SUPERVISOR
Hasan Tabatabaei,Nader Fathianpour
سید حسن طباطبائی (استاد راهنما) نادر فتحیان پور (استاد مشاور)
STUDENT
Arman Mohammadi Gonbadi
آرمان محمدی گنبدی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده معدن
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1391
TITLE
Multiple-Point Ore Grade Estimation by Implicit Volterra Series and Kernel Methods
Ore grade estimation plays an important role in recoverable resource calculations and mining projects. Classic geostatistical estimation methods are based on two-point statistics and cannot make use of multiple-point and higher-order statistics of the data. Recent multiple-point geostatistical methods (MPS) use multiple-point and higher-order features of the spatial data to model more complex phenomena. MPS algorithms extract the higher-order features from a training image (TI), but in many applications obtaining a representative training image is difficult. Very few studies have been conducted on determination of the possible effects of these features on the results of ore grade estimation. In view of this, the present study introduced two new multiple-point interpolation methods based on the implicit Volterra series. The proposed methods directly extract multiple-point interactions of the available hard data and do not require training images. Therefore, they are suitable for applications like ore reserve estimation and spatial mappings, in which there is no proper training image, but more information and data is available than under-informed applications. To improve the generalization of implicit Volterra series, a regularized least-square and an epsilon-insensitive cost function were used to implicitly estimate the Volterra series coefficients in the reproducing kernel Hilbert space (RKHS). This study shows that in such cases, the implicit Volterra series is equivalent to least square support vector machines (LS-SVM) and support vector regression (SVR), respectively. Using these implicit Volterra series, two new multiple-point spatial interpolation methods were presented. Also, in this study multiple-point spatial templates were used to extract multiplicative features of the input data. Therefore, an algorithm was presented to search the 3D space by these templates. The applicability of the regularized implicit Volterra series in capturing the higher-order features of the spatial data is successfully evaluated in a synthetic example. An example iects the capability of the introduced implicit Volterra series in modeling the higher-order statistics of spatial data. In this example, using implicit Volterra series, higher-order components of a reference image, known as the crack image are computed. According to the results, it can be concluded that the introduced Volterra series can extract higher-order components of the spatial data, which is comparable to the orthogonal implicit Volterra series. Moreover, it can be concluded that the regularized Volterra series leads to a regular decay of the prediction error by increasing the order of the series. Also, using the regularized cost function, the overall accuracy of the predictions significantly improves. Also in another example, the generalization ability of the introduced methods is successfully examined in two real 2D and 3D mining examples at the Kuh-panj and Sarcheshmeh porphyry copper deposits. The results revealed that the introduced multiple-point methods could present better results than the ordinary and indicator kriging methods. Also according to the results, using an epsilon-insensitive cost function instead of a least square cost function improves the generalization ability of the implicit Volterra series
: تخمین عیار ذخایر معدنی نقش مهمی درمحاسبات مربوط به پروژههای معدنی ایفا مینماید. روشهای کلاسیک زمین آماری براساس آمارههای دونقطهای بوده و قادر به استفاده از آماره های چندنقطهای و مرتبه بالای دادهها نیستند. در روشهای نسبتا جدید زمینآمار چندنقطهای (MPS) از آمارههای مرتبه بالابرای مدلسازی پدیدههای پیچیده زمینشناسی استفادهمیشود. روشهای MPS ویژگیهای چندنقطهای دادههای فضایی را از تصاویر آموزشی (که مدلی مفهومی از پدیده مورد بررسی هستند)، استخراج میکنند. در بسیاری از کاربردهای علوم زمین، یافتن تصاویرآموزشی که معرف پدیده مورد بررسی باشند، بسیار مشکل بوده و در مواردی غیرممکن است. از این رو مطالعات بسیار کمی جهت استفاده از این روشها در کاربردهای معدنی صورت گرفته است. با توجه به مشکلات مطرح شده، در این رساله دو روش چندنقطهای برای درونیابی دادههای فضائی ارائه می گردد. روشهای ارائه شده برخلاف روشهای MPS نیازی به تصاویرآموزشی ندارند و برهمکنشهای چند نقطهای دادهها را مستقیما از دادههای عیار استخراج کرده و برای پیشبینی مقادیر دادههای فضایی بهکار میگیرند. از اینرو برای کاربردهای معدنی، که در آنها تصاویر آموزشی مناسب وجود ندارد، اما به نسبت کاربردهای دیگر دادههایبیشتری فرآهم است، مناسب میباشند. . اساس روش های ارائه شده برپایه سری ولترا است که می تواند برهمکنش های ضربی داده های فضایی را مدل کند. در این راستا، روشهای جدیدی جهت تخمین ضمنی ضرایب این سریها در محیط فضای بازتولید کرنلی هیلبرت (RKHS) ارائه شده است. روشهای مذکور با کمینه کردن یک تابع هزینه تعدیل شده باعث افزایش قدرت تعمیم دهی سریهای ولترا میگردند. در این روشها جهت تخمین ضمنی ضرایب سری ولترا، از یک تابع هزینه کمترین مربعات تعدیل شده و یک تابع هزینه غیرحساس به اپسیلون استفاده گردید. در این مطالعه نشان دادیم که در این حالتها، سری ولترای ضمنی به ترتیب معادل ماشینهای بردار پشتیبان حداقل مربعات (LS-SVR) و ماشینهای بردار پشتیبان (SVR) میباشد. با استفاده از روشهای تخمین ضرایب ارائه شده، دو روش چندنقطهای درونیابی عیار ارائه گردید. در این مطالعه قالبهای فضایی چندنقطهای برای استخراج ویژگیهای ضربی و چندنقطهای دادههای ورودی استفاده گردید. بدینمنظورالگوریتمی برای جستجوی فضای 3 بعدی با استفاده از قالبهای فضایی چندنقطهای ارائه شد. توانایی سری ولترای ضمنی تعدیل شده برای مدلسازی آمارههای مرتبهبالای دادههای فضایی مورد بررسی قرار گرفت. در یک مثال، با استفاده از سری ولترای ضمنی مولفه های مرتبه بالای یک تصویر آموزشی استخراج شد. با توجه به نتایج، سریهای ولترای ضمنی تعدیل شده که در این مطالعه ارائه گردیدند، عملکرد بهتری نسبت به سریهای ولترای ضمنی تعدیل نشده که در مطالعات قبلی معرفی شده بودند، داشت. با توجه به نتایج، برای روشتعدیل شده خطای پیش بینی با افزایش درجه سری، به صورت منظم کاهش پیدا میکند. در حالی که چنین موردی برای روش تعدیل نشده مشاهده نمیگردد و این روش در تفکیک مولفههای درجه بالا عملکرد مناسبی ندارد. علاوه براین، تخمین ضرایب سری به روش تعدیل شده، قدرت تعمیم پذیری و پیشبینی سری را افزایش میدهد. در مثالی دیگر، قدرت تعمیم پذیری روشهای تخمین عیار معرفی شده، برای دادههای دو بعدی و سه بعدی در محدوده مس کوهپنج و کانسار مس سرچشمه مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاکی از عملکرد بهتر روشهای معرفی شده نسبت به روش کریجینگ معمولی و روش کریجینگ شاخص میباشد.همچنین با توجه به نتایج، استفاده از یک تابع هزینه غیر حساس به اپسیلون به جای تابع هزینه حداقل مربعات، تعمیم پذیری سری ولترای ضمنی را افزایش میدهد.