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[转载]地学数据分析教程实习指导
已有 1859 次阅读 2010-7-10 17:54 |个人分类:上善若水|系统分类:科研笔记|关键词:地学数据分析教程实习指导
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；[Variab

le 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；
Histogr

am：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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发表评论 评论 (3 个评论)
IP: 210.73.59.* [3][游客]piaoluodexu 2010-9-9 22:31
您好，有没有专门介绍Minpet的使用方法的？ IP: 210.73.59.* [2][游客]piaoluodexu 2010-9-9 22:30
您好，有没有专门介绍Minpet的使用方法的？ IP: 123.115.249.* [1][游客]rocham 2010-7-10 18:22
很详细。我已经编辑出版了Excel和Matlab的相关图书，现在市面上已经有了，欢迎参考指正

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