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GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 1 Introduction à la géostatistique et variogrammes Automne 2003

Introduction à la géostatistique et variogrammes

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Ce document contient les notions de base de la géostatisque.

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  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 1

    Introduction la gostatistique et variogrammes

    Automne 2003

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 2

    Plan

    Rappels statistiques 1 v.a. 2 v.a.

    Point de vue gostat Gisement vs modle stat

    Historique Effet support Effet information Gostatistique linaire

    Hypothse de stationnarit Variogramme exprimental Modles Problmes et stratgie de modlisation

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 3

    Une v.a. (continue) est entirement caractrise par sa fonction de densit

    -10 -5 0 5 10 15 200

    0.1

    0.2

    Loi normale, m=5, =3

    -10 -5 0 5 10 15 200

    0.1

    0.2

    Loi lognormale, m=5, =3

    Intgrale: probabilit

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 4

    Rsumer une distribution par certaines statistiques

    Tendance centrale (moyenne)

    -10 -5 0 5 10 15 20 25 300

    0.02

    0.04

    0.06

    0.08

    0.1

    0.12

    0.14

    0.16

    0.18

    0.2Loi normale, =3

    m=5m=10m=15

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 5

    Dispersion autour de la moyenne (cart-type)

    -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 300

    0.05

    0.1

    0.15

    0.2

    0.25

    0.3

    0.35

    0.4Loi normale, m=5

    s=1s=3s=6

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 6

    Asymtrie

    -10 -5 0 5 10 15 200

    0.1

    0.2

    Loi normale, m=5, =3

    -10 -5 0 5 10 15 200

    0.1

    0.2

    Loi lognormale, m=5, =3

    -10 -5 0 5 10 15 200

    0.1

    0.2

    0.3Loi lognormale, m=5, =9

    = 3.84

    = 0

    = 0.44

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 7

    Le type de loi peut avoir une grande influence sur les ressources et la valeur dun gisement.

    Exemple : gisement m=2, =2, t.coupure = 1

    1.131.40Profit conv

    2.703.02Teneur

    0.660.69Tonnage/T0

    LognormaleNormale

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 8

    Deux v.a.

    Loi binormale, 1=2 2=5 =0.8 Loi binormale, 1=2 2=5 =0.2

    Un couple de v.a. X et Y (continues) est entirement caractris par la loi de densit conjointe f(x,y)

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 9

    On peut rsumer une distribution bivariable par diffrentes statistiques dont :

    - moyennes des 2 variables- cart-types (ou variances) des 2 variables- corrlation (ou covariance) entre les 2 variables

    La covariance mesure le degr dassociation entre 2 v.a.

    La corrlation est la covariance entre 2 v.a. normalises pour prsenter un cart-type de 1

    YXXY

    )Y,X(Cov=

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 10

    -4 -2 0 2 4-4

    -2

    0

    2

    4

    r=0.3

    -4 -2 0 2 4-4

    -2

    0

    2

    4

    r=0.7

    -4 -2 0 2 4-4

    -2

    0

    2

    4

    r=0.96

    -4 -2 0 2 40

    2

    4

    6

    8

    r=0

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 11

    0 5 10 15 200

    5

    10

    15

    20

    r=0.4

    0 5 10 15 200

    10

    20

    30

    40

    r=0.68

    0 5 10 15 200

    10

    20

    30

    r=0.92

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 12

    Esprance mathmatique

    Notion fondamentale

    Si g(X)=(X-m)2 => E[g(X)] = Var(X)

    Si g(X,Y)= (X-mx) (Y-my) = Cov(X,Y)

    =

    ==

    dxdy)y,x(f)y,x(g)]Y,X(g[E

    dx)x(f)x(g)]X(g[E

    dx)x(xf]X[E

    Y,X

    X

    X

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 13

    Proprits de lesprance mathmatique

    E est un oprateur linaire =>E[c g(X)]= c E[g(X)]E[g(X) + h(X)] = E[g(X)] + E[h(X)]E[g(X,Y) + h(X,Y)] = E[g(X,Y)] + E[h(X,Y)]

    En particulier

    )X,X(Cov*2)X(Var)X(Var)XX(Var 212121 ++=+)X,X(Cov*ab2)X(Varb)X(Vara)bXaX(Var 212

    21

    221 ++=+

    = ==

    =n

    1i

    n

    1jjiji

    n

    1iii )X,X(Covaa)Xa(Var

    Une des expressions qui revient le plus souvent en gostat

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 14

    ( ) = dxdy))y(z),x(z(Covcdx)x(zcVar 2 Une autre expression qui revient souvent en gostat

    ( ) = dxdy))y(z),x(z(Covabdy)y(zb ,dx)x(zaCov

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 15

    Point de vue de la gostat

    Z(x2)

    Z(x3)

    Z(x1)

    Gisement

    Gisement => infinit de points ou trs grand nombre de quasi-points x : emplacement gographiquechaque point -> teneur -> Z(x)chaque teneur -> v. a. (ensemble forme une fonction alatoire (de x))

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 16

    Impossible destimer partir des donnes la loi de densit conjointe

    Impossible destimer partir des donnes la loi de densit bivariable

    Impossible destimer partir des donnes la loi de densit dune variable

    Cul de sac ? Oui -> zut, cours termin !

    Non -> youppi cours pas termin !

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 17

    sortie

    -Hypothses

    -Questions auxquelles le modle permet de rpondre

    Gamme de questions Hypothse Gnralit

    -Simulations

    -Mthodes non-linaires

    -Mthodes linairesHypothse

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 18

    Historique de la gostatistique

    1930-1950 Thorie des fonctions alatoires (Kolmogorov, Wiener) 1955 Daniel Krige : approche empirique (rgression) pour corriger

    problmes de biais conditionnel observ dans les minesPourquoi moins que prvu ?Comment prvoir et tenir compte de leffet support ?

    1960-1970 Matheron (mines), Matern (foresterie), Gandin (mtorologie) dveloppent ensemble doutils => naissance de la gostat linaire stationnaire. Rponse aux questions de Krige. Matheron donne le nom de krigeage la mthode destimation quil dveloppe.

    1970 Polytechnique est la 1re Universit en A. du N. enseigner la gostat (M. David)

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 19

    Historique (suite)

    1973 gostat linaire non-stationnaire * 1975 gostat non-linaire 1977 1er livre en anglais de gostat (M. David) 1980 gostat linaire multivariable * 1985 simulations *

    * Domaines encore actifs de recherche

    Aujourdhui, la gostat est applique dans une foule de domaines (mines, ptrole, foresterie, agriculture, environnement, hydrogologie, gotechnique, pches, biologie, biomdical,)

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 20

    Effet supportGisement A Gisement B

    Comment prvoir ces comportements diffrents ?Quel est limpact $$ ?

    0 5 10

    0 5 10

    0 5 10

    0 5 10

    0 5 10

    0 5 10

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 21

    Effet information

    VraiMinerai rejet

    Strile trait

    Estim

    Prvoir ltendue des plages derreur et pertes en $ ?valuer $ en information pour rduire les pertes ?

    On mine partir destims mais on rcolte des valeurs vraies !

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 22

    tonnage extrait gal

    on rcupre toujours moins de mtal avec des gros blocs quavec des petits blocs (effet support)

    => on rcupre toujours moins de mtal avec des estims quavec les vraies valeurs (effet information)

    La gostatistique permet thoriquement

    - Prvoir lampleur de ces effets- Minimiser ces effets- Prendre des dcisions claires au vu de ces effets

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 23

    Gostatistique linaire

    Questions Estimation de teneurs ponctuelles ou blocs Prcision associe ces estimations

    Hypothse Stationnarit du second ordre

    Les caractristiques sont moyenne, variance et covariance

    Deux paires de points espacs dun mme vecteur h ont des caractristiques

    semblables

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 24

    Gisement

    Z(x1)

    Z(x2)

    Z(x1)

    Z(x2)

    Diagramme binaire

    Moyenne ? Variance ? Covariance?

    + hypothse stationnarit h scattergram

    Z(x)

    Z(x+h)

    Gisement

    hhh

    h h

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 25

    h1 scattergram

    Z(x)

    Z(x+h)Faire varier h

    Gisement

    h1h1h1

    h1 h1

    h2 scattergram

    Z(x)

    Z(x+h)

    Gisement

    h2

    h2

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 26

    h peut varier en direction et en module.

    |h| =1

    Z(x)

    Z(x+h)

    |h| =2

    Z(x)

    Z(x+h)

    |h| =2

    Z(x)

    Z(x+h)

    |h| Cov

    On cherche si possible avoir au moins 30 points sur chaque diagramme

    -Tolrance sur la direction

    -Tolrance sur le module

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 27

    Exemple

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 28

    Avec tolrance de 0.5 sur |h| et 15o sur direction

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 29

    En pratique, on ne sintresse qu la covariance (corrlation)

    -1 -0.5 0 0.5 1-1

    -0.5

    0

    0.5

    1h=3 dir=0-180, Cov = 0.17

    Z

    (

    x

    +

    h

    )

    -1 -0.5 0 0.5 1-1

    -0.5

    0

    0.5

    1h=8 dir=0-180, Cov = 0.085

    Z

    (

    x

    +

    h

    )

    -1 -0.5 0 0.5 1-1

    -0.5

    0

    0.5

    1h=15 dir=0-180, Cov = -0.029

    Z(x)

    Z

    (

    x

    +

    h

    )

    2 4 6 8 10 12 14 16-0.05

    0

    0.05

    0.1

    0.15

    0.2Fonction de covariance

    h 0.5 =0 ou 180 15o

    C

    o

    v

    a

    r

    i

    a

    n

    c

    e

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 30

    Le variogramme

    -1 -0.5 0 0.5 1-1

    -0.8

    -0.6

    -0.4

    -0.2

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1h=3 dir=0-180, Cov = 0.16

    Z

    (

    x

    +

    h

    )

    Mesure la dispersion sur cette droite

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 31

    Variogramme : dfinition

    [ ] ( )[ ]2h)+Z(x-Z(x)E 21h)+Z(x-Z(x)Var

    21 = (h) =

    DcrotCroth

    Doit exister = Cov(h=0)Si existe = palier Var

    Constante connueConstantem

    CovarianceVariogramme

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 32

    Lien entre variogramme et covariance

    )h(Cov)h( 2 =

    Covariance

    Variogramme

    h

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 33

    Variogramme exprimentalChoisir une direction + tolrance angulaireDiscrtiser |h| en classes distinctesRpartir les paires dans les classes

    [ ]=

    )h(Ni

    iie h)+x Z(- )xZ( N(h) 21 = (h)

    1

    2

    N(h) : nombre de paires dans la direction considr et dans la classe de distance h

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 34

    Exemple

    1234321

    h=1

    4213231

    1.3334

    2.543

    1.652

    0.561

    (h)N(h)h

    0.8334

    1.12543

    1.2552

    1.2561

    (h)N(h)h

    0 1 2 3 4 50

    0 . 5

    1

    1 . 5

    2

    2 . 5

    3

    0 1 2 3 4 50

    0 . 5

    1

    1 . 5

    2

    2 . 5

    3

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 35

    Le variogramme dcrit la continuit spatiale du phnomne

    5 10 15 20 25 30

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    0 5 10 15 20 250

    0.5

    1

    1.5

    2

    0o

    0 5 10 15 20 250

    0.5

    1

    1.5

    2

    45o

    0 5 10 15 20 250

    0.5

    1

    1.5

    2

    90o

    0 5 10 15 20 250

    0.5

    1

    1.5

    2

    135o

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 36

    10 20 30 40 50

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    N0 5 10 15 20 25

    0

    1000

    2000

    30000o

    0 5 10 15 20 250

    1000

    2000

    3000135o

    0 5 10 15 20 250

    1000

    2000

    300090o

    0 5 10 15 20 250

    1000

    2000

    300045o

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 37

    10 20 30 40 50

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    10 20 30 40 50

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    +

    10 20 30 40 50

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    =

    0 5 10 15 20 250

    1000

    2000

    3000

    40000o

    0 5 10 15 20 250

    1000

    2000

    3000

    4000135o

    0 5 10 15 20 250

    1000

    2000

    3000

    400090o

    0 5 10 15 20 250

    1000

    2000

    3000

    400045o

    Effet ppite caus par le bruit ajoutNotez comme la structure sous-jacentedemeure trs visible

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 38

    50 100 150 200

    -2

    0

    2

    Z

    donnees

    0 50 1000

    0.5

    1

    1.5

    2

    g

    (

    h

    )

    Variogramme

    50 100 150 200

    -2

    0

    2

    Z

    donnees

    0 50 1000

    0.5

    1

    1.5

    2

    g

    (

    h

    )

    Variogramme

    50 100 150 200

    -2

    0

    2

    x

    Z

    donnees

    0 50 1000

    0.5

    1

    1.5

    2

    h

    g

    (

    h

    )

    Variogramme

    3 exmples en 1D

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 39

    Le variogramme est une statistique dordre 2

    Ce nest pas suffisant pour caractriser tous les aspects dune image ou dun processus

    e.g. on peut crer plusieurs images ayant mme m , mme variogramme et prsentant pourtant des textures trs diffrentes

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 40

    Variogramme exprimental

    (h)

    |h|h moyen dans

    la classe

    ?

    ?

    ?

    Dans les calculs gostat, on doit connatre Cov ou pour tout h

    Modle

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 41

    (h)

    |h|

    ?Non, le modle doit tre admissible

    Modle admissible : modle assurant que toute variance calcule partir de celui-ci est positive

    Modles dmontrs admissibles

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 42

    Gnralement,

    (h)

    + +

    + ++

    ++Palier : 2 = C0 + C

    Effet de ppite : C0

    Porte : a|h|

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 43

    0 50 100 150 2000

    0.5

    1

    Gaussien

    0 50 100 150 2000

    1

    2

    Linaire

    0 50 100 150 2000

    0.5

    1

    Linaire avec palier

    0 50 100 150 2000

    1

    2

    3

    Fractal avec b=1.5

    0 50 100 150 2000

    0.5

    1

    1.5

    Fractal avec b=0.5

    0 50 100 150 2000

    2

    4

    6

    DeWijsien

    0 50 100 150 2000

    1

    2

    Effet de trou cosinus

    0 50 100 150 2000

    0.5

    1

    1.5

    Effet de trou sinus

    0 50 100 150 2000

    0.5

    1

    Ppite

    0 50 100 150 2000

    0.5

    1

    Exponentiel

    0 50 100 150 2000

    0.5

    1

    Sphrique

    0 50 100 150 2000

    0.5

    1

    Circulaire

    0 100 200 300 400 5000

    0.5

    1

    Gravimtrique

    0 100 200 300 400 5000

    0.5

    1

    Magntique

    0 50 100 150 2000

    0.5

    1

    Cubique

    0 50 100 150 2000

    0.5

    1

    Penta-sphrique (Christakos, 1984 p.264)

    Exemples de modle

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 44

    0 50 100 150 2000

    0.5

    1

    Quadratique (Alfaro, 1984)

    0 100 200 300 400 5000

    0.5

    1

    Stable (Lantujoul,1994)

    0 100 200 300 400 5000

    0.5

    1

    Hyperbolique (Lantujoul, 1994)

    0 500 1000 15000

    0.5

    1

    BK Matern, p.30, 4e, s=2

    0 100 200 300 400 5000

    0.5

    1

    Christakos,1984, p.261

    0 100 200 300 400 5000

    0.5

    1

    Christakos, 1984, p.262

    0 50 100 150 2000

    0.5

    1

    Christakos, 1984, p.262 (74)

    0 100 200 300 400 5000

    0.5

    1

    Cosinus hyperbolique

    0 100 200 300 400 5000

    0.5

    1

    Stein

    0 100 200 300 400 5000

    0.5

    1

    Whittle

    0 100 200 300 400 5000

    0.5

    1

    Matern p.30, 2e, n=1

    0 100 200 300 400 5000

    0.5

    1

    Matern p.30, 2e, n=3

    0 100 200 300 400 5000

    0.5

    1

    1.5

    BJ Matern p.30, 3e, k=0

    0 500 1000 15000

    0.5

    1

    BJ Matern p.30, 3e, k=1

    0 500 1000 15000

    0.5

    1

    BJ Matern p.30, 3e, k=2

    0 100 200 300 400 5000

    0.5

    1

    Bessel 2: Mantoglou et Wilson

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 45

    Toute somme (coefficients positifs) de modles de variogramme est admissible

    Toute somme (coefficients positifs) de modles de covariance est admissible

    Tout produit (coefficients positifs) de modles de covariance est admissible

    Chaque modle peut tre isotrope ou anisotrope, les directions danisotropie peuvent varier dun modle lautre

    Un modle peut tre admissible en 1D et non-admissible en en 2D, 3D,.

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 46

    Modles de base en mineEffet de ppite

    h

    (

    h

    )

    0h si C 0h si 0)h(

    0 >==

    -Erreurs de mesure

    -Erreurs de localisation

    -Erreurs danalyse (Gy)

    -Microstructure non-identifiable d au manque de donnes

    Presque toujours prsent mais rarement seulEffet de ppite pur => estimation impossible

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 47

    Sphrique

    h

    (

    h

    )

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 48

    Exponentiel

    h

    (

    h

    )

    Assez commun

    Semblable au sphrique

    a: porte effective (h)=0.95*Ca=a/3

    =

    a|h|3exp1Cou

    'a|h|exp1C)h(

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 49

    Gaussien

    h

    (

    h

    )

    -Peu frquent en mine-Variables trs continues :e.g. topographie, gravimtrie, magntisme,paisseur,- Problmes numriques si absence deffet de ppite

    a: porte effective (h)=0.95*Ca=a/30.5

    =

    22

    a|h|3exp1Cou

    'a|h|exp1C)h(

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 50

    hb

    h

    (

    h

    )

    b=1b=1.4b=0.6 -Modles sans palier

    -Moyenne, variance et covariance non dfinies

    2b0 0,|h| a

    |h|C)h(b

    =

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 51

    Problmes Problmes ProblmesDonnes extrmes influencent beaucoup le variogramme

    10 0 0 0 0 0

    0 1 2 3 4 5 60

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    Variogramme exprimental

    Distance

    g

    a

    m

    m

    a

    (

    h

    )

    0 0 10 0 0 0

    0 1 2 3 4 5 60

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    Variogramme exprimental

    Distance

    g

    a

    m

    m

    a

    (

    h

    )

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 52

    Zone A: (pas de 2m)

    4 4 5 6 6 7 6 5 4

    Zone B: (pas de 1m), zone +variable

    8 6 8 10 12 8 10 12 14 10 8 6 12 8 10 10 8 10

    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    8

    7

    6 5

    Variogram m e exprim ental

    Dis tance

    g

    a

    m

    m

    a

    (

    h

    )

    Zone A

    17

    16

    15

    14

    13

    12

    11

    10

    9

    Zone B

    17 24

    15

    21

    13

    18

    11

    15 9

    Zone A+B

    -tudier les zones sparment ?

    -Sous-chantillonner la zone B

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 53

    Pratique de confirmer prfrentiellement les teneurs riches

    0 1 2 3 4 5 6 7 8 90

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    50Variogrammes

    h

    (h)

    Grille regulire Grille+10 doublonsGrille+doublons

    A pour effet de fournir beaucoup de paires petite distance et montrant de trs fortes variations

    Si on rchantillonne chaque point, pas de problme

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 54

    Erreurs de localisation

    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    1.2

    1.4

    1.6

    1.8Variogrammes

    h

    (h)

    Localisations vraies Localisations erronnes

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 55

    La gologie ne collabore pas toujours

    -5 0 5 10 15 20-5

    0

    5

    10

    15

    20Positions observes

    x

    y

    -5 0 5 10 15 20-5

    0

    5

    10

    15

    20Positions "dplies"

    x

    y

    0 2 4 6 8 100

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    1.2

    1.4Variogrammes initiaux

    h

    (h)

    Dir. xDir. y

    0 2 4 6 8 100

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    1.2

    1.4Variogrammes aprs "dpliage"

    h

    (h) // strates

    Perpendiculaire

    Certains logiciels permettent de passer un systme de coordonnes gologiques

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 56

    Anisotropies1- Gomtrique : les portes dcrivent une ellipse

    agap

    { }

    aa a

    a ag p

    p g

    =

    +2 2 2 2 1 2cos sin /

    = 0

    = 30 = 45 = 60 = 90

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 57

    2- zonale : toute anisotropie qui nest pas gomtrique

    => somme de composantes isotropes et avec anisotropies gomtriques

    0 5 10 15 200

    0.5

    1

    1.5

    2

    Vario. exp. (dir, dip, vreg) : (0,0,0)

    h

    (

    h

    )

    0 5 10 15 200

    0.5

    1

    1.5

    2

    Vario. exp. (dir, dip, vreg) : (45,0,0)

    h

    (

    h

    )

    0 5 10 15 200

    0.5

    1

    1.5

    2

    Vario. exp. (dir, dip, vreg) : (90,0,0)

    h

    (

    h

    )

    0 5 10 15 200

    0.5

    1

    1.5

    2

    Vario. exp. (dir, dip, vreg) : (135,0,0)

    h

    (

    h

    )

    M o d . a n i s o . 2 D : t y p e , a x a y , r o t ( t r i g o ) , c

    3 7 7 0 0 . 5

    3 1 7 1 . 0 4 9 e + 0 0 9 4 5 1 . 5

    3 - g a u s s i e n

    3 - g a u s s i e n

    Gaussien isotrope a=7, C=0.5+

    Gaussien aniso gom.a45=17a135=

    5 10 15 20 25 30

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    Ajustement assez bon pour 0-5 pixels dans toutes les directions

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 58

    0 5 10 15 200

    1000

    2000

    3000Vario. exp. (dir, dip, vreg) : (0,0,0)

    h

    (

    h

    )

    0 5 10 15 200

    1000

    2000

    3000Vario. exp. (dir, dip, vreg) : (45,0,0)

    h

    (

    h

    )

    0 5 10 15 200

    1000

    2000

    3000Vario. exp. (dir, dip, vreg) : (90,0,0)

    h

    (

    h

    )

    0 5 10 15 200

    1000

    2000

    3000Vario. exp. (dir, dip, vreg) : (135,0,0)

    h

    (

    h

    )

    10 20 30 40 50

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    N

    Modle sphrique avec anisotropie gomtriqueA(135)=20.4, a(45)=13.8

    Oh non, je ne vais pas encore

    me faire variographer!

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 59

    Stratgie de modlisation Dfinition minutieuse du domaine Examen des donnes, donnes extrmes ? Au besoin sous-chantillonnage des donnes pour viter de sur-reprsenter

    des zones particulires Variogramme omnidirectionnel => modle isotrope candidat Dterminer directions gologiques principales Calculer variogrammes directionnels (au moins 4 directions) attention aux

    paramtres de calculs (classes de distance et tolrance) Comparer variogrammes directionnels au modle isotrope candidat

    acceptable => termin Inacceptable => ajuster un modle anisotrope (gomtrique)

    anisotrope (gomtrique) acceptable => termin Inacceptable => anisotropie zonale ?

    Dans tous les cas, il importe surtout dajuster les premiers points du variogrammeviter de surajuster les donnes

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 60

    Remarques concernant le calcul des variogrammes

    Objectifs:

    au moins 30 paires pour la plupart des points du variogramme 4-6 points avant le palier pour pouvoir ajuster modle h < hmax/2

    Doit avoir un minimum de donnes

    >30 pour variogramme omnidirectionnel>60 pour variogrammes directionnels

    Influence le choix de largeur des classes

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 61

    0 10 20 30 40 500

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    Vario. exp. (dir, dip, vreg) : (0,0,90)

    h

    (

    h

    )

    0 20 40 600

    0.5

    1

    Vario. exp. (dir, dip, vreg) : (0,0,0)

    h

    (

    h

    )

    0 20 40 600

    0.5

    1

    Vario. exp. (dir, dip, vreg) : (45,0,0)

    h

    (

    h

    )

    0 20 40 600

    0.5

    1

    Vario. exp. (dir, dip, vreg) : (90,0,0)

    h

    (

    h

    )

    0 20 40 600

    0.5

    1

    Vario. exp. (dir, dip, vreg) : (135,0,0)

    h

    (

    h

    )

    Variog. directionnels

    Variog. omni

    50 100 150 200

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    140

    160

    180

    200

    Exemple

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 62

    N=30 N=60 N=200

    0 50 100 1500

    0.5

    1

    1.5

    14

    38

    52 78

    64 76

    46

    Vario. exp. (dir, dip, vreg) : (0,0,90)

    h

    (

    h

    )

    -100 -50 0 50 100-100

    -50

    0

    50

    100

    0 20 40 600

    0.5

    1

    1.5

    16

    38 59

    70 89 105

    137

    Vario. exp. (dir, dip, vreg) : (0,0,90)

    h

    (

    h

    )

    -100 -50 0 50 100-100

    -50

    0

    50

    100

    Effet de ppite apparent

    0 20 40 600

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    51

    164 273

    341 459 522 593 615 721

    769

    Vario. exp. (dir, dip, vreg) : (0,0,90)

    h

    (

    h

    )

    -100 -50 0 50 100-100

    -50

    0

    50

    100

    M o d . i s o . :

    1 1 0 .

    4 2 5 . 5 0 .

    1 - p p i t e

    4 - s p h r i q u e

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 63

    N=40000 N=200

    0 20 40 600

    0.5

    1

    15 39

    66

    89 126

    159 156 154

    161 212

    Vario. exp. (dir, dip, vreg) : (0,0,22.5)

    h

    (

    h

    )

    0 20 40 600

    0.5

    1

    14

    46

    62 79

    121 113 149 147

    181 174

    Vario. exp. (dir, dip, vreg) : (45,0,22.5)

    h

    (

    h

    )

    0 20 40 600

    0.5

    1

    5

    39 72

    82

    96 139 152

    171

    172

    200

    Vario. exp. (dir, dip, vreg) : (90,0,22.5)

    h

    (

    h

    )

    0 20 40 600

    0.5

    1

    17

    40 73

    91

    116

    111 136

    143 207 183

    Vario. exp. (dir, dip, vreg) : (135,0,22.5)

    h

    (

    h

    )

    0 20 40 600

    0.5

    1

    Vario. exp. (dir, dip, vreg) : (0,0,0)

    h

    (

    h

    )

    0 20 40 600

    0.5

    1

    Vario. exp. (dir, dip, vreg) : (45,0,0)

    h

    (

    h

    )

    0 20 40 600

    0.5

    1

    Vario. exp. (dir, dip, vreg) : (90,0,0)

    h

    (

    h

    )

    0 20 40 600

    0.5

    1

    Vario. exp. (dir, dip, vreg) : (135,0,0)

    h

    (

    h

    )

    Ajustement bon; ne peut tre amlior sans altrer les autres ajustements

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 64

    Pour dtecter une anisotropie, il faut pouvoir calculer le variogramme dans la direction de meilleure continuit. Celle-ci nest pas toujours connue.

    = 0

    = 30 = 45 = 60 = 90

    1 1.5 2 2.5 3 3.5 40.5

    1

    1.5

    2

    2.5

    3

    3.5

    4

    0

    10

    20

    30

    Rapport apparent en fonction de la direction (: angle avec ag) et du rapport d'anisotropie

    Rapport vrai: ag / ap

    R

    a

    p

    p

    o

    r

    t

    a

    p

    p

    a

    r

    e

    n

    t

    :

    a

    /

    a

    +

    9

    0

    Tout cart => sous-estimation de lanisotropie

    Faible anisotropie peut passer inaperue

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 65

    Tolrance angulaire doit tre maintenue faible variogrammes peu directionnels=> sous-estimation de lanisotropie

    1 1.5 2 2.5 3 3.5 41

    1.5

    2

    2.5

    3

    3.5

    4

    10

    20

    30

    40

    0tolrance

    Rapport apparent en fonction de la tolrance et du rapport d'anisotropie

    Rapport vrai: ag / ap

    R

    a

    p

    p

    o

    r

    t

    a

    p

    p

    a

    r

    e

    n

    t

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 66

    En 3D

    Meilleures directions pour le calcul => directions des forages

    - Permet de bien estimer le variogramme petite distance- Erreurs de localisation et de direction ont moins dimpacts surle variogramme car les distances inter-carottes demeurent inchanges

    Hic: - Ncessite des forages ayant diffrentes directions pour pouvoir modliser lanisotropie

  • GLQ3401 Intro stat + variogrammes- D. Marcotte 67

    Autres outils utiles-Validation croise de modles candidats (krigeage); eg. Tester un modle

    isotrope vs anisotrope; tester un effet de ppite de 10% vs 30%;

    -Modle permet de prdire les variances des composites de tailles diffrentes ?

    -Modle permet de prdire les variances des valeurs kriges ?

    -Variogramme des log(teneurs) pour identifier les anisotropies possibles, la

    (les) porte, limportance approximative de leffet de ppite

    -Variogramme dune transformation des teneurs (e.g. rang), mme chose que

    les log

    Introduction la gostatistique et variogrammesPlanDeux v.a.Esprance mathmatiqueProprits de lesprance mathmatiquePoint de vue de la gostatHistorique de la gostatistiqueHistorique (suite)Effet supportEffet informationGostatistique linaireExempleLien entre variogramme et covarianceVariogramme exprimentalExempleExemples de modleModles de base en mineProblmes Problmes ProblmesAnisotropiesStratgie de modlisationRemarques concernant le calcul des variogrammesExempleEn 3DAutres outils utiles