沉积物粒度次级分布提取方法、装置、设备及存储介质

1.本发明涉及沉积物粒度分布的沉积学、地质学、水利学和地理学等研究技术领域，尤其是涉及一种沉积物粒度次级分布提取方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.碎屑沉积物颗粒由复杂的沉积动力学机制驱动并受控于沉积水动力条件、沉积过程和沉积环境，是由不同大小颗粒体积或重量百分比组成的粒度分布，不仅是研究现代沉积环境的有力证据，也是推断古气候和古环境的最常用的数据资料。
3.近年来，针对不同沉积环境中粒度分布频率曲线的形态特征，产生了基于分形、聚类和端元等数学算法的一些非传统方法。碎屑沉积物粒度分布是某种沉积环境和沉积水动力条件下多个沉积过程的最终产物，即粒度分布是来自不同沉积过程的多个粒度次级分布的叠加，在粒度分布频率曲线上一般表现为双峰特征。
4.为了从数学上提取这些与沉积水动力条件、沉积过程和沉积环境有关的粒度次级分布，现有技术中通常采用许多概率统计分布模型，例如对数正态、对数双曲、对数偏拉普拉斯、伽马、威布尔和偏正态等概率密度函数来应用于粒度频率曲线的分解。但是仅仅使用单一概率密度函数很难准确提取来自不同沉积过程的粒度次级分布。因此亟需一种新型的融合两种概率密度函数方法应用于沉积物粒度频率曲线的提取，解决现有技术中粒度次级分布提取不准确的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，有必要提供一种沉积物粒度次级分布提取方法、装置、设备及存储介质，用以解决现有技术中粒度次级分布提取不准确的问题。
6.为了解决上述问题，第一方面，本发明提供一种沉积物粒度次级分布提取方法，包括：
7.根据沉积物粒度分布的频率数据，建立融合两种概率密度函数的沉积物粒度分布模型；
8.根据融合两种概率密度函数的沉积物粒度分布模型，获取沉积物粒度分布模型参数；
9.根据沉积物粒度分布模型参数，确定粒度次级分布统计参数。
10.可选的，两种概率密度函数包括偏正态分布概率密度函数和威布尔分布概率密度函数；
11.偏正态分布概率密度函数为：其中，f
sn
表示偏正态分布概率密度函数，x表示粒径，μ1表示第一位置参数，σ1≥0表示第一尺度参数，λ1表示第一形状参数，t为便于计算而引入的参数，无实际物理含义；
12.威布尔分布概率密度函数为：其中，fw表示威布尔分布概率密度函数，x表示粒径，σ2≥0表示第二尺度参数，λ2表示第二形状参数。
13.可选的，融合偏正态分布概率密度函数和威布尔分布概率密度函数的沉积物粒度分布模型为：f＝c1f
sn
c2fw，其中，f表示沉积物粒度分布模型，c1表示服从偏正态分布的粒度次级分布所占第一百分比，c2表示服从威布尔分布的粒度次级分布所占第二百分比，并且c1 c2＝1，c1≥0、c2≥0。
14.可选的，沉积物粒度分布模型参数包括：
15.偏正态分布概率密度函数的第一位置参数，第一尺度参数、第一形状参数和服从偏正态分布的粒度次级分布所占第一百分比；
16.威布尔分布概率密度函数的第二尺度参数、第二形状参数和服从威布尔分布的粒度次级分布所占第二百分比。
17.可选的，根据融合两种概率密度函数的沉积物粒度分布模型，获取沉积物粒度分布模型参数，包括：
18.利用最小二乘法求解沉积物粒度分布模型参数，最小二乘法的数学形式为：其中，f(xi)表示目标函数第i个粒径的理论值，y(xi)表示目标函数第i个粒径的实际测量值，n表示粒度间隔数，i＝1,2
…
n。
19.可选的，粒度次级分布统计参数包括服从偏正态分布的粒度次级分布的第一均值、第一方差、第一偏度和第一峰度，根据沉积物粒度分布模型参数，确定粒度次级分布统计参数，包括：
20.确定服从偏正态分布的粒度次级分布的第一均值、第一方差、第一偏度和第一峰度，计算方法为：其中，m1、v1、s1、k1分别表示服从偏正态分布的粒度次级分布的第一均值、第一方差、第一偏度和第一峰度,γ为便于计算而引入的参数，无实际物理含义。
21.可选的，粒度次级分布统计参数还包括服从威布尔分布的粒度次级分布的第二均值、第二方差、第二偏度和第二峰度，根据沉积物粒度分布模型参数，确定粒度次级分布统计参数，还包括：
22.确定服从威布尔分布的粒度次级分布的第二均值、第二方差、第二偏度和第二峰度，计算方法为：
23.其中，m2、v2、s2、k2分别表示服从威布尔分布的粒度次级分布的第二均值、第二方差、第二偏度和第二峰度，γ表示伽马函数。
24.第二方面，本发明还提供了一种沉积物粒度次级分布提取的装置，包括：
25.建立模块，用于根据沉积物粒度分布的频率数据，建立融合两种概率密度函数的沉积物粒度分布模型；
26.获取模块，用于根据融合两种概率密度函数的沉积物粒度分布模型，获取沉积物粒度分布模型参数；
27.确定模块，用于根据沉积物粒度分布模型参数，确定粒度次级分布统计参数。
28.第三方面，本发明还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述沉积物粒度次级分布提取方法的步骤。
29.第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述沉积物粒度次级分布提取方法的步骤。
30.与现有技术相比，本发明的有益效果包括：本发明根据沉积物粒度分布的频率数据，建立融合两种概率密度函数的沉积物粒度分布模型；并根据该沉积物粒度分布模型，获取沉积物粒度分布模型参数；最后根据沉积物粒度分布模型参数，确定沉积物粒度次级分布统计参数，提高了沉积物粒度次级分布提取的准确性和有效性，进一步挖掘了粒度分布中隐藏的沉积学信息。
附图说明
31.图1为本发明实施例提供的一种沉积物粒度次级分布提取方法的方法流程图；
32.图2为本发明实施例提供的一种的粒度次级分布提取结果的示意图；
33.图3为本发明实施例提供的一种沉积物粒度次级分布提取装置的结构示意图；
34.图4为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
35.下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本技术一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
36.本发明的一个具体实施例，如图1所示，公开了一种沉积物粒度次级分布提取方法，包括：
37.步骤s101：根据沉积物粒度分布的频率数据，建立融合两种概率密度函数的沉积物粒度分布模型。
38.在本发明的一个实施例中，两种概率密度函数包括偏正态分布概率密度函数和威布尔分布概率密度函数；
39.具体的，偏正态分布概率密度函数为：具体的，偏正态分布概率密度函数为：其中，f
sn
表示偏正态分布概率密度函数，x表示粒径，μ1表示第一位置参数，σ1≥0表示第一尺度参数，λ1表示第一形状参数，t为便于计算而引入的参数，无实际物理含义。
40.威布尔分布概率密度函数为：其中，fw表示威布尔分布概率密度函数，x表示粒径，σ2≥0表示第二尺度参数，λ2表示第二形状参数。
41.进一步地，融合偏正态分布概率密度函数和威布尔分布概率密度函数的沉积物粒度分布模型为：f＝c1f
sn
c2fw，其中，f表示沉积物粒度分布模型，c1表示服从偏正态分布的粒度次级分布所占第一百分比，c2表示服从威布尔分布的粒度次级分布所占第二百分比，并且c1 c2＝1、c1≥0，c2≥0。
42.步骤s102：根据融合两种概率密度函数的沉积物粒度分布模型，获取沉积物粒度分布模型参数。
43.具体的，沉积物粒度分布模型参数包括：偏正态分布概率密度函数的第一位置参数，第一尺度参数、第一形状参数和服从偏正态分布的粒度次级分布所占第一百分比；以及威布尔分布概率密度函数的第二尺度参数、第二形状参数和服从威布尔分布的粒度次级分布所占第二百分比共7个参数。
44.进一步的，根据融合两种概率密度函数的沉积物粒度分布模型，获取沉积物粒度分布模型参数，包括：
45.利用最小二乘法求解沉积物粒度分布模型参数，最小二乘法的数学形式为：其中，f(xi)表示目标函数第i个粒径的理论值，y(xi)表示目标函数第i个粒径的实际测量值，n表示粒度间隔数，i＝1,2
…
n。
46.在本发明的一个具体实施例中，示例性的，根据沉积物粒度分布的频率数据，建立沉积物粒度分布模型，采用最小二乘法计算所述沉积物粒度分布模型参数为：服从偏正态分布的粒度次级分布所占第一百分比c1＝68.708％、第一位置参数μ1＝0.500、第一尺度参数σ1＝0.766、第一形状参数λ1＝2.439；服从威布尔分布的粒度次级分布所占第二百分比c2＝31.292％、第二尺度参数σ2＝5.349、第二形状参数λ2＝8.944。
47.根据上述沉积物粒度分布模型参数，进一步地，得到偏正态分布的粒度次级分布与威布尔分布的粒度次级分布，如图2所示，至此，沉积物粒度分布模型的参数计算完成。具体模型参数如表1所示。
48.步骤s103：根据沉积物粒度分布模型参数，确定粒度次级分布统计参数。
49.具体的，粒度次级分布统计参数包括服从偏正态分布的粒度次级分布的第一均
值、第一方差、第一偏度和第一峰度，根据沉积物粒度分布模型参数，确定粒度次级分布统计参数，包括：
50.确定服从偏正态分布的粒度次级分布的第一均值、第一方差、第一偏度和第一峰度，计算方法为：其中，m1、v1、s1、k1分别表示服从偏正态分布的粒度次级分布的第一均值、第一方差、第一偏度和第一峰度,γ为便于计算而引入的参数，无实际物理含义。
51.此外，粒度次级分布统计参数还包括服从威布尔分布的粒度次级分布的第二均值、第二方差、第二偏度和第二峰度，根据沉积物粒度分布模型参数，确定粒度次级分布统计参数，还包括：
52.确定服从威布尔分布的粒度次级分布的第二均值、第二方差、第二偏度和第二峰度，计算方法为：
53.其中，m2、v2、s2、k2分别表示服从威布尔分布的粒度次级分布的第二均值、第二方差、第二偏度和第二峰度，γ表示伽马函数。
54.在本发明的一个具体实施例中，示例性的，根据上述粒度次级分布的两种计算方法，计算得到服从偏正态分布的第一均值、第一方差、第一偏度和第一峰度分别为m1＝2.712φ、v1＝0.512、s1＝0.024、k1＝0.006，计算得到的服从威布尔分布的第一均值、第一方差、第一偏度和第一峰度分别为m2＝5.064φ、v2＝0.458、s2＝-0.588、k2＝0.448，其中，φ表示粒度。至此，沉积物粒度次级分布的统计参数计算完成。具体统计参数如
55.表1所示。
56.57.表1
58.注：c为粒度次级分布所占百分比，σ为沉积物粒度分布模型尺度参数，λ为沉积物粒度分布模型形状参数，μ为沉积物粒度分布模型位置参数，m为粒度次级分布均值，v为粒度次级分布方差，s为粒度次级分布偏度，k为粒度次级分布峰度。
59.本发明根据沉积物粒度分布的频率数据，建立融合两种概率密度函数的沉积物粒度分布模型；并根据该沉积物粒度分布模型，获取沉积物粒度分布模型参数；最后根据沉积物粒度分布模型参数，确定沉积物粒度次级分布均值、方差、偏度及峰度等粒度次级分布统计参数，提高了沉积物粒度次级分布提取的准确性和有效性，进一步挖掘了粒度分布中隐藏的沉积学信息。
60.基于上述沉积物粒度次级分布提取方法，本发明实施例还提供一种沉积物粒度次级分布提取装置，该沉积物粒度次级分布提取装置与上述实施例中沉积物粒度次级分布提取方法一一对应。
61.本发明的一个具体实施例，如图3所示，公开了一种沉积物粒度次级分布提取的装置，包括：建立模块301，获取模块302及确定模块303。
62.建立模块301，根据沉积物粒度分布的频率数据，建立融合两种概率密度函数的沉积物粒度分布模型；
63.获取模块302，用于根据融合两种概率密度函数的沉积物粒度分布模型，获取沉积物粒度分布模型参数；
64.确定模块303，用于根据沉积物粒度分布模型参数，确定粒度次级分布统计参数。
65.关于沉积物粒度次级分布提取装置的具体限定可以参见上文中对于沉积物粒度次级分布提取方法的限定，在此不再赘述。上述沉积物粒度次级分布提取装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
66.基于上述沉积物粒度次级分布方法，本发明实施例还相应的提供一种电子设备，包括：处理器和存储器以及存储在存储器中并可在处理器上执行的计算机程序；处理器执行计算机程序时实现如上述各实施例的沉积物粒度次级分布方法中的步骤。
67.图4中示出了适于用来实现本发明实施例的电子设备400的结构示意图。本发明实施例中的电子设备可以包括但不限于诸如移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、pda(个人数字助理)、pad(平板电脑)、pmp(便携式多媒体播放器)、车载终端(例如车载导航终端)等等的移动终端以及诸如数字tv、台式计算机等等的固定终端。图4示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
68.电子设备包括：存储器以及处理器，其中，这里的处理器可以称为下文的处理装置401，存储器可以包括下文中的只读存储器(rom)402、随机访问存储器(ram)403以及存储装置408中的至少一项，具体如下所示：
69.如图4所示，电子设备400可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)401，其可以根据存储在只读存储器(rom)402中的程序或者从存储装置408加载到随机访问存储器(ram)403中的程序而执行各种适当的动作和处理。在ram403中，还存储有电子设备400操作所需的各种程序和数据。处理装置401、rom402以及ram403通过总线404彼此相连。
输入/输出(i/o)接口405也连接至总线404。
70.通常，以下装置可以连接至i/o接口405：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置406；包括例如液晶显示器(lcd)、扬声器、振动器等的输出装置407；包括例如磁带、硬盘等的存储装置408；以及通信装置409。通信装置409可以允许电子设备400与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图4示出了具有各种装置的电子设备400，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。
71.特别地，根据本发明的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在非暂态计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置409从网络上被下载和安装，或者从存储装置408被安装，或者从rom402被安装。在该计算机程序被处理装置401执行时，执行本发明实施例的方法中限定的上述功能。
72.基于上述沉积物粒度次级分布方法，本发明实施例还相应的提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上述各实施例的沉积物粒度次级分布方法中的步骤。
73.本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
74.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。