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### A Pluto.jl notebook ###
# v0.15.1
using Markdown
using InteractiveUtils
# This Pluto notebook uses @bind for interactivity. When running this notebook outside of Pluto, the following 'mock version' of @bind gives bound variables a default value (instead of an error).
macro bind(def, element)
quote
local el = $(esc(element))
global $(esc(def)) = Core.applicable(Base.get, el) ? Base.get(el) : missing
el
end
end
# ╔═╡ 980f4910-96f3-11eb-0d4f-b71ad9888d73
begin
# instantiate environment
using Pkg; Pkg.activate(@__DIR__); Pkg.instantiate()
# load packages used in this notebook
using GeoStats, DrillHoles
using CSV, DataFrames, Query
using Statistics, StatsBase
using LinearAlgebra, Random
using FileIO, PlutoUI
using Plots, StatsPlots
# default plot settings
gr(format=:png)
end;
# ╔═╡ 14ac7b6e-9538-40a0-93d5-0379fa009872
html"""
<p style="background-color:lightgrey" xmlns:cc="http://creativecommons.org/ns#" xmlns:dct="http://purl.org/dc/terms/"><span property="dct:title">GeoStats.jl at CBMina</span> by <span property="cc:attributionName">Júlio Hoffimann & Franco Naghetini</span> is licensed under <a href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/?ref=chooser-v1" target="_blank" rel="license noopener noreferrer" style="display:inline-block;">CC BY 4.0<img style="height:22px!important;margin-left:3px;vertical-align:text-bottom;" src="https://mirrors.creativecommons.org/presskit/icons/cc.svg?ref=chooser-v1"><img style="height:22px!important;margin-left:3px;vertical-align:text-bottom;" src="https://mirrors.creativecommons.org/presskit/icons/by.svg?ref=chooser-v1"></a></p>
"""
# ╔═╡ 20fff27a-4328-43ac-97df-a35b63a6fdd0
md"""
![geostats-logo](https://github.com/JuliaEarth/GeoStats.jl/blob/master/docs/src/assets/logo-text.svg?raw=true)
# Geoestatística moderna
Instrutores: [Júlio Hoffimann](https://juliohm.github.io) & [Franco Naghetini](https://github.com/fnaghetini)
"""
# ╔═╡ c544614a-3e5c-4d22-9340-592aabf84871
md"""
## Estimativa tradicional de recursos
Este módulo objetiva demonstrar um fluxo de trabalho completo de estimativa tradicional de recursos por **Krigagem** realizado com a linguagem [Julia](https://docs.julialang.org/en/v1/) e o pacote [GeoStats.jl](https://juliaearth.github.io/GeoStats.jl/stable/index.html).
Cobriremos desde a etapa de importação dos dados brutos (tabelas collar, survey e assay) até a estimativa dos recursos num modelo de blocos 3D.
O **produto final** deste módulo é um **modelo de blocos estimado** por diferentes métodos: Inverso da distância, Krigagem simples e Krigagem ordinária.
"""
# ╔═╡ f443543c-c4f4-447b-996d-9ad00c67b1af
md"""
### Agenda
1. Importação e geração de furos
2. Compositagem das amostras
3. Análise exploratória
4. Declusterização
5. Variografia
6. Krigagem
7. Exportação
"""
# ╔═╡ ff01a7d7-d491-4d49-b470-a2af6783c82b
md"""
### 1. Importação e geração de furos
É comum que os dados de sondagem sejam apresentados por meio de um conjunto de três (ou mais) tabelas distintas, relacionadas entre si por um campo-chave (Figura 1).
Esse campo-chave que interliga as três tabelas é o identificador dos furos (comumente chamado de `BHID` ou `HOLEID`).
- A tabela **Collar** traz consigo, obrigatoriamente, informações das coordenadas de boca dos furos e de profundidade final de cada furo e, opcionalmente, a data de finalização dos furos e o método de aquisição das coordenadas.
- A tabela **Survey** apresenta informações de perfilagem, ou seja, de orientação dos furos (dip direction/dip).
- A tabela **Assay** contém dados de teores, densidade, litologia, zonas mineralizadas e parâmetros geomecânicos agrupados por intervalos amostrais.
Para a importação das tabelas Collar, Survey, Assay e Litho e geração dos furos de sondagem, utilizaremos o pacote [DrillHoles.jl](https://juliahub.com/docs/DrillHoles/XEHc3/0.1.0/#DrillHoles).
"""
# ╔═╡ af1aca7e-bde2-4e14-a664-b7c71ff80ffe
html"""
<p align="center">
<img src="https://i.postimg.cc/52Qz4t7Z/tables.jpg">
</p>
<p align="center">
<b>Figura 1</b>: Tabelas Collar, Survey, Assay e Litho relacionadas entre si pelo campo-chave HOLEID.
</p>
"""
# ╔═╡ 65323392-5c7f-40af-9456-d199e90df8c2
md"""
#### Importação das tabelas
"""
# ╔═╡ 444402c6-99a3-4829-9e66-c4962fb83612
begin
# Importação da tabela Collar
collar = Collar(file = "data/collar.csv",
holeid = :HOLEID, x = :X, y = :Y, z = :Z)
# Importação da tabela Survey
survey = Survey(file = "data/survey.csv",
holeid = :HOLEID, at = :AT, azm = :AZM, dip = :DIP)
# Importação da tabela Assay
assay = Interval(file = "data/assay.csv",
holeid = :HOLEID, from = :FROM, to = :TO)
# Importação da tabela Litho
litho = Interval(file = "data/litho.csv",
holeid = :HOLEID, from = :FROM, to = :TO)
end;
# ╔═╡ 0d0d610a-b06c-4c16-878d-8d2d124b8b9e
md"""
#### Geração dos furos
"""
# ╔═╡ 1d7df6f8-f643-4c1e-92b4-52e51c4ccda8
# Geração dos furos a partir das tabelas collar, survey, assay e litho
drillholes = drillhole(collar, survey, [assay, litho])
# ╔═╡ d343401d-61dc-4a45-ab9b-beaff2534886
md"""
Ao final da geração dos furos, são criados quatro objetos:
- `drillholes.table`: tabela dos furos.
- `drillholes.trace`: tabela de perfilagem dos furos.
- `drillholes.pars`: nomes das colunas presentes no arquivo de furos.
- `drillholes.warns`: tabela que contém erros e avisos identificados durante o processo de *desurveying*.
Por exemplo, podemos investigar a tabela de furos:
"""
# ╔═╡ 412cfe3d-f9f1-49a5-9f40-5ab97946df6d
# Armazenando a tabela dos furos na variável "dh"
dh = copy(drillholes.table)
# ╔═╡ 8e2b3339-a65d-4e1b-a9fb-69b6cd4631ea
md"""
#### Dicionário de atributos
O banco de dados consiste em conjunto de furos realizados durante uma campanha de sondagem em um **depósito de Cobre Pórfiro**.
A tabela abaixo apresenta a descrição de cada coluna presente na tabela de furos:
"""
# ╔═╡ 9c653929-dfe2-4506-9eae-03ab6e63ef8d
html"""
<table>
<tr>
<th>Atributo</th>
<th>Unidade</th>
<th>Descrição</th>
</tr>
<tr>
<td><b>HOLEID</b></td>
<td style="text-align: center;">-</td>
<td>
Identificador do furo
</td>
</tr>
<tr>
<td><b>FROM</b></td>
<td style="text-align: center;">m</td>
<td>
Início do intervalo amostral
</td>
</tr>
<tr>
<td><b>TO</b></td>
<td style="text-align: center;">m</td>
<td>
Final do intervalo amostral
</td>
</tr>
<tr>
<td><b>LENGTH</b></td>
<td style="text-align: center;">m</td>
<td>
Comprimento da amostra
</td>
</tr>
<tr>
<td><b>CU</b></td>
<td style="text-align: center;">%</td>
<td>
Teor de cobre
</td>
</tr>
<tr>
<td><b>LITH</b></td>
<td style="text-align: center;">-</td>
<td>
Litologia
</td>
</tr>
<tr>
<td><b>X</b></td>
<td style="text-align: center;">m</td>
<td>
Coordenada X do centroide da amostra
</td>
</tr>
<tr>
<td><b>Y</b></td>
<td style="text-align: center;">m</td>
<td>
Coordenada Y do centroide da amostra
</td>
</tr>
<tr>
<td><b>Z</b></td>
<td style="text-align: center;">m</td>
<td>
Coordenada Z do centroide da amostra
</td>
</tr>
</table>
"""
# ╔═╡ bedcf585-53ef-4cf6-9dc2-d3fc9cff7755
md"""
#### Sumário estatístico
Uma das primeiras atitudes a se tomar quando se lida com um novo banco de dados é a visualização do **sumário estatístico** de suas colunas. Frequentemente são encontrados valores faltantes e eventuais inconsistências.
"""
# ╔═╡ 15fd1c4d-fbf2-4389-bc1c-eabbbd26817b
# Sumário estatístico da tabela de furos
describe(dh)
# ╔═╡ 39ae0ea7-9659-4c7b-b161-fd9c3495f4e3
md"""
A partir do sumário estatístico acima, nota-se que:
- Existem **307 valores faltantes** das variáveis `CU` e `LITH`.
- As variáveis que deveriam ser numéricas foram reconhecidas como tal.
- Não existem valores anômalos que "saltam aos olhos".
"""
# ╔═╡ f9545a95-57c0-4de6-9ab7-3ac3728b3d27
md"""
#### Remoção dos valores faltantes
Como o objetivo deste módulo é a geração de um modelo de teores de Cu estimado, podemos remover os 307 valores faltantes do banco de dados.
"""
# ╔═╡ 4d5f2467-c7d5-4a82-9968-97f193090bd6
begin
# Remoção dos valores faltantes de CU e LITH do banco de dados
dropmissing!(dh)
# Sumário estatístico do banco de dados após a exclusão dos valores faltantes
describe(dh)
end
# ╔═╡ f4bd13d4-70d3-4167-84ff-9d3c7200e143
md"""
### 2. Compositagem de amostras
Dados brutos de sondagem normalmente são obtidos em suportes amostrais variados. Nesse sentido, caso não haja um tratamento prévio desses dados, amostras de diferentes suportes amostrais terão mesmo peso na estimativa.
Portanto, um procedimento denominado **compositagem** deve ser conduzido, visando os seguintes objetivos:
- Regularizar o suporte amostral, de modo a reduzir a variância do comprimento das amostras (compositagem ao longo do furo).
- Aumentar o suporte amostral (suporte x variância = k).
- Adequar o comprimento das amostras à escala de trabalho (Figura 2).
Quando a compositagem é realizada, os teores originais são recalculados, a partir de uma média dos teores amostrais ponderada pelo comprimento amostral. Os teores resultantes são denominados **teores compostos** $z_c$:
```math
z_c = \frac{\sum_{i=1}^{n} z_i \cdot l_i}{\sum_{i=1}^{n} l_i}
```
"""
# ╔═╡ 3e5efd3c-3d8a-4bf1-a0f1-b402ea4a6cd3
html"""
<p align="center">
<img src="https://i.postimg.cc/PfcrtQg5/compositing.png">
</p>
<p align="center">
<b>Figura 2</b>: Exemplo de compositagem por bancadas de 10 m de um furo vertical (Yamamoto, 2001).
</p>
"""
# ╔═╡ 2a00e08c-5579-4320-b570-3b564d186fec
md"""
#### Descrição estatística pré-compositagem
Uma análise das estatísticas e do histograma da variável suporte amostral é de suma importância para avaliar a necessidade de compositagem das amostras.
"""
# ╔═╡ 79dfd582-1b75-40b0-8feb-4ee92c1b4acc
# Criação do sumário estatístico para a variável LENGTH (dataframe)
stats = DataFrame(Min = minimum(dh.LENGTH),
Max = maximum(dh.LENGTH),
Mean = mean(dh.LENGTH),
Median = median(dh.LENGTH),
Mode = mode(dh.LENGTH),
STD = std(dh.LENGTH),
CV = variation(dh.LENGTH))
# ╔═╡ 41790d87-ce85-461f-a16d-04821a3624bb
begin
# Histograma da variável LENGTH
dh |> @df histogram(:LENGTH,
legend = :topleft,
label = false,
color = :gray90,
alpha = 0.75,
xlabel = "Suporte Amostral (m)",
ylabel = "Frequência Absoluta",
title = "Histograma de suporte amostral")
# Linha vertical contínua vermelha (média)
vline!([stats.Mean], label = "Média")
# Linha vertical contínua verde (mediana)
vline!([stats.Median], label = "Mediana")
end
# ╔═╡ 7ea21049-5edd-4979-9782-8a20d4bb287b
md"""
A partir das estatísticas e do histograma acima podemos chegar a algumas informações:
- Grande parte das amostras apresenta um comprimento igual a $(stats.Mode) m.
- A variável suporte amostral apresenta uma distribuição assimétrica negativa.
- A variável suporte amostral apresenta baixa variabilidade.
"""
# ╔═╡ d8ce39f1-8017-4df3-a55d-648bdd3dbc04
md"""
#### Compositagem das amostras
Primeiramente, vamos supor que o **tamanho da bancada da mina de Cu é de 10 m**.
Embora as amostras já estejam regularizadas para um suporte de $(stats.Mode) m, iremos compositá-las para um tamanho igual a 10 m, com o intuito de **adequar o suporte amostral à escala de trabalho**.
"""
# ╔═╡ 32f75604-b01a-4a0b-a008-33b2a56f4b57
begin
# Compositagem das amostras para um suporte de 10 m
composites = composite(drillholes, interval = 10.0, mode = :nodiscard)
# Armazenando a tabela de furos compositados na variável "cp"
cp = composites.table
# Sumário estatístico da tabela de furos compositados
describe(cp)
end
# ╔═╡ 8a54cc04-7c95-4fd8-a219-7153e7492634
md"""
#### Remoção dos valores faltantes dos furos compositados
Como a compositagem foi realizada sobre os furos originais (com valores faltantes), os furos compositados apresentam **257 valores faltantes** de Cu.
Nesse sentido, esses valores faltantes devem também ser removidos.
"""
# ╔═╡ 12d3d075-bfad-431e-bbdc-341bb01a89a2
# Remoção dos valores faltantes de CU
dropmissing!(cp);
# ╔═╡ b6712822-7c4d-4936-bcc2-21b48be99a66
md"""
Agora, com os furos compositados, podemos analisar novamente as estatísticas e histograma do suporte amostral:
"""
# ╔═╡ c6051297-bdfe-4783-b0bd-9f89912ac96d
# Criação do sumário estatístico para a variável LENGTH (dataframe)
stats2 = DataFrame(Min = minimum(cp.LENGTH),
Max = maximum(cp.LENGTH),
Mean = mean(cp.LENGTH),
Median = median(cp.LENGTH),
Mode = mode(cp.LENGTH),
STD = std(cp.LENGTH),
CV = variation(cp.LENGTH))
# ╔═╡ 87808ab0-3bcb-428d-9ebf-71ffefbcb357
begin
# Histograma da variável LENGTH
cp |> @df histogram(:LENGTH,
legend = :topleft,
label = false,
color = :gray90,
alpha = 0.75,
xlabel = "Suporte Amostral (m)",
ylabel = "Frequência Absoluta",
title = "Histograma de suporte amostral")
# Linha vertical contínua vermelha (média)
vline!([stats2.Mean], label = "Média")
# Linha vertical contínua verde (mediana)
vline!([stats2.Median], label = "Mediana")
end
# ╔═╡ 893d7d19-878b-4990-80b1-ef030b716048
md"""
Com base no histograma e no sumário estatístico acima, chegamos às seguintes informações acerca do suporte amostral pós-compositagem:
- A média do suporte amostral dos furos compositados encontra-se muito próxima do comprimento pré-estabelecido (10 m).
- Houve uma redução da dispersão do suporte amostral.
- A distribuição da variável suporte amostral, após a compositagem, passou a ser aproximadamente simétrica.
"""
# ╔═╡ b85a7c2f-37e2-48b0-a1db-984e2e719f29
md"""
#### Validação da compositagem
Podemos avaliar o impacto da compositagem a partir de uma comparação entre os sumários estatísticos dos teores originais e teores compostos:
"""
# ╔═╡ 59dfbb66-f188-49f1-87ba-4f7020c4c031
begin
# Sumário estatístico do Cu original
Cu_orig = DataFrame(Variable = "Cu (original)",
X̄ = mean(dh.CU),
S² = var(dh.CU),
S = std(dh.CU),
Cᵥ = variation(dh.CU),
P10 = quantile(dh.CU, 0.1),
P50 = quantile(dh.CU, 0.5),
P90 = quantile(dh.CU, 0.9),
Skew = skewness(dh.CU),
Kurt = kurtosis(dh.CU))
# Sumário estatístico do Cu compositado
Cu_comp = DataFrame(Variable = "Cu (compositado)",
X̄ = mean(cp.CU),
S² = var(cp.CU),
S = std(cp.CU),
Cᵥ = variation(cp.CU),
P10 = quantile(cp.CU, 0.1),
P50 = quantile(cp.CU, 0.5),
P90 = quantile(cp.CU, 0.9),
Skew = skewness(cp.CU),
Kurt = kurtosis(cp.CU))
# Concatenação vertical dos dois sumários estatísticos
[Cu_orig
Cu_comp]
end
# ╔═╡ 7a021fbd-83ac-4a36-bb8c-98519e6f8acb
md"""
A partir da comparação entre os teores de Cu pré e pós compositagem, chegamos às seguintes conclusões:
- Houve uma redução de menos de 1% na média de Cu.
- A mediana se manteve idêntica após a compositagem.
- Houve uma redução de <8% no desvio padrão.
Como as estatísticas de Cu se mantiveram similares após a compositagem dos furos, pode-se dizer que esta etapa foi realizada com êxito. Nesse sentido, os furos compositados serão utilizados daqui em diante.
"""
# ╔═╡ f2be5f11-1923-4658-93cf-800ce57c32d3
md"""
### 3. Análise exploratória
A análise exploratória dos dados é uma das etapas mais cruciais do fluxo de trabalho. Em essência, ela consiste em sumarizar as principais características do dado através de estatísticas de interesse e visualizações. Veremos esta etapa em mais detalhes no módulo **geociência de dados**.
Aqui apresentaremos o resultado de uma análise simples e visualizações interativas para ilustrar o potencial do modelo de trabalho com notebooks [Pluto](https://github.com/fonsp/Pluto.jl).
"""
# ╔═╡ c0604ed8-766e-4c5d-a628-b156615f8140
md"""
#### Visualização espacial
Como estamos lidando com dados regionalizados, a visualização espacial da variável de interesse sempre deve ser realizada em conjunto com a sua descrição estatística. Devemos ficar atentos a possíveis agrupamentos preferenciais de amostras em regiões "mais ricas" do depósito.
"""
# ╔═╡ 8bb2f630-8234-4f7f-a05c-8206993bdd45
md"""
Rotação em Z: $(@bind α Slider(0:10:90, default=30, show_value=true))°
Rotação em X: $(@bind β Slider(0:10:90, default=30, show_value=true))°
"""
# ╔═╡ 074bff0b-6b41-4bbc-9b5c-77fbf62c4dc6
# Visualização dos furos por teor de Cu
cp |> @df scatter(:X, :Y, :Z,
marker_z = :CU,
marker = (:circle, 4),
colorbar = true,
color = :berlin,
xlabel = "X",
ylabel = "Y",
zlabel = "Z",
label = "Teor de Cu (%)",
camera = (α, β))
# ╔═╡ 862dd0cf-69ae-48e7-92fb-ff433f62e67c
md"""
Quando não se tem muito conhecimento acerca de um depósito, a seguinte convenção é comumente utilizada para definição dos *low grades* e *high grades*:
- `low grades`: Cu (%) < P10
- `high grades`: Cu (%) > P90
"""
# ╔═╡ 3ae99e49-6996-4b4a-b930-f6073994f25c
begin
# Filtragem dos teores lowgrade (< P10)
lg = cp |> @filter(_.CU ≤ Cu_comp.P10[])
# Filtragem dos teores highgrade (> P90)
hg = cp |> @filter(_.CU > Cu_comp.P90[])
end;
# ╔═╡ ea0968ca-a997-40c6-a085-34b3aa89807e
begin
# Visualização de todas as amostras (cinza claro)
@df cp scatter(:X, :Y, :Z,
marker = (:circle, 4, :gray95, 0.5),
label = false,
xlabel = "X",
ylabel = "Y",
zlabel = "Z",
camera = (α, β))
# Visualização de lowgrades (azul)
@df lg scatter!(:X, :Y, :Z,
marker = (:circle, 4, :deepskyblue),
label = "Low grade")
# Visualização de highgrades (vermelho)
@df hg scatter!(:X, :Y, :Z,
marker = (:circle, 4, :red),
label = "High grade")
end
# ╔═╡ ccbcf57e-d00b-43df-8555-eee8bf4f9e6f
md"""
A partir da visualização espacial dos _high grades_ e _low grades_, nota-se que:
- As regiões onde ocorrem os _high grades_ apresentam maior densidade amostral.
- Os _low grades_ tendem a se concentrar em porções de densidade amostral baixa.
- As amostras apresentam-se ligeiramente agrupadas na porção sudeste do depósito.
"""
# ╔═╡ cdf51f38-0e3d-47dd-8792-fdb5741db45b
md"""
#### Estatísticas básicas
A partir do sumário estatístico realizado anteriormente e do histograma visualizado abaixo, podemos extrair informações acerca da variabilidade, tendências centrais, forma e simetria da distribuição do teor de Cu:
"""
# ╔═╡ e0bb58df-23d3-4d0f-82f9-bcb39782acd1
Cu_comp[:,2:end]
# ╔═╡ b95a6def-f3e6-4835-b15f-2a48577006f4
begin
# Histograma do Cu
cp |> @df histogram(:CU,
bins = 30,
label = false,
color = :gray90,
alpha = 0.75,
xlabel = "Cu (%)",
ylabel = "Frequência Absoluta")
# Linha vertical contínua vermelha (média)
vline!([Cu_comp.X̄], label = "X̄")
# Linha vertical contínua verde (mediana)
vline!([Cu_comp.P50], label = "P50")
# Linha vertical tracejada cinza (P10-P90)
vline!([Cu_comp.P10], color = :gray,
linestyle = :dashdot, label = "P10")
vline!([Cu_comp.P90], color = :gray,
linestyle = :dashdot, label = "P90")
end
# ╔═╡ 0808061f-4856-4b82-8560-46a59e669ac4
md"""
Algumas conclusões obtidas para este banco de dados:
- A média do Cu é igual a $(round(Cu_comp.X̄[1], digits=2)) %.
- O coeficiente de variação do Cu é de $(round(Cu_comp.Cᵥ[1], digits=2) * 100) %.
- A princípio, os _low grades_ do depósito correspondem a amostras ≤ $(round(Cu_comp.P10[1], digits=2)) %.
- A princípio, os _high grades_ do depósito correspondem a amostras > $(round(Cu_comp.P90[1], digits=2)) %.
- Como X̅ > P50, Skew > 0 e tem-se cauda alongada à direita, a distribuição da variável Cu é assimétrica positiva. Isso faz sentido, uma vez que o Cu é tipicamente um elemento menor.
- Como Kurt(excessiva) > 0, a distribuição do Cu é leptocúrtica, ou seja, as caudas são mais densas do que as caudas de uma distribuição Gaussiana.
"""
# ╔═╡ 71b45351-7397-46e4-912a-c5e65fb6a1c8
md"""
#### Resumo
- Nota-se um agrupamento preferencial em porções "mais ricas" do depósito. Nesse sentido, há necessidade de se calcular estatísticas declusterizadas para o Cu.
- Rossi & Deutsch (2013) afirmam que substâncias cujo Cᵥ < 50% apresentam baixa variabilidade, ou seja, são "bem comportadas". Como Cᵥ(Cu) < 50%, pode-se dizer que a variável de interesse é pouco errática.
- Cu apresenta uma distribuição assimétrica positiva e é leptocúrtica.
"""
# ╔═╡ 5bfa698a-4e29-47f8-96fe-3c533fbdb761
md"""
### 4. Declusterização
É muito comum, na mineração, que regiões "mais ricas" de um depósito sejam mais amostradas do que suas porções "mais pobres". Essa situação se justifica pelo fato de a sondagem ser um procedimento de elevado custo e, nesse sentido, é mais coerente que amostremos mais as regiões mais promissoras do depósito.
A **Teoria da Amostragem** deixa claro que a amostragem de um fenômeno (*e.g.* mineralização de Cu) deve ser representativa. Em outras palavras:
> *Uma amostragem é representativa, quando qualquer parte do todo (população/depósito) tem iguais chances de ser amostrada. Se alguma parte for favorecida/desfavorecida na amostragem, a amostra não é representativa*.
Nesse sentido, como frequentemente há um agrupamento amostral preferencial nas porções ricas dos depósitos, podemos dizer que a amostragem de depósitos minerais não é representativa. Dessa maneira, como temos uma amostragem sistematicamente não representativa, teremos uma estimativa sistematicamente não fiel à realidade do depósito.
Uma forma de mitigar esse viés amostral intrínseco à indústria da mineração é a utilização de técnicas de **declusterização**.
"""
# ╔═╡ 201b805b-7241-441d-b2d9-5698b0da58ab
md"""
#### Georreferenciamento
Antes de realizar a declusterização, é necessário **georreferenciar** os furos compositados.
No pacote [Geostats.jl](https://juliaearth.github.io/GeoStats.jl/stable), georreferenciar os dados consiste em informar quais atributos devem ser tratados como coordenadas geográficas e quais devem ser entendidos com variáveis.
Quando se georreferencia um determinado conjunto de dados, ele passa a ser tratado como um objeto geoespacial. Um objeto geoespacial apresenta um **domínio (domain)**, ou seja, suas informações geoespaciais (coordenadas) e **valores (values)**, ou seja, suas variáveis.
No caso, iremos georreferenciar o arquivo de furos compositados, de modo que as coordenadas `X`, `Y` e `Z` serão passadas como domínio e a variável `CU` será entendida como variável.
"""
# ╔═╡ 63b75ae2-8dca-40e3-afe0-68c6a639f54e
# Georreferenciamento das amostras compositadas
samples = georef(cp, (:X,:Y,:Z))
# ╔═╡ 5699c563-d6cb-4bc2-8063-e1be00722a41
md"""
Note que as coordenadas `X`, `Y` e `Z` foram agrupadas em uma geometria de ponto.
"""
# ╔═╡ f74b8675-64e4-438d-aa8e-7c5792d25651
md"""
#### Estatísticas declusterizadas
Com os furos georreferenciados, podemos agora calcular **estatísticas declusterizadas** para o Cu. As estatísticas declusterizadas serão utilizadas na etapa de validação da estimativa por Krigagem.
A tabela abaixo mostra uma comparação estatística entre os teores de Cu antes e depois da declusterização das amostras. As estatísticas declusterizadas são função de um tamanho de bloco especificado.
"""
# ╔═╡ 91bbc52e-412f-46eb-b342-0d202e965934
md"""
Tamanho de bloco: $(@bind s Slider(50.:10.:250., default=230., show_value=true)) m
"""
# ╔═╡ 68e50bdd-b006-4abc-aeda-c4d67c30babb
begin
# Sumário estatístico do Cu clusterizado
Cu_clus = Cu_comp[:,[:Variable,:X̄,:S²,:P10,:P50,:P90]]
# Sumário estatístico do Cu declusterizado
Cu_decl = DataFrame(Variable = "Cu (declusterizado)",
X̄ = mean(samples, :CU, s),
S² = var(samples, :CU, s),
P10 = quantile(samples, :CU, 0.1, s),
P50 = quantile(samples, :CU, 0.5, s),
P90 = quantile(samples, :CU, 0.9, s))
# Razão das médias (%)
Xᵣ = (Cu_decl.X̄ / Cu_clus.X̄)[] * 100
# Concatenação dos sumários
[Cu_clus
Cu_decl]
end
# ╔═╡ c6710e72-400c-4e90-94e5-fd48b62b088a
begin
# Cálculo de histogram clusterizado de Cu
hist_clus = fit(Histogram, samples[:CU], nbins = 30)
# Cálculo do histograma declusterizado de Cu
hist_decl = EmpiricalHistogram(samples, :CU, s, nbins = 30)
# Visualização dos histogramas
plot(Statistics.normalize(hist_clus),
seriestype = :step,
normed = true,
color = :brown,
label = "Clusterizado",
xlabel = "Cu (%)",
ylabel = "PDF")
plot!(hist_decl,
color = :green,
legend = true,
label = "Declusterizado")
end
# ╔═╡ 32a075ee-e853-4bb3-8eff-44543b6db0d5
md"""
Nota-se que a média declusterizada representa $(round(Xᵣ, digits=2)) % da média original. Ou seja, há uma diferença de $(round((100-Xᵣ), digits=2)) % de Cu entre a média original e a média declusterizada.
"""
# ╔═╡ b02263dc-280a-40b4-be1e-9c3b6873e153
md"""
### 5. Variografia
Na etapa de variografia encontramos uma função que descreve o comportamento espacial da nossa variável de interesse (Cu). É importante ressaltar que, no nosso contexto, essa função é **anisotrópica**, sendo sensível à direção, mas insensível ao sentido. A **função variograma** é a função utilizada na Krigagem:
```math
\gamma(h) = \frac{1}{2n} \sum_{i=1}^{n} [Z(x_i) - Z(x_i + h)]^2
```
onde no nosso caso específico, a variável de interesse $Z$ é o teor de Cu.
Para encontrarmos essa função, devemos realizar duas etapas principais:
- Cálculo de variogramas experimentais
- Modelagem dos variogramas experimentais
Ao final, teremos em mãos um modelo de variograma representativo da continuidade espacial do Cu e que será utilizado como entrada na estimativa por Krigagem.
"""
# ╔═╡ c0dd02dd-9b27-4d10-9ffb-a06ceb4ee1fa
md"""
##### Cálculo de variogramas experimentais
Podemos calcular variogramas experimentais (direcionais) para diversas direções no espaço. Para o cálculo de um variograma experimental direcional, devemos definir alguns parâmetros (Figura 3):
- Direção (azimute/mergulho)
- Tamanho do passo
- Largura da banda
"""
# ╔═╡ 23609999-582e-4226-aa54-2d99ca1a931e
html"""
<p align="center">
<img src="https://i.postimg.cc/vHmM45Qh/bandwidth.png">
</p>
<p align="center">
<b>Figura 3</b>: Parâmetros para o cálculo de um variograma experimental direcional.
</p>
"""
# ╔═╡ 2e859532-d3d1-4d31-bae6-cb08f3cf40f3
md"""
##### Modelagem de variogramas experimentais
Como os variogramas experimentais só são calculados para distâncias (ou lags) específicos, é necessário o ajuste de um **modelo matemático contínuo** (Figura 4), de modo que saberemos o valor do variograma (γ) para qualquer distância entre pares de amostras (h).
"""
# ╔═╡ afc66878-f1e7-4c76-8eab-51625f2e9a0d
html"""
<p align="center">
<img src="https://i.postimg.cc/C5jFPWmr/variofit.jpg">
</p>
<p align="center">
<b>Figura 4</b>: Exemplo de um variograma experimental (esquerda) ajustado por um modelo teórico (direita).
</p>
"""
# ╔═╡ d9c9b259-e09a-4571-85bf-844a881e8251
md"""
Os modelos teóricos mais utilizados na indústria são:
- Modelo Esférico
- Modelo Gaussiano
- Modelo Exponencial
Os modelos teóricos de variograma apresentam basicamente três parâmetros (Figura 7):
- Efeito Pepita ($c_o$)
- Contribuição ($c_i$)
- Alcance ($a_i$)
"""
# ╔═╡ c2af3d54-377f-4d52-98f9-cfae89769950
html"""
<p align="center">
<img src="https://i.postimg.cc/dtYQkVVb/varioparams.png" alt="Figura_07">
</p>
<p align="center">
<b>Figura 7</b>: Propriedades do modelo de variograma.
</p>
"""
# ╔═╡ c3a0dfb3-27e5-4d9a-82e5-f722a513b788
md"""
#### Fluxo da variografia 3D
Em seguida ilustramos o fluxo de trabalho para a obtenção do modelo de variograma 3D de Cu. Em cada etapa, listamos os principais parâmetros encontrados.
1. **Variograma down hole** (ao longo do furo)
- Efeito pepita e as contribuições das estruturas
2. **Variograma azimute**
- Azimute de maior continuidade
- Primeira rotação do variograma (eixo Z)
3. **Variograma primário**
- Dip de maior continuidade, fixando-se o azimute
- Segunda rotação do variograma (eixo X)
- Alcance da direção (azimute + dip) de maior continuidade (Y)
4. **Variograma secundário**
- Terceira rotação do variograma (eixo Y)
- Alcance da direção de continuidade intermediária (X)
5. **Variograma terciário**
- Alcance da direção de menor continuidade (Z)
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