱系图
8.4多变量逐步回归分析
第九章 样品分类的统计分析
9.1离差平方和法及谱系图
9.2两类样品的判别分析
9.3模糊K-均值聚类分析
9.4R型因子分析
9.5有序样品最优分段法
第十章 变量和样品空间分布规律的研究
10.1打印原始采样点分布图和原始观测值分布图
10.2离散点初始网格化法
10.3一般多项式趋势面拟合
10.4分块双三次多项式插值
附表(一) 正态分布概率函数表
附表(二) t分布的双侧分位数(ta)表
附表(三) F检验的临界值(Fa)表
附表(四) 在5%和1%信度下所需相关系数的最低值表
附录1PD・BAS源程序清单
附录2SD・BAS源程序清单
附录3MAP4・BAS源程序清单
附录4VEC・BAS源程序清单
附录5POWER・BAS源程序清单
附录6ST・BAC源程序清单
附录7MAP2・BAS源程序清单
附录8RCLU・BAS源程序清单
附录9SW・BAS源程序清单
附录10QCLU・BAS源程序清单
附录11 DIS2・BAS源程序清单
附录12FUZ・BAS源程序清单
附录13 FACTOR・BAS源程序清单
附录14ZYFG・BAS源程序清单
附录15 TMAP・BAS源程序清单
附录16 TGRID・BAS源程序清单
附录17 TRSW・BAS源程序清单
附录18TTT・BAS源程序清单
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本《地质数据处理与微机应用》简直是为我这种野外工作者量身定做的宝典!想当年,我们拿着手绘的地质图,在电脑里敲代码处理数据,简直是效率的噩梦。这本书的出现,彻底改变了我的工作方式。它不仅系统地讲解了地质数据采集、存储和分析的流程,更重要的是,它深入浅出地介绍了如何利用现代微机技术,比如GIS和各种专业软件,来实现数据的自动化处理和可视化。我记得有一次,我们需要快速完成一个区域的地质剖面图,以前可能需要好几天,但自从掌握了书里介绍的那些技巧后,我们愣是在一天内高质量地完成了任务。书里的案例分析非常贴近实际,特别是关于三维建模的那一章,简直是打开了新世界的大门。对于刚入行的年轻地质学家来说,这本书绝对是必备的入门向导,能够帮助他们少走很多弯路,直接站在巨人的肩膀上高效工作。那种从繁琐的手工劳动中解放出来,专注于科学思考的感觉,真是太棒了。

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我对这本书的评价是:深度与广度兼备的典范之作。它不仅涵盖了传统数据处理的范畴,更对新兴的地质大数据和云计算的应用趋势进行了前瞻性的探讨。我所在的团队目前正在尝试将采集到的海量传感器数据进行实时处理,这本书中的关于数据流管理和并行计算的章节,为我们提供了宝贵的理论参考和初步的实践框架。特别是对开源GIS平台与地质专业模块接口的讨论,展现了作者对行业前沿动态的敏锐洞察力。坦白说,市面上很多“应用”类的书籍,内容更新速度跟不上技术发展,但这本书的编写思路似乎更侧重于基础架构的构建,这使得它即使在技术更新迭代的浪潮中,依然能保持其长久的参考价值。购买这本书,绝不是一笔即时消费,而是一项长期的知识资产投资。

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这本书最让我感到惊喜的一点,是它在处理“非结构化”地质信息时的细致入微。我们都知道,地质记录中充斥着大量的文本描述、手写笔记和扫描图件,这些传统上难以被计算机有效利用的信息,在书中有专门的章节进行了详细的探讨。作者介绍的自然语言处理(NLP)在地质文本挖掘中的初步应用,以及图像识别技术在老旧地质图件数字化中的实践案例,极大地拓宽了我的思路。以往我们总认为微机应用只能处理规整的表格数据,但这本书证明了,只要方法得当,即便是那些看似“艺术品”一样的地质记录,也能被驯服,转化为可计算、可分析的宝贵资源。这种对全维度数据处理的追求,让这本书在众多技术书籍中脱颖而出,显得尤为难能可贵,也让我对未来的地质研究充满了乐观的想象。

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对于那些习惯了传统地质制图方式的老一辈专家们来说,这本书提供了一个平稳过渡的桥梁。我认识的几位资深教授,一开始对“微机应用”这类新事物抱有抵触情绪,但最终还是被这本书的逻辑性和说服力所折服。它巧妙地将经典的地质学原理与最新的信息技术完美融合,让人在学习新工具的同时,对地质学本身的深刻理解也得到了巩固。书中的章节安排非常合理,从基础的数据结构讲到高级的算法应用,循序渐进,没有让人感到突兀。比如,它解释了如何将传统的岩性符号转化为数字编码,以及这些编码如何在数据库中实现高效查询和关联分析,这种深层次的系统思维训练,是很多侧重于软件操作指南的书籍所不具备的。它教会我们的,是如何用更智慧的方式来看待和处理我们手中的地质信息。

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说实话,我最初对这种偏技术的书是抱有一定程度的怀疑态度的,总觉得很多“应用”的书都会停留在表面,讲一些不痛不痒的皮毛知识。然而,《地质数据处理与微机应用》完全出乎我的意料。它没有沉溺于空泛的理论,而是扎扎实实地从“怎么做”的角度入手,详细剖析了不同类型地质数据(比如钻孔数据、物探数据)在微机环境下的最佳处理路径。我尤其欣赏它对数据质量控制部分的论述,这一点在实际项目中至关重要。书中提到如何利用统计学方法识别野外采集中的异常值,以及如何进行数据清洗和标准化,这些内容对于确保最终成果的可靠性起到了决定性的作用。我曾经在一个项目上因为数据不一致浪费了大量时间,如果早点看到这本书,那些麻烦本可以完全避免。这本书的实用性,远超出了同类书籍的平均水平,它更像是一本高级工程师的实战手册,而不是教科书。

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