基于貝葉斯糾錯(cuò)的礦山地質(zhì)勘測(cè)數(shù)據(jù)糾錯(cuò)方法

摘要：為解決傳統(tǒng)糾錯(cuò)方法無(wú)法完全校正錯(cuò)誤數(shù)據(jù)組的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種基于貝葉斯糾錯(cuò)的礦山地質(zhì)勘測(cè)數(shù)據(jù)糾錯(cuò)方法，使用貝葉斯字典設(shè)計(jì)統(tǒng)計(jì)勘測(cè)數(shù)據(jù)流程，通過(guò)使用貝葉斯糾錯(cuò)器生成候選數(shù)據(jù)集合，并在此基礎(chǔ)上按照層次的隸屬關(guān)系，設(shè)定礦山地質(zhì)勘測(cè)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)編碼規(guī)則，對(duì)數(shù)據(jù)組進(jìn)行逐層編碼排序。為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)序列的校正，引進(jìn)了k-spectrum算法，重組錯(cuò)誤數(shù)據(jù)序列，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)勘測(cè)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的有效糾錯(cuò)。

關(guān)鍵詞：貝葉斯糾錯(cuò);礦山;地質(zhì);勘測(cè)數(shù)據(jù);糾錯(cuò)方法

中圖分類號(hào)：TP311? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2021）07-0085-04

Error Correction Method of Mine Geological Survey Data Based on

Bayesian Error Correction

CHEN Gong

（Geological Information Center，East China Geological Exploration Bureau，Nonferrous Metals，Jiangsu province，

Nanjing? 210000，China）

Abstract：In order to solve the problem that the traditional error correction methods can not completely correct the wrong data group，a mine geological survey data error correction method based on Bayesian error correction is designed. The Bayesian dictionary is used to design the process for counting survey data，and the candidate data set is generated by using the Bayesian error corrector，and on this basis，according to the hierarchical membership relationship，set the coding rules of mine geological survey error data，and code and sort the data groups layer by layer. In order to further achieve the correction of the error data sequence，the k-spectrum algorithm is introduced to reorganize the wrong data sequence，so as to realize the effective error correction of the survey error data.

Keywords：Bayesian error correction;mine;geology;survey data;error correction method

收稿日期：2021-03-12

0? 引? 言

礦山地質(zhì)勘測(cè)是開(kāi)采礦產(chǎn)資源前期的重要工作之一，只有獲取大量的礦山地質(zhì)勘測(cè)數(shù)據(jù)，才能確保礦產(chǎn)資源開(kāi)采工作的安全實(shí)施。由于礦山地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且不同區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境是隨著地殼變遷而相應(yīng)變化的，因此，地質(zhì)勘測(cè)單位對(duì)礦山地質(zhì)勘測(cè)工作的實(shí)施，在精準(zhǔn)度方面提出了要求[1]。為了滿足此方面的需求，相關(guān)地質(zhì)勘測(cè)單位設(shè)計(jì)一種針對(duì)勘測(cè)數(shù)據(jù)的糾錯(cuò)方法，此方法以增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為支撐，將所獲取的勘測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行集成與融合，并呈現(xiàn)在終端計(jì)算機(jī)顯示屏幕中，將從多個(gè)渠道獲取的相同位置信息進(jìn)行疊加，以更為真實(shí)地將礦山地質(zhì)環(huán)境表現(xiàn)出來(lái)。在對(duì)勘測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯式處理的過(guò)程中，一旦所勘測(cè)的數(shù)據(jù)存在偏差或失真問(wèn)題，在終端的成像中便會(huì)清晰地顯示出來(lái)。相比人工糾錯(cuò)數(shù)據(jù)的方式，此方式具有更高的糾錯(cuò)效率，并極大地簡(jiǎn)化了記憶數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜程度。但此種糾錯(cuò)方法在實(shí)際應(yīng)用中，需要以智能化設(shè)備作為輔助，并在生成礦山地質(zhì)圖像時(shí)，要求以高清的計(jì)算機(jī)顯示屏幕作為支撐，否則將影響到成像的分辨率與清晰度，從而干預(yù)到地質(zhì)勘測(cè)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的判斷。因此，在本文的研究中，引進(jìn)了貝葉斯糾錯(cuò)器，結(jié)合貝葉斯概率計(jì)算，得到字符串最大候選結(jié)果，并通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的推導(dǎo)，達(dá)到對(duì)勘測(cè)數(shù)據(jù)糾錯(cuò)的目的。

1? 基于貝葉斯糾錯(cuò)的礦山地質(zhì)勘測(cè)數(shù)據(jù)糾錯(cuò)方法

1.1? 基于貝葉斯糾錯(cuò)生成候選數(shù)據(jù)集合

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山地質(zhì)勘測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確糾錯(cuò)，本文引進(jìn)貝葉斯糾錯(cuò)器，生成礦山地質(zhì)勘測(cè)候選數(shù)據(jù)集合[2]。在此過(guò)程中，需要獲取礦山地質(zhì)勘查中不同維度的數(shù)據(jù)，并將勘測(cè)的數(shù)據(jù)從計(jì)算機(jī)終端導(dǎo)入貝葉斯糾錯(cuò)器，結(jié)合貝葉斯概率計(jì)算公式，對(duì)勘測(cè)數(shù)據(jù)集合中的最高正確率進(jìn)行預(yù)測(cè)，計(jì)算公式為：

（1）

其中，P（wc|wi）表示所獲取的礦山地質(zhì)勘測(cè)數(shù)據(jù)集合中，數(shù)據(jù)最高正確率，wc為糾正數(shù)據(jù)，wi為前端輸入的勘測(cè)數(shù)據(jù)。考慮到在前端輸入的勘測(cè)數(shù)據(jù)中，可能含有大量的重復(fù)數(shù)據(jù)或冗余數(shù)據(jù)，此種數(shù)據(jù)會(huì)影響計(jì)算結(jié)果，因此需要通過(guò)貝葉斯字典對(duì)數(shù)據(jù)集合進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)過(guò)程如圖1所示。

按照如圖1所示的流程，對(duì)勘測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步統(tǒng)計(jì)，但在統(tǒng)計(jì)過(guò)程中，涉及對(duì)數(shù)據(jù)編輯距離的設(shè)計(jì)。因此，可將此作為數(shù)據(jù)糾錯(cuò)的依據(jù)，采用狀態(tài)隨機(jī)轉(zhuǎn)變的方式，生成一個(gè)隨機(jī)字符串[3]。在此過(guò)程中，對(duì)勘測(cè)的礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一次編輯，可以實(shí)現(xiàn)字符的替換、刪除、增加等操作，在編輯中每一個(gè)經(jīng)過(guò)處理后的字符均可以作為候選集合中的新字符。在完成對(duì)字符串的初步處理后，打亂字符串，對(duì)其進(jìn)行隨機(jī)匹配，并使用貝葉斯糾錯(cuò)器輸出最佳匹配項(xiàng)，將此數(shù)據(jù)項(xiàng)表示為argmaxlgP（wc|wi），此時(shí)最佳匹配字符串在統(tǒng)計(jì)集合中出現(xiàn)的概率，可以作為候選集合生成時(shí)貝葉斯糾錯(cuò)器的迭代處理次數(shù)。

在完成了對(duì)候選數(shù)據(jù)集合生成前提條件的準(zhǔn)備之后，以不同類型的勘測(cè)數(shù)據(jù)字符串長(zhǎng)度作為先檢驗(yàn)概率，使用常規(guī)的噪聲通道進(jìn)行混淆字符串?dāng)?shù)量的統(tǒng)計(jì)[4]。例如，在糾錯(cuò)器前端輸入d1→f1，后端便可能將“d1”識(shí)別為“f1”，或是將“d1→f1”識(shí)別為“f1→d1”，按照此種方式，可以得到一個(gè)編碼混亂的候選數(shù)據(jù)集合。為了確保將打亂格式的勘測(cè)數(shù)據(jù)全部導(dǎo)入貝葉斯糾錯(cuò)器中，需要提前掌握勘測(cè)數(shù)據(jù)的字符串總數(shù)，并按照如圖1所示的流程，在將勘測(cè)數(shù)據(jù)完全導(dǎo)入后，進(jìn)行導(dǎo)入字符串的統(tǒng)計(jì)，對(duì)比導(dǎo)入后字符串總數(shù)與統(tǒng)計(jì)的字符串總數(shù)是否存在差異。假定前者與后者一致，此時(shí)可直接從貝葉斯終端輸出混淆的數(shù)組集合。數(shù)組集合表達(dá)式為：

（2）

其中，len表示礦山地質(zhì)勘測(cè)數(shù)據(jù)的字符串可編輯長(zhǎng)度，i為數(shù)據(jù)編碼;j為字符串首列字母。按照上述方式，生成候選數(shù)據(jù)集合。反之，當(dāng)導(dǎo)入字符串總數(shù)與統(tǒng)計(jì)字符串總數(shù)存在差異時(shí)，需要再次對(duì)矩陣進(jìn)行混淆處理，在不改變勘測(cè)數(shù)據(jù)中核心數(shù)據(jù)與權(quán)重?cái)?shù)據(jù)的前提下，進(jìn)行數(shù)組的二次處理，直到數(shù)組滿足計(jì)算需求，便可按照標(biāo)準(zhǔn)輸出候選數(shù)據(jù)，以此完成候選集合的生成。

1.2? 設(shè)定礦山地質(zhì)勘測(cè)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)編碼規(guī)則

在完成候選數(shù)據(jù)集合的生成后，需要對(duì)勘測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，結(jié)合編碼次序，掌握勘測(cè)數(shù)據(jù)的規(guī)范性。為滿足這種需求，需要設(shè)定一個(gè)符合礦山地質(zhì)勘測(cè)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的編碼規(guī)則[5]。在編碼過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)候選集合中每個(gè)數(shù)據(jù)組的類目進(jìn)行外延，細(xì)分知識(shí)層次，并嚴(yán)格遵循各類目對(duì)數(shù)據(jù)分的要求，將字符串進(jìn)行平鋪，此過(guò)程中，可允許字符串存在突出或合并的列類，并按照層次的隸屬關(guān)系，進(jìn)行逐層編碼排序。同時(shí)，應(yīng)當(dāng)明確編碼規(guī)則是由字符串識(shí)別編號(hào)、標(biāo)識(shí)號(hào)與序列編號(hào)構(gòu)成，每個(gè)不同的編號(hào)在規(guī)則中所代表的含義是不同的。例如，“W6300”表示字符串識(shí)別編號(hào)，其中“W”表示對(duì)礦山地質(zhì)的勘測(cè)行為;“2020R”表示標(biāo)識(shí)號(hào)，其中“2020”表示地質(zhì)勘測(cè)工作實(shí)施的年限，“R”表示勘測(cè)過(guò)程中對(duì)不同區(qū)域的劃分依據(jù);“18，15，180BL”表示序列編號(hào)，其中“BL”表示對(duì)指定地質(zhì)勘測(cè)區(qū)域內(nèi)地質(zhì)類型的劃分，其中“18，15，180”可用來(lái)表示勘測(cè)點(diǎn)在空間中的坐標(biāo)。通過(guò)上述方式，在完成對(duì)數(shù)據(jù)的編碼后，可基本掌握數(shù)據(jù)集合的輸出標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)則。

在掌握礦山地質(zhì)勘測(cè)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)輸出標(biāo)準(zhǔn)后，應(yīng)當(dāng)明確礦山地質(zhì)勘測(cè)過(guò)程中，不同文件格式信息的表達(dá)是使用字母進(jìn)行描述的。因此，在設(shè)定字符串編碼規(guī)則后，需要對(duì)常見(jiàn)的字母或符號(hào)編碼規(guī)則進(jìn)行編輯，具體內(nèi)容如表1所示。

綜合表1中提出的內(nèi)容，對(duì)礦山地質(zhì)勘測(cè)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，此過(guò)程可參照如圖2所示的流程進(jìn)行。

按照表1中提出的編碼規(guī)則，輸出圖2終端導(dǎo)出的字符串序列碼，以此作為礦山地質(zhì)勘測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果。

1.3? 基于k-spectrum算法重組錯(cuò)誤數(shù)據(jù)序列

通過(guò)前期的相關(guān)研究，已完成了對(duì)礦山地質(zhì)勘測(cè)數(shù)據(jù)的基本處理，為校正數(shù)據(jù)序列，利用k-spectrum算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重組。在此過(guò)程中，考慮到原始數(shù)據(jù)集合與生成的候選數(shù)組集合，其中含有質(zhì)量參差不齊的reads，因此，需要在糾錯(cuò)前，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行前端預(yù)處理，即過(guò)濾數(shù)據(jù)并調(diào)整其格式，使數(shù)據(jù)在終端的輸出更加規(guī)范化。在預(yù)處理過(guò)程中，應(yīng)明確k-spectrum算法中k表示為可信度系數(shù)，是指數(shù)據(jù)集合中不同數(shù)據(jù)集的規(guī)范化操作可能性。在此基礎(chǔ)上，在計(jì)算機(jī)終端導(dǎo)入礦山地質(zhì)圖示，將前端的數(shù)組按照編碼順序，依次輸入計(jì)算機(jī)中，根據(jù)處理的圖像，對(duì)勘測(cè)區(qū)域進(jìn)行切割[6]。切割過(guò)程中，按照堿基序列，將其劃分為多個(gè)k-mers，其中mers的字符串長(zhǎng)度決定了重組序列的長(zhǎng)度，k值的大小表示數(shù)組的復(fù)雜度。而重組錯(cuò)誤數(shù)據(jù)序列的過(guò)程，便是求取一個(gè)針對(duì)k-mers中k的最優(yōu)值。為了區(qū)分冗余數(shù)據(jù)類型，可設(shè)定一個(gè)基因值G，G也可以表示勘測(cè)數(shù)據(jù)中的核心值，即數(shù)組中不發(fā)生變化的數(shù)值，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)k最優(yōu)解的計(jì)算，應(yīng)首先對(duì)數(shù)組中的單次勘測(cè)周期進(jìn)行描述。表達(dá)式為：

（3）

其中，t為礦山地質(zhì)單次數(shù)據(jù)勘測(cè)周期，e為最佳閾值范圍。將e的實(shí)際值代入計(jì)算過(guò)程中，并根據(jù)錯(cuò)誤可能發(fā)生的概率性，將t代入k的計(jì)算公式中，計(jì)算過(guò)程為：

（4）

其中，G為礦山地質(zhì)勘測(cè)數(shù)組中的基因值，ρ為散列表。按照上述計(jì)算公式，輸入k值，得到勘測(cè)數(shù)組中的可信度數(shù)據(jù)集合。刪除可信度較低的數(shù)據(jù)值，按照邏輯層數(shù)據(jù)編碼規(guī)則，對(duì)可信度較低的數(shù)組與礦山地質(zhì)成像中的信息進(jìn)行光學(xué)描述。為了確保數(shù)組對(duì)應(yīng)的數(shù)組滿足勘測(cè)需求，可將對(duì)應(yīng)的數(shù)組與圖像進(jìn)行計(jì)算機(jī)終端成像放大處理，并在Web端檢查數(shù)組序列與圖像是否匹配，對(duì)于不匹配的數(shù)據(jù)，可通過(guò)旋轉(zhuǎn)、重疊、縮放等處理方式進(jìn)行校正。通過(guò)這種方式完成對(duì)礦山地質(zhì)勘測(cè)數(shù)據(jù)的糾錯(cuò)。

2? 實(shí)驗(yàn)論證分析

上文結(jié)合貝葉斯糾錯(cuò)器的使用，設(shè)計(jì)了一種針對(duì)礦山地質(zhì)勘測(cè)數(shù)據(jù)的糾錯(cuò)方法，在完成對(duì)方法的設(shè)計(jì)后，本章介紹了基于ASEC算法的糾錯(cuò)方法，將此方法與本文設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行對(duì)比，并希望通過(guò)此次實(shí)驗(yàn)可以證明本文所設(shè)計(jì)方法的糾錯(cuò)結(jié)果更為準(zhǔn)確。

為確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)可靠，選擇某地質(zhì)勘測(cè)工作單位近三個(gè)月的地質(zhì)勘測(cè)數(shù)據(jù)，作為此次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)組。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的描述如表2所示。

在完成對(duì)礦山地質(zhì)勘測(cè)錯(cuò)誤數(shù)組的描述后，將表1提出的錯(cuò)誤數(shù)組與正確數(shù)組進(jìn)行打亂處理，控制輸入端的數(shù)組數(shù)量為50 000.0 bit。將數(shù)據(jù)集合上傳到終端計(jì)算機(jī)設(shè)備，在相同的操作環(huán)境下，分別使用本文設(shè)計(jì)的方法與傳統(tǒng)方法對(duì)數(shù)據(jù)集合中的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)組進(jìn)行糾錯(cuò)處理。并根據(jù)終端輸出的錯(cuò)誤數(shù)組與糾錯(cuò)結(jié)果，對(duì)方法進(jìn)行可行性評(píng)估，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

綜合表3的結(jié)果可知，兩種糾錯(cuò)方法均可以實(shí)現(xiàn)對(duì)錯(cuò)誤數(shù)組的識(shí)別，但基于ASEC算法的糾錯(cuò)方法，在校正錯(cuò)誤數(shù)組時(shí)，僅能校正部分錯(cuò)誤數(shù)組，無(wú)法完全校正錯(cuò)誤數(shù)據(jù)組，而本文設(shè)計(jì)的糾錯(cuò)方法在進(jìn)行錯(cuò)誤數(shù)組糾錯(cuò)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)所有錯(cuò)誤數(shù)組的準(zhǔn)確校正。

3? 結(jié)? 論

本文從生成候選數(shù)據(jù)集合、設(shè)定錯(cuò)誤數(shù)據(jù)編碼規(guī)則、重組錯(cuò)誤數(shù)據(jù)序列三個(gè)方面，對(duì)基于貝葉斯糾錯(cuò)的礦山地質(zhì)勘測(cè)數(shù)據(jù)糾錯(cuò)方法展開(kāi)設(shè)計(jì)，并通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明，本文設(shè)計(jì)的糾錯(cuò)方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)所有錯(cuò)誤數(shù)組的準(zhǔn)確校正，而傳統(tǒng)方法僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)錯(cuò)誤數(shù)組的校正。

參考文獻(xiàn)：

[1] 文豐，雷武偉，劉東海.基于CY7B923/933的可糾錯(cuò)HOTLink數(shù)據(jù)傳輸方案設(shè)計(jì) [J].兵器裝備工程學(xué)報(bào)，2020，41（2）：134-138.

[2] 李貴良，歐陽(yáng)琴，唐標(biāo)，等.基于反饋糾錯(cuò)機(jī)制的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸優(yōu)化技術(shù)研究 [J].信息技術(shù)，2021（5）：141-146+152.

[3] 肖文磊，鄒捷，馮江偉，等.基于貝葉斯糾錯(cuò)的AR輔助飛機(jī)裝配數(shù)據(jù)糾錯(cuò)方法 [J].航空制造技術(shù)，2020，63（6）：14-22.

[4] 景文芳.嵌入式光網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)自動(dòng)糾錯(cuò)系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J].激光雜志，2020，41（1）：181-184.

[5] 鄭穆，羅鐵威.一種用于光盤數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的冗余恢復(fù)碼糾錯(cuò)方法 [J].光電工程，2019，46（3）：110-117.

[6] 寇馬可，鐘升，唐磊.一種基于小波變換的數(shù)據(jù)位迭代糾錯(cuò)算法設(shè)計(jì)與Matlab實(shí)現(xiàn) [J].微電子學(xué)與計(jì)算機(jī)，2019，36（6）：60-63.

作者簡(jiǎn)介：陳弓（1988—），男，漢族，江蘇南京人，工程師，學(xué)士，研究方向：測(cè)繪、地理信息系統(tǒng)、信息化。