Παράρτημα Δ: Βασικά στοιχεία Διαγραμμάτων μεταβλητότητας (Variograms) Εικόνα Δ-1: Τα πειραματικά διαγράμματα μεταβλητότητας σε μία συγκεκριμένη διεύθυνση, μαζί με το γραμμικό μοντέλο που προέκυψε ως το βέλτιστο για την προσαρμογή τους, των ποσοστών των τριών ζωνών των φασμάτων Raman της ακτινοβολημένης περιοχής στα 266nm. Το διάγραμμα μεταβλητότητας ενός συνόλου μετρήσεων μας δείχνει το πόσο γρήγορα μεταβάλλονται οι τιμές κατά μέσο όρο. Πρόκειται για μία στατιστική εκτίμηση της επιφανειακής τραχύτητας των μετρήσεων. Το διάγραμμα μεταβλητότητας, είναι συνάρτηση ενός διανύσματος διαχωρισμού, το οποίο περιλαμβάνει την απόσταση <strong>και</strong> την διεύθυνση μεταξύ δύο σημείων, δηλαδή πρόκειται για συνάρ- XI
τηση του Δx αλλά <strong>και</strong> του Δy. Από την συνάρτηση ενός διαγράμματος μεταβλητότητας παράγεται η μέση ανομοιότητα μεταξύ δύο σημείων που χωρίζονται από ένα προκαθορισμένο διάνυσμα διαχωρισμού (η ανομοιότητα μετριέται από το τετράγωνο της διαφοράς μεταξύ των Z τιμών της υπό εξέταση ιδιότητας). Ο μαθηματικός ορισμός του διαγράμματος μεταβλητότητας δίνεται από τον γενικό τύπο: 2 ( x, y) Z x x, y y Z x, y 2 Όπου Z(x,y), η τιμή της ιδιότητας υπό εξέταση στο σημείο (x,y) <strong>και</strong> ε[] ο τελεστής του στατιστικού εκτιμητή. Η συνάρτηση 2γ(Δx,Δy) είναι το διάγραμμα μεταβλητότητας, το οποίο επισημαίνουμε ξανά είναι συνάρτηση της διαφοράς μεταξύ των σημείων (Δx,Δy) <strong>και</strong> όχι των συγκεκριμένων θέσεων τους (x,y). Ο παραπάνω μαθηματικός ορισμός είναι πολύ διευκρινιστικός για την έννοια των διαγραμμάτων μεταβλητότητας, αλλά δεν είναι εύκολο να εφαρμοστεί στη πράξη. Ας θεωρήσουμε ένα σύνολο n δεδομένων: {(x 1 ,y 1 ,z 1 ),(x 2 ,y 2 ,z 2 ),…,(x n ,y n ,z n )}, όπου (x i ,y i ) η θέση της μέτρησης i, <strong>και</strong> z i η τιμή της συγκεκριμένης μέτρησης. Υπάρχουν n(n-1)/2 ζευγάρια που προκύπτουν από τον συνδυασμό των n μετρήσεων. Για κάθε ένα από αυτά τα ζευγάρια πρέπει να υπολογιστεί το αντίστοιχο διάνυσμα διαχωρισμού: x , y x x , y y i, j i, j i j i j Όταν θέλουμε να βρούμε το διάγραμμα μεταβλητότητας για ένα συγκεκριμένο διάνυσμα διαχωρισμού, (Δx,Δy), χρησιμοποιούμε όλα εκείνα τα ζευγάρια των οποίων τα διανύσματα διαχωρισμού τους προσεγγίζουν την συγκεκριμένη διαφορά: x , y x, y i, j i, j Όλα τα ζευγάρια που ικανοποιούν την παραπάνω προϋπόθεση συνιστούν ένα Ν(Δx,Δy) τον αριθμό σύνολο: S x, y i, j | x , y x, y i, j i, j Για να προσδιορίσουμε το διάγραμμα μεταβλητότητας από τις πειραματικές μετρήσεις χρησιμοποιούμε τον τύπο του Πειραματικού διαγράμματος μεταβλητότητας: XII