Геостатистика: применение данных в проектировании и строительстве

Геостатистика

Существует множество способов обработки и анализа данных, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки.

Анализ пространственно-распределенной информации об окружающей среде это важная и актуальная задача, которая требует системного и комплексного подхода. Через модель, обобщающую имеющиеся данные можно отразить пространственные явления и определить их распределение в пространстве.

На практике используются несколько методов анализа и обработки пространственно-распределенных данных, это детерминистические модели (интерполяторы), построенные на основе триангуляции, искусственные нейронные сети и геостатистика, то есть модель, созданная по статистической интерпретации данных. Геостатистика возникла сравнительно недавно, примерно в 1960-е годы как теория анализа данных о природных ископаемых. Сегодня это быстро развивающаяся область с огромным набором методов обработки и предоставления информации.

К основным понятиям и элементам геостатистики относятся:

• пространственно-распределенные данные;
• метрика в пространстве;
• пространственное разрешение;
• сеть мониторинга и кластерность;
• декластеризация;
• пространственная непрерывность;
• стационарность в строгом и мягком смыслах;
• геостатистическое оценивание.

Первым этапом анализа является статистический анализ данных, который позволяет найти ошибки и выбросы в данных, найти закономерности и провести корреляционный анализ. Далее пространственный анализ выстраивается на моделировании пространственной корреляции между данными по одной или нескольким переменным. В данном случае важно правильно подобрать модельно-зависимые параметры, от него зависит результат работы.

Рисунок 1. Основа геостатистики. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Применении методов геостатистики в строительстве и проектировании

Проектирование всегда основывается на данных инженерных изысканий, которые представляют собой краткий анализ текущей ситуации. В большинстве случаев обычных методов анализа достаточно для того, чтобы выполнить дальнейшие расчеты. Но при проектировании уникальных зданий и сооружений, подземных сооружений или проектировании в сложных геологических условиях могут потребоваться методы геостатистики.

Ее основные преимущества заключаются в том, что с ее помощью:

• может быть оценена вероятность наступления того или иного события, измеряемая в процентах;
• может быть оценена дисперсия, показывающая различия между представителями совокупности;
• может быть оценена корреляция, то есть мера зависимости двух совокупностей;
• может быть оценена стационарность, то есть предполагаемая константность средних свойств.

С помощью гистограмм специалисты отражают форму распределения, ищут разброс и стандартное отклонение. На графиках зависимости и корреляции показываются значения двух переменных в одной и той же точке.

Понимание пространственной информации базируется на математических методах обработки большого массива данных. Многие относят геостатистику к разделу статистики, поскольку это универсальный математический аппарат, позволяющий решать конкретные задачи. Тип данных, которыми оперирует геостатистика, очень широк, это непрерывные, категориальные, площадные, отобранные в результате измерений переменные.

Геостатистика на данный момент активно применяется в других областях, в том числе в горнодобывающей отрасли, где позволяет оценить размеры месторождений и их расположение. Также различные инструменты геостатистики применяются для решения задач, связанных с окружающей средой, загрязнениями атмосферы, исследование социально-экономических процессов.

Развитие геостатистики в области строительства сдерживается экономической составляющей, вся необходимая информация о состоянии грунтов может быть добыта обычными методами, а геостатистика используется в самых запутанных и сложных ситуациях, когда необходимо оценить риски определенного события или выяснить причины обрушения, к примеру, в ситуации со сложным рельефом или при моделировании сложной формы самого здания.