巖礦測試數(shù)據(jù)處理中灰色誤差理論的應(yīng)用

段文峰

(貴州省有色地質(zhì)中心實驗室，貴州 安順 561000)

0 引 言

目前巖礦測試進行數(shù)據(jù)處理的方式進展巨大，取得不菲成果。巖礦測試最終精度以及完整性提升十分顯著。此外數(shù)據(jù)量也獲得巨大提升。但是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理以及無法滿足行業(yè)的要求，難以準確客觀的反映數(shù)據(jù)的分布規(guī)律?；疑`差這一理論能夠針對不確定小樣本問題進行有效數(shù)據(jù)處理的方法理論，這一理論的應(yīng)用使得巖礦測試進行數(shù)據(jù)處理時所得結(jié)果極大程度的增強了精確性與實用性。

1 灰色誤差

灰色誤差這一系統(tǒng)理論是指測量結(jié)果因存在不確定性，其表現(xiàn)為一定范圍測量出現(xiàn)的灰色量。這種測量誤差即是灰色誤差。實際測量由于誤差的存在，真實值無法被測量獲得，測量通常得到的是實際值，實際值指的是符合一定精度的近似真實值，特定條件的一種相對性白化值。灰色誤差作為一種研究非統(tǒng)計不確定性小樣本問題的有效理論方法，能夠有效依據(jù)已知信息得到未知的系統(tǒng)信息，該理論最大特點在于對于樣本要求不嚴格，對于任何分布的服從不作要求，同時運算時方便快捷。

巖礦測試時環(huán)節(jié)繁多，存在大量復(fù)雜的影響因素與不確定性，此外其數(shù)據(jù)分析一般為小樣本范圍。依據(jù)灰色誤差的理論觀點，將測試系統(tǒng)看作以精度等級一定的測量儀器為標準量，然后比較精度等級未知的被測量的測量過程，在此過程中由于儀器人員，環(huán)境試劑等未知因素存在，測試系統(tǒng)無法得到全部特性結(jié)果，即測試結(jié)果以及測量誤差無法確定，此外測量評價不確定度尤其復(fù)雜，因此測量誤差屬于一種綜合信息反映。通過對誤差的分析對測量數(shù)據(jù)影響分析處理，得到有效的巖礦測試結(jié)果。該理論主要針對于數(shù)據(jù)處理的傳統(tǒng)方式，需要把握各種關(guān)聯(lián)因素，描述并評價事物客觀變化以及發(fā)展趨勢，按照一定規(guī)律，做到精確預(yù)測數(shù)據(jù)的方法。對于測量結(jié)果進行精度判斷過程中需要進行繁雜巨量的計算過程，使得數(shù)據(jù)處理的工作負荷大大加重?；疑`差的應(yīng)用能夠充分解決傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的不足。值得注意的是實際工作的側(cè)量結(jié)果存在自然因素以及人為因素干擾。因此需要借助先進儀器設(shè)備加以確定真實值，盡量采用真實值，能夠使得結(jié)果全面提升精準度，也可以理解為找出大量無序數(shù)據(jù)間存在的相關(guān)規(guī)律。

使用相對容易的運算來進行巖礦測試，并且總結(jié)出數(shù)據(jù)處理過程存在的較為明顯適用的特征表現(xiàn)?；疑`差的關(guān)鍵是借助數(shù)據(jù)的處理方式能夠有效得到潛在的數(shù)據(jù)規(guī)律。這一理論通常受外界因素干擾較小，不會受限制于數(shù)據(jù)分布情況以及數(shù)據(jù)數(shù)量，一般測試數(shù)據(jù)在數(shù)量較少時，便可以處理測試數(shù)據(jù)。因此灰色誤差這一理論開展的數(shù)據(jù)處理能夠彌補傳統(tǒng)處理方法存在的缺陷，并且測得結(jié)果具有更高的準確度與更強的真實性，并且將誤差有效減少，巖礦測試進行數(shù)據(jù)處理時應(yīng)用這一理論效果極為顯著。

2 灰色誤差應(yīng)用于巖礦測試進行數(shù)據(jù)處理的方式

2.1 灰色誤差的測量方法

巖礦測量需要多種測量方法，通過測量所獲數(shù)據(jù)涵蓋物理數(shù)據(jù)信息，化學(xué)數(shù)據(jù)信息以及定測測量的數(shù)據(jù)信息等，這些數(shù)據(jù)由于規(guī)模較小，屬于不確定小樣本問題的范疇，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)的處理方式所得到測量結(jié)果不滿足準確性要求，因此需要借助灰色誤差這一數(shù)據(jù)處理方式，來解決這一情況。實際測試時將測試結(jié)果劃分標準以及不標準兩種，其中標準情況只限于證標準物存在的巖礦測試。巖礦測試進行數(shù)據(jù)處理時傳統(tǒng)方法精準度不足，因此采取準確性較高的灰色誤差幫助巖礦測試處理信息數(shù)據(jù)。通常數(shù)據(jù)處理借助灰色誤差在巖礦測試進行實踐的實質(zhì)為保持測試數(shù)值接近于實際數(shù)值，同時盡量將測量誤差降低至低程度。由于一般巖礦的相關(guān)數(shù)據(jù)信息大多集中為定量測量數(shù)據(jù)信息與物化性質(zhì)信息數(shù)據(jù)。其中例如定量數(shù)據(jù)，在實際分析以及處理數(shù)據(jù)的過程中如果采取統(tǒng)計學(xué)的理論處理數(shù)據(jù)必須進行正態(tài)分布以及分析數(shù)據(jù)量，在統(tǒng)計學(xué)滿足理論要求后測試才可以進行。值得注意在實際測量以及數(shù)據(jù)處理時數(shù)據(jù)涉及量較少，與傳統(tǒng)理論要求的大量數(shù)據(jù)不相符。因此目前多采取灰色誤差這一理論進行數(shù)據(jù)分析。

圖1 理論累加測饋序列示意圖

2.2 判別粗大誤差

在巖礦測試中測得值所繪累加曲線采取一個折線進行包絡(luò)，測量數(shù)據(jù)通常中值極大可能為最大距離變量。因此使測量的次數(shù)中值為包絡(luò)折線存在轉(zhuǎn)折點。由于考慮測量數(shù)據(jù)存在一定變化，所以通常使得最大距離擴大3.75倍(由大量實例得出3.75)，隨后使測量次數(shù)達到P的測點距離增加一倍，然后連接原點與轉(zhuǎn)折點以及測量終點組成一條完整折線。限制測量數(shù)據(jù)的變化位于這一范圍內(nèi)，使參考直線以及此折線所組成的灰色區(qū)域作為測量的累加數(shù)據(jù)所構(gòu)成的上下界限的區(qū)間。針對某一測量序列，使得各測得值誤差僅包括隨機誤差，隨后據(jù)此分析測量結(jié)果的不確定度。必須注意超出這一灰色域的所有測得值都可認為含有較大的誤差，需要進行剔除。

2.3 灰色誤差的理論應(yīng)用介紹

基于巖礦測試所測數(shù)據(jù)存在的特點以及部分特殊情況，在同等精度測試中，選擇存在標準值的一種標準物質(zhì)的銅礦石進行巖礦成分的化學(xué)數(shù)據(jù)分析以及無標準值存在的花崗巖的抗壓強度數(shù)據(jù)這兩種數(shù)據(jù)作為試驗數(shù)據(jù)，然后將3種測量數(shù)據(jù)作為基本數(shù)據(jù)，對照組選擇同一樣品進行測定次數(shù)為5次與7次的三組對照數(shù)據(jù)列，然后將明金分布不均勻的礦樣進行Au元素檢測數(shù)據(jù)與該礦樣處于異種碎樣粒度時Au元素的測試數(shù)據(jù)全面進行比較應(yīng)用。

表1 7次標準測量不確定度統(tǒng)計

在具體測試時要求進行數(shù)據(jù)分組處理，然后構(gòu)建出灰色分析的理論模型，模型涵蓋兩種數(shù)據(jù)序列。前一種數(shù)列數(shù)據(jù)標準差，平均值按照標準值設(shè)置，然后使后一種序列界定標準差以及平均值，完成序列數(shù)據(jù)信息的設(shè)置。隨后于模型中假定存在P測點使數(shù)據(jù)信息出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，將測量數(shù)據(jù)的個數(shù)以字母N表示，按照給定數(shù)列結(jié)合具體實驗求得測量個數(shù)N，并以此推導(dǎo)轉(zhuǎn)折點的數(shù)值大小。值得注意利用公式計算時依據(jù)測量結(jié)果得到相關(guān)測試數(shù)據(jù)，判斷測試結(jié)果誤差存在與否時，選擇分別依據(jù)公式求得具體數(shù)值，若是前一組所求得數(shù)值接近于測試數(shù)據(jù)，并且結(jié)果接近后三位數(shù)值，則能夠判定該結(jié)果無較大誤差存在。按照同樣方式檢測另一數(shù)列，得出最終結(jié)果并進行誤差判斷。如果在此基礎(chǔ)對比分析兩序列進行誤差問題檢驗，并且最終確定序列存在極高關(guān)聯(lián)程度，同時差值控制0.1以內(nèi)，則說明誤差在序列中較小，可以在測量以及巖礦數(shù)據(jù)分析處理過程中采用。同時，為提高測試結(jié)果的精確真實，可以進行數(shù)據(jù)的不確定判斷，驗證巖礦測試結(jié)果是否準確。

3 結(jié) 語

目前灰色誤差這一理論應(yīng)用于巖礦測試進行數(shù)據(jù)處理已是十分普遍，在應(yīng)用時需要注重把握灰色誤差的基本理論以及內(nèi)涵，重視有效利用已知數(shù)據(jù)信息分析未知數(shù)據(jù)信息，改變傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方式以統(tǒng)計學(xué)為理論依據(jù)分析數(shù)據(jù)時出現(xiàn)的困難，使得巖礦測試在進行數(shù)據(jù)處理時做到快捷方便同時準確效率。這要求實際應(yīng)用時，把握好數(shù)列存在的粗大誤差，隨機誤差以及系統(tǒng)誤差的區(qū)別，使得巖礦測試基于數(shù)據(jù)信息無粗大誤差有效分析測量結(jié)果的系統(tǒng)誤差，給標準測量提供不確定度的分析依據(jù)，使得巖礦測試做好針對性的數(shù)據(jù)處理，推動行業(yè)的進步。