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[转载]地学数据分析教程实习指导

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发表于 2013-3-6 22:18:38 | 显示全部楼层 |阅读模式
第一部分 常用地学软件简介
一、Excel软件简介
Excel是微软公司Office系列办公软件中的重要组成部分,确切地说,它是一个电子表格软件,但在其完美制作电子表格的同时,兼有完成许多复杂数据运算,进行数据综合分析、预测及强大的制作图表功能。通过使用Excel软件,无论是专业人士还是业余工作人员都能方便、简单、快捷的进行数据分析处理,并绘制出相应的理想图表。
1、Excel界面介绍
Excel主界面及相应区域名称如图1所示。简介如下:
图1 Excel主界面
标题栏:显示Excel图表与当前编辑的Excel文档名称;
菜单栏:分为文件、编辑、视图、插入、格式工具、数据、窗口、帮助等9个下拉菜单选项,涵盖了Excel软件所有功能与可执行操作;
工具栏:包括常用快捷工具,简化用户操作;
名称框:可在名称框里给一个或一组单元格定义名称;
编辑栏:选中单元格后可在编辑栏中输入单元格内容,如公式或文字及数据等;
工作表标签栏:管理工作表。
2、Excel中常见图表及应用规则
Excel提供了14种标准的图表类型,每一种都具有多种组合和变换。实际运用中,常根据实际研究目的与待处理数据的差别,选择不同类型的图表。基本原则在于能准确反映待处理数据的本质特征与变化规律,在满足研究目的要求的同时能兼顾表达效果和美观性。图表通常使用规则简介如下(实际运用中,根据具体要求,可能会有一定差异):
面积图:显示局部随时间的幅值变化关系,特别是针对变动部分。使用面积图,既能明显表示独立部分的变动,又能观察到总体的变化。 1
条形图:描述各部分间的差异变化或者显示部分与整体间的关系。由一系列水平条组成。
柱形图:显示一段时间内数据的变化幅值或各部分之间的比较关系。由一系列垂直条组成,是一种应用较广的图表类型。
折线图:显示图表中数据一段时间内的变化趋势。如:数据在一段时间内是呈增长趋势的,另一段时间内处于下降趋势,可以通过折线图,对将来做出预测。
股价图:具有三个数据序列的折线图,显示一段给定时间内一种股标的最高价、最低价和收盘价。通过在最高、最低数据点之间画线形成垂直线条,而轴上的小刻度代表收盘价。股价图多用于金融、商贸等行业,用来描述商品价格、货币兑换率等。
饼形图:对比几个数据在其形成的总和中所占百分比值。整个饼代表数据总和,每一个数用一个楔形或薄片代表。饼形图数据分布表示清楚明了,易学好用,是在实际工作中常用图形之一。如需同时表示多系列数据时,则多采用环形图。
雷达图:显示数据如何按中心点或其它数据变动。每个类别的坐标值从中心点辐射,可以采用雷达图来绘制几个内部关联的序列。
XY散点图:展示成对的数和它们所代表的趋势之间的关系。散点图的重要作用在于可绘制函数曲线,从简单的三角函数、指数函数、对数函数到更复杂的混合型函数,都可以利用它快速准确地绘制出曲线,在科学计算中经常用到。
还有其它一些类型图表,如圆柱图、圆锥图、棱锥图等三维效果图,使用相对较少,不一一赘述。
二、Surfer软件简介
Surfer软件是美国Golden软件公司系列产品之一。该软件主要用于绘制等值线图及相应三维图形,是Windows操作系统下最强大、最灵活和较容易使用的绘制等值线图及三维立体图软件之一。
1、Surfer 8.0界面介绍
Surfer 8.0中主要工作界面为绘图窗口界面与工作表窗口界面两部分。Surfer 8.0主界面及相应区域名称如图2所示。简介如下:
图2 Surfer 8.0操作界面 2
3
(1)菜单栏
Surfer 8.0操作界面中,菜单结构取决于当前窗口的类别。绘图窗口中,菜单栏由文件、编辑、视图、绘制、排列、网格、地图、窗口和帮助9个部分组成;工作表窗口中,菜单栏由文件、编辑、格式、数据、窗口和帮助6个部分组成,这些选项涵盖了Surfer软件所有可执行操作。
(2)工具栏
工具栏位于菜单栏下面。Surfer 8.0工具栏分为“主要工具栏”、“绘图工具栏”和“地图工具栏”三类。
(3)对象管理器
绘图窗口的右边是对象管理器,它能以直观的形式显示用户正在编辑的全部对象列表,列表的每一行都有一个图标和一个文本标志用来标识对象的类型。用户可在对象管理器中选择、排列和编辑对象。
(4)状态栏
窗口底部是状态栏。为用户标出当前的工作内容,显示网格化操作的进程,显示选定的工具按钮的简短信息描述,以及当前工作对象的有关情况。
2、Surfer 软件特点:
(1)Surfer 除了具有简单的数学运算、数据统计、平滑、滤波、微分、积分分析等多种数据分析功能外,还可进行趋势面分析、体积、面积计算、地形分析、剖面图计算等三维空间分析功能;
(2)Surfer 强大的插值功能和绘制图件的能力,已使得它成为处理XYZ数据的首选软件,它能迅速地将离散点的测量数据通过插值转换为连续的数据曲面,进一步简单、正确地把XYZ数据转换成为丰富多彩的等值线图、粘贴图、影像图、地貌晕渲图、矢量图、线框图和表面图等;
(3)Surfer变异函数建模子系统使Surfer成为一个完整的数据分析工具,可支持多达12种变异函数理论模型。同时,它也提供12种内插方法,用户可根据不同需要,选取最适合采样数据的插值方法产生网格数据。
三、SPSS统计软件简介
SPSS全称是Statistical Program for Social Sciences,即社会科学统计程序,迄今已有30余年的应用历史。SPSS软件在全球约有25万家产品用户,分布于通讯、医疗、银行、商业、市场研究、科研教育等多个领域,是世界上应用最广泛的专业统计软件之一。
1、SPSS软件的界面介绍
SPSS主窗口如图3所示。SPSS软件界面介绍如下:(1)菜单栏(包括10个下拉菜单选项)
①File(文件):文件管理菜单,包括文件调入、存储、显示和打印等命令;
②Edit(编辑):编辑菜单,包括选择、拷贝、剪贴、寻找和替换等命令;
③View(视图):视图菜单,包括显示或隐藏状态行、工具栏、网络线、值标签和改变显示字体等命令;
④Data(数据):数据管理菜单,包括数据变量定义、数据格式选定、观察对象的选择、排序、加权、数据文件的转换、连接、汇总等命令;
⑤Transform(转换):数据转换处理菜单,包括有关数值计算、重新赋值、缺失值替代等命令;
⑥Statistics(统计分析):统计菜单,包括一系列统计方法应用程序调用命令;
⑦Graphs(作图):作图菜单,包括一系列绘制各类相关统计图件调用命令;
⑧Utilities(功能):用户选项菜单,包括命令解释、字体选择、文件信息、定义输出标题、窗口设计等命令;
⑨Windows(窗口转换):窗口管理菜单,包括窗口的排列、选择、显示等命令;
⑩ Help(帮助):帮助菜单,通过帮助文件,用户可以获取解决相应问题所需的相关信息。
(2)快捷工具栏:提供一些常用的SPSS功能,如打开,保存文件等,使用户操作更为快捷、方便,快捷工具栏中所有命令都能在相应菜单中调用。
(3)数据输入栏:提供二维数据表的编辑功能,部分实际操作类同于Excel软件。
(4) 标签栏: SPSS软件底部含两个标签:Data View(数据视图)和Variable View(变量视图)。其中:[Data View] 用于查看、录入和修改数据;[Variable View]用于定义和修改变量的定义,包括定义变量名、变量类型、变量长度(小数位数)、变量标签和变量的格式等。 4
(5)输出管理窗口
SPSS软件中,统计分析与图形分析结果都输出到新窗口—— SPSS Viewer 窗口中,如图4所示。SPSS Viewer 窗口左侧是输出大纲视图,单击统计过程名称左边的“+”和“-”可展开或收缩输出大纲,显示所需项目内容,通过拖动目标项,可改变项目的位置至所需位置。SPSS Viewer 窗口右侧显示具体的输出内容,一般包含文字、表格、统计图形显示等结果。
图4 SPSS输出管理窗口
2、SPSS软件特点:
(1)操作简单:SPSS软件操作界面友好,输出结果能准确达到研究目的,并兼顾图形美观、漂亮等特点。除数据录入及部分命令程序等少数输入工作需要键盘键入外,大多数操作可通过“菜单”、“按钮”和“对话框”等选项完成;
(2)算法自动化:无需通晓统计方法的各种算法,即可得到需要的统计分析结果。对于常见的统计方法,SPSS的命令语句、子命令及选择项的选择绝大部分由“对话框”的操作完成;
(3)功能强大:具有完整的数据输入、编辑、统计分析、报表、图形制作等功能。SPSS提供了从简单的统计描述到复杂的多因素统计分析方法,如数据的探索性分析、统计描述、列联表分析、二维相关、秩相关、偏相关、方差分析、非参数检验、多元回归、生存分析、协方差分析、判别分析、因子分析、聚类分析、非线性回归、Logistic回归等;
(4)方便的数据接口:能够读取及输出多种格式的文件,图形可输出为多种类型文件格式,计算结果可保存为*.txt及html等格式的文件;
(5)灵活的功能模块组合:SPSS软件分为若干功能模块。用户可以根据自己的分析需要和计算机的实际配置情况灵活选择。四、Minpet软件简介
Minpet是矿物学和岩石学数据处理系统(Mineralogical and Petrological data processing system)的简称,它的主要功能是地球化学数据处理,绘制各类图解,如:散点图、稀土配分曲线图、微量元素比值蛛网图、三角图、构造环境判别图等。
1、Minpet 软件界面简介
Minpet软件主界面由两部分组成,分别是位于界面左侧的控制面板部分和位于界面右侧的快捷按钮,如图5所示。
图5 Minpet 软件界面
Minpet控制面板中各选项含义简介如下:
Open:打开文件;
Handing:操作选项;
Enter/Edit:输入编辑;
Select(DATA):选择数据;
Select:选择符号;
Set:符号设置;
Statistics:统计;
Calculate:计算;
Binary:二元图;
Ternary:三角图;
Ree:稀土配分图;
Spider:蛛网图;
Discrim:判别图;
Hildreth:数据统计;
Histogram:直方图;
Range:范围图; 6
Recal:重新运算;
Classify:数据分类;
Anomaly:异常;
Pie Chart::饼形图;
Help:帮助;
Periodic:元素周期表;
Tale Data:数据打印;
Exit:退出。
2、Minpet 软件特点
(1)Minpet软件界面简单明了,在控制面板上即可选择所需图解类型,操作方便;
(2)Minpet可快捷地进行常用地学数据的计算与作图,软件内置多种岩石地球化学参数和部分经验判别图解,大幅提高了用户对数据的分析速度和准确度;
(3)Minpet软件提供的经验数据、图解涵盖面广,为用户达到研究目标提供多种选择:既可进行简单分析,也可进行复杂计算。如Minpet中既有简单的二元图、直方图等,也可绘制较复杂的异常分析、稀土配分图等。
五岩石化学计算与图解系统简介
岩石化学计算与图解系统(PDPDS),由CIPW标准矿物及各种岩石化学参数计算、Niggli-Barth标准矿物计算、REE稀土特征值计算及图形编辑等部分组成。软件系统收集了变质岩原岩建造及恢复方法、岩浆岩分类命名、岩浆岩岩石系列划分、岩浆岩与板块构造环境分析等多种分类图解。软件具有较强实用性,在理论及算法上也有一定的拓展,可供地质生产单位及地质院校、地质科研机构队等从事岩石化学和构造地质学研究工作的人员使用。
1、界面介绍
岩石化学计算与图解系统界面如图6所示。简介如下:
图6 岩石化学系列图解系统 7
8
(1)菜单栏
文件:文件管理菜单,包括新增数据、打开数据、数据导出、数据作图和打开图形等命令;
编辑:包括删除行、删除表、字段计算等命令;
岩石化学计算报告:包括了CIPW标准矿物、Niggli-Barthbiaozhun矿物、查氏值及主要岩化参数计算、P.尼格里数法计算、稀土配分及特征值计算;
岩石化学图解: 提供火成岩分类命名系列图解、花岗岩系列分类命名图解、加拿大火山岩分类指南图解、变质岩原岩建造及恢复方法图解、其它火成岩分类命名图解、岩浆岩岩石系列划分图解、岩浆岩与板块环境分析图解;
自定义作图:可选择直角坐标图和三角图;
实用图纸:可提供8种常用图纸;
参数设置:用户可根据作图需要自行修改岩石参数;
帮助:通过帮助选项,用户可以获取解决相应问题所需的相关信息。
(2)快捷工具栏
提供打开数据文件、删除行、删除表、字段计算等快捷方式,简化用户操作。
2、岩石化学计算与图解系统主要特点
(1)方便的数据输入、管理、输出功能,利于岩石化学数据的保存、管理及计算作图;
(2)集成大量常用岩石化学的参数计算命令,并给出规范清晰的报告,方便调用,便于存档;
(3)收集国内外众多岩石化学图解,附加简洁明了的图解向导,使用户能轻松完成各种岩石化学图解的制作;
(4)所制作的图解遵照原始图解的原理和图面,准确、规范、美观、实用。图解模块具有丰富的编辑功能,对结果图解提供了多种输出方式供用户根据实际需要选择;
(5)为满足部分用户特殊需求,软件提供了自定义作图功能,可根据用户特定研究目标,制作各种实用图纸。
六、MATLAB数学软件简介
MATLAB是矩阵实验室(Matrix Laboratory)之意。它在具备卓越的数值计算能力前提下,提供了专业水平的符号计算,文字处理,可视化建模仿真和实时控制等功能。MATLAB基本数据单位是矩阵,其指令表达式与数学、工程中的常用形式十分相似,因其强大的运算和绘图功能,常采用MATLAB数学软件对地学数据进行方差分析、回归分析、趋势面分析、判别分析、聚类分析、主成分分析和因子分析等统计分析。而随着软件功能开发的不断完善,MATLAB已被广泛应用于数值计算、图形处理、符号运算、数学建模、系统辨识、小波分析、实时控制、动态仿真等诸多领域。
1、MATLAB软件界面介绍
MATLAB软件界面如图7所示,简介如下:
图7 MATLAB主界面
(1)主界面(包括3个窗口)
Command Window窗口:可输入数据文件和系统命令;
Command History窗口:显示操作历史纪录;
workspace窗口: 显示数据文件的内容。
(2)菜单栏
File:文件菜单,包括打开、关闭、存储文件等功能;
Edit:编辑菜单,可编辑查找文件;
View:视图菜单,可打开或关闭主界面上显示的窗口;
Web:网络菜单,用户可以在线进行操作;
Window:窗口菜单;
Help:帮助菜单,通过帮助菜单,用户可以获取解决相应问题所需的相关信息。
2、MATLAB软件特点
(1)功能强大的数值运算功能。MATLAB不需要专门定义变量的类型,系统可以自动根据表达式的值来确定变量的数据类型;
(2)强大的图形处理能力;
(3)高级但简单的程序环境;
(4)丰富的工具箱。通过工具箱用户可以方便快捷地使用复杂的理论公式,免除了编写复杂而庞大的算法程序的困扰。
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发表于 2013-3-11 15:28:04 | 显示全部楼层
hao,谢谢
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发表于 2013-3-22 14:49:42 | 显示全部楼层
我就接触过excel、matlab。学习了
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发表于 2013-3-29 16:39:52 | 显示全部楼层
多谢提供好资料。
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