海底热液活动探测数据处理和信息管理方法

摘要

本发明的海底热液活动探测数据处理和信息管理方法，是对在大洋海底热液活动成矿环境下，经耐高温高压的物理化学传感器所探测得到的原始探测数据进行数据处理和信息管理的步骤：(一)导入/存储建立步骤；(二)建立热液流体与海水混合沉积成矿元胞自动机模型步骤；(三)计算更新演化步骤；(四)图形可视化描述步骤；(五)查询/调用/输出步骤。该方法构建的数据处理系统能够纵向和横向对比研究不同构造环境下热液系统的特点，从全局去把握热液活动的本来面目，能够更好的满足的研究热液活动对海洋环境、大洋成矿作用影响的特殊要求。应用本发明的热液流体与海水混合沉积成矿模型，可以绘制出相应的热液流体与海水混合沉积成矿演变过程图。

主权项

1.一种海底热液活动探测数据处理和信息管理方法，所述的探测数据是由在大洋海底深度达6000m的海底热液活动成矿环境并适合大洋异常环境下，耐高温高压的物理化学传感器所探测得到的原始探测数据，在此探测数据的基础上进行数据处理和信息管理，其特征在于：所述的数据处理和信息管理包括如下步骤：(一)导入/存储建立步骤：将海底热液活动探测数据和信息资源的原始数据存储于存储器中，并建立由空间数据和属性数据构成的空间数据库，该数据库包含有属性数据表和空间数据表，其数据表被赋予具有与描述的海底热液活动探测数据和信息资源的元数据对应的唯一特定含义；同时建立与空间数据库相对应的临时数据库；(二)建立热液流体与海水混合沉积成矿元胞自动机模型步骤：从空间数据库中提取成矿数据，在模拟海底热液流体与海水混合成矿系统的演化过程中，应用热液流体与海水混合沉积成矿元胞自动机模型，演示相应的海底热液流体与海水混合沉积成矿演变过程；所述的热液流体与海水混合沉积成矿元胞自动机模型定义如下：A＝(Ld，P，N，f) (1)(1)式中A代表：元胞自动机系统；Ld表示：元胞空间，即：热液与海水存在的空间，其中d为正整数，表示元胞自动机元胞空间的维数，其中，元胞代表：热液单元或/和海水单元；P表示：元胞离散的状态集合，{γ，s，SI}，其中状态γ表示元胞温度，状态s表示元胞浓度，沉淀指数SI表示各个元胞混合后的沉淀效果；N表示：邻居，即：所有邻域内的元胞组合；f表示：演化规则，即根据元胞当前状态及其邻居状况，确定下一时刻该元胞状态的规则：$P_{(x,y)}(t+1)=M(\gamma ,s)\left[\begin{array}{c}{P}_{(x,y)}\left(t\right)\\ P_{(x,y)\mathrm{Na}}\left(t\right)\end{array}\right]---\left(2\right)$ 其中P(x，y)Na(t)∈R3n，这里n为元胞邻居的个数，P(x，y)Na(t)为t时刻的邻居状态组合，即P(x，y)Na(t)＝[P1(t)，P2(t)，…，Pn(t)]T，Pi(t)，(i＝0，1，2，…，n)为元胞邻居的状态；P(x，y)(t)∈R3 为元胞(x，y)在时刻t具有的状态；即：P(x，y)(t)＝[γ(x，y)(t)，s(x，y)(t)，SI(x，y)(t)]T (3)M(γ，s)＝[M0(γ，s)，M1(γ，s)，…，Mn(γ，s)]为状态转移矩阵，状态转移矩阵的分量Mi(γ，s)∈R3×3为如下三角矩阵形式：$M_i(\gamma ,s)=\left[\begin{array}{ccc}{\alpha }_{\left(i\right)11}& 0& 0\\ {\alpha }_{\left(i\right)21}& {\alpha }_{\left(i\right)22}& 0\\ {\alpha }_{\left(i\right)31}& {\alpha }_{\left(i\right)32}& {\alpha }_{\left(i\right)33}\end{array}\right],i=\mathrm{1,2},...,n---\left(4\right)$ 其中$\left\{\begin{array}{c}{\alpha }_{\left(0\right)11}=1-\frac{1}{n-1}\underset{m=1}{\overset{n}{\Sigma }}\xi {\Omega }_m{\Lambda }_m{v}_m\left(t\right)\\ {\alpha }_{\left(i\right)11}=\frac{1}{n-1}\xi {\Omega }_{\left(i\right)}{\Lambda }_{\left(i\right)}{v}_{\left(i\right)}\left(t\right),i=\mathrm{1,2},..,n\end{array}\right.---\left(5\right)$ $\left\{\begin{array}{c}{\alpha }_{\left(0\right)21}=0,\\ {\alpha }_{\left(0\right)22}=1+\frac{1}{n-1}\underset{m=1}{\overset{n}{\Sigma }}\xi {\Omega }_m{\Lambda }_m{v}_m\left(t\right)\left(\frac{T_m}{{\gamma }_{(x,y)}\left(t\right)-{\gamma }_m\left(t\right)}\right),\\ {\alpha }_{\left(i\right)21}=\frac{1}{n-1}\underset{m=1}{\overset{n}{\Sigma }}\xi {\Omega }_m{\Lambda }_m{v}_m\left(t\right)\left(\frac{{\gamma }_{(x,y)}\left(t\right)-{\gamma }_m\left(t\right)-T_m}{{\gamma }_{(x,y)}\left(t\right)-{\gamma }_m\left(t\right)}\right),\\ {\alpha }_{\left(i\right)22}=1,i=\mathrm{1,2},...,n\end{array}\right.---\left(6\right)$ (5)式和(6)式中Λm为邻域内第m个元胞影响的调节系数；vm(t)为邻域内第m个元胞所受到的外界干扰和/或随机干扰；Tm为与邻域内第m个元胞混合后的水温变化量；Ωm为邻域内第m个元胞的权值系数${\Omega }_j=\left\{\begin{array}{cc}\alpha ,& j=\mathrm{1,2,3,4}\\ 0.75\alpha ,& j=\mathrm{5,6,7,8}\end{array}\right.---\left(7\right)$ 其中a为某一适合的正数；ξ为符号函数：$\xi =\left\{\begin{array}{cc}1,& P_{(x,y)\mathrm{Na}}\left(t\right)>P_{(x,y)}(t-1)\\ -1,& P_{(x,y)\mathrm{Na}}\left(t\right)\le P_{(x,y)}(t-1)\end{array}\right.---\left(8\right)$ 根据已知的SI参数值确定α(i)31，α(i)32，α(i)3，(i＝0，1，…，n)的值；(三)计算更新演化步骤：基于热液流体与海水混合沉积成矿元胞自动机模型，对海底热液流体与海水混合成矿过程进行模拟演化，将标准属性数据和空间数据进行值域计算，预测计算，参数计算，存入相对应的值域数据表、预测数据表、参数数据表中，将上述计算数据与历史数据用于该元胞自动机模型参数的更新；根据该元胞自动机模型进行演化更新，将演化过程产生的数据存入相对应的演化数据表中；(四)图形可视化描述步骤：首先数据预处理，即选择显示数据，再分配坐标轴，对该元胞自动机模型的演化数据或其他欲显示的数据进行参数分配，确定全部参数，调用显示控件，按需求显示二维或三维空间图形；(五)查询/调用/输出步骤：将上述(一)至(四)步骤的数据用于查询，调用，输出。