Nghiên cứu áp dụng phương pháp khoảng cách tần suất nhận dạng mới trong xử lý phân tích số liệu địa vật lý

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Thị Thu Hiền NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG PHƢƠNG PHÁP KHOẢNG CÁCH –TẦN SUẤT – NHẬN DẠNG MỚI TRONG XỬ LÝ- PHÂN TÍCH SỐ LIỆU ĐỊA VẬT LÝ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Thị Thu Hiền NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG PHƢƠNG PHÁP KHOẢNG CÁCH – TẦN SUẤT – NHẬN DẠNG MỚI TRONG XỬ LÝ- PHÂN TÍCH SỐ LIỆU ĐỊA VẬT LÝ Chuyên ngành: Vật lý địa cầu Mã số: 60440111 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học PGS.TS.VÕ THANH QUỲNH Hà Nội - 2016 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, trước tiên, với lòng kính trọng biết ơn sâu sắc, xin gửi lời cảm ơn tới PGS.TS Võ Thanh Quỳnh - người thầy trực tiếp hướng dẫn khoa học bảo suốt trình thực đề tài Tôi xin gửi lời cảm ơn tới ThS Nguyễn Viết Đạt người tận tình giúp đỡ suốt trình làm luận văn Tôi chân thành cảm ơn thầy cô Bộ môn Vật lý Địa cầu – Trường Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội trang bị kiến thức có đóng góp quý báu để hoàn thành luận văn Cuối cho phép bày tỏ lòng biết ơn vô hạn tới gia đình bạn bè, người quan tâm, động viên chỗ dựa tinh thần vững thời khắc khó khăn Do điều kiện thời gian trình độ nên luận văn không tránh khỏi thiếu sót, mong nhận góp ý quý báu thầy cô bạn Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 16 tháng năm 2016 Học viên Nguyễn Thị Thu Hiền MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1.CƠ SỞ LÝ THUYẾT XỬ LÝ TỔ HỢP SỐ LIỆU ĐỊA VẬT LÝ 10 1.1 Lý thuyết xử lý tổ hợp số liệu Địa Vật lý 10 1.1.1 Xây dựng mô hình xác định phương pháp 10 1.1.2 Ước lượng đánh giá đặc trưng đối tượng chuẩn Error! Bookmark not defined 1.1.3 Chọn thuật toán xử lý Error! Bookmark not defined 1.1.4 Định nghiệm tồn đối tượng Error! Bookmark not defined 1.1.5 Đánh giá chất lượng xử lý Error! Bookmark not defined 1.2 Lý thuyết thuật toán nhận dạng Error! Bookmark not defined 1.2.1 Các thuật toán nhận dạng có mẫu chuẩn Error! Bookmark not defined 1.2.2 Các thuật toán nhận dạng mẫu chuẩn Error! Bookmark not defined CHƢƠNG 2.HỆ PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TÀI LIỆU ĐỊA VẬT LÝ MÁY BAY ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 2.1 Các phƣơng pháp phân tích tài liệu địa vật lý máy bay Error! Bookmark not defined 2.1.1 Các phương pháp tách trường Error! Bookmark not defined 2.1.2 Nhóm phương pháp thống kê nhận dạng Error! Bookmark not defined 2.1.3 Các phương pháp thống kê thực nghiệmError! Bookmark not defined 2.1.4 Một số phương pháp khác Error! Bookmark not defined 2.2 Phƣơng pháp Tần suất - Nhận dạng Error! Bookmark not defined 2.2.1 Nội dung phương pháp phân tích tần suất Error! Bookmark not defined 2.2.2 Phương pháp Tần suất-Nhận dạng Error! Bookmark not defined 2.3 Phƣơng pháp Khoảng cách- Tần suất- Nhận dạng Error! Bookmark not defined 2.3.1 Nội dung phương pháp phân tích khoảng cách khái quát Error! Bookmark not defined 2.3.2 Phương pháp Khoảng cách – Tần suất – Nhận dạng Error! Bookmark not defined CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH THỰC NGHIỆM TRÊN TÀI LIỆU THỰC TẾ VÙNG KHÁNH THƢỢNG ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 3.1 Thông tin khu vực nghiên cứu Error! Bookmark not defined 3.2 Tài liệu thu thập, tính toán khu vực nghiên cứu Error! Bookmark not defined 3.2.1 Tài liệu thu thập khu vực Error! Bookmark not defined 3.2.2 Thực phân tích thử nghiệm phương pháp Khoảng cách - tần suất - nhận dạng Error! Bookmark not defined 3.2.3 Phân tích thử nghiệm với mục tiêu phân định ranh giới địa chất theo tài liệu địa vật lý máy bay Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED TÀI LIỆU THAM KHẢO 11 PHỤ LỤC ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED DANH MỤC HÌNH Hình 2.1.Sơ đồ bước phương pháp phân tích Tần suất – Nhận dạng Error! Bookmark not defined Hình 2.2.Sơ đồ bước thực phân tích theo phương pháp Khoảng cách – Tần suất – Nhận dạng Error! Bookmark not defined Hình 3.1.Vị trí khu vực nghiên cứu Error! Bookmark not defined Hình 3.2.Địa hình khu vực nghiên cứu Error! Bookmark not defined Hình 3.3.Bản đồ hàm lượng Uran Error! Bookmark not defined Hình 3.4.Bản đồ hàm lượng Thori Error! Bookmark not defined Hình 3.5.Bản đồ hàm lượng kali Error! Bookmark not defined Hình 3.6.Bản đồ hàm lượng kênh tổng Error! Bookmark not defined Hình 3.7.Kết phân vùng triển vọng khoáng sản theo đề án bay đo cho khu vực nghiên cứu Error! Bookmark not defined Hình 3.8.Kết phân chia thành tạo địa chất khu vực theo tài liệu địa vật lý máy bay Error! Bookmark not defined Hình 3.9.Vùng chọn để xác định lại ranh giới thành tạo (vùng khoanh màu xanh) Error! Bookmark not defined Hình 3.10.Vị trí lấy đối tượng mẫu để thực phân tích thử nghiệm Error! Bookmark not defined Hình 3.11 Sơ đồ đường đồng mức hệ số đồng dạng thành lập từ kết phân tích Error! Bookmark not defined Hình 3.12 Sơ đồ lớp đường đồng mức lớp phân chia thành tạo ban đầu Error! Bookmark not defined Hình 3.13.Ranh giới thành tạo phân chia theo phương pháp Khoảng cách – Tần Suất – Nhận dạng Error! Bookmark not defined DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1.Tổng hợp tính chất thu thập tính toán khu vực Error! Bookmark not defined Bảng 3.2.Bảng kết Error! Bookmark not defined Bảng 3.3.Bảng kết xếp lại tính chất theo thứ tự giảm dần Error! Bookmark not defined Bảng 3.4.Kết xác định khoảng giá trị đặc trưng tính chất đối tượng mẫu Error! Bookmark not defined Bảng 3.5.Ma trận thông tin đối tượng chuyển đổi khoảng giá trị đặc trung đối tượng mẫu: Error! Bookmark not defined Bảng 3.6.Kết phân tích hệ số đồng dạng cho đối tượng với đối tượng đối tượng mẫu Error! Bookmark not defined Bảng 3.7.Bảng số liệu đối tượng mẫu Error! Bookmark not defined Bảng 3.8.Bảng số liệu đối tượng mẫu Error! Bookmark not defined Bảng 3.9.Bảng trích lược số liệu lưới điểm Error! Bookmark not defined Bảng 3.10.Kết phân tích Khoảng cách – Tần suất – Nhận dạng cho vùng diện tích chọn Error! Bookmark not defined MỞ ĐẦU Địa vật lý hàng không ( Airborne Geophysics) lĩnh vực Địa Vật lý thăm dò, dùng máy bay làm phương tiện để bay đo trường Địa vật lý đất liền thăm dò thềm lục địa, nhằm nghiên cứu thạch – thủy Những kết đạt công tác địa vật lý hàng không nước ta thời gian qua ngày phát huy vai trò hiệu to lớn việc tìm kiếm dự báo khoáng sản có ích Những kết đạt công tác địa vật lý máy bay nước ta thời gian qua có hiệu to lớn việc tham gia giải nhiều nhiệm vụ địa chất quan trọng, đặc biệt việc tìm kiếm dự báo khoáng sản có ích Tuy nhiên, thực tế công tác địa vật lý máy bay bộc lộ số hạn chế, mà chủ yếu khâu xử lý phân tích tài liệu, cần đầu tư nghiên cứu khắc phục, nhằm không ngừng nâng cao hiệu phương pháp.Trong năm gần công tác xử lí phân tích tài liệu địa vật lý máy bay nước ta có bước tiến đáng kể Thông qua đề tài nghiên cứu, số tác giả tiến hành nghiên cứu, phân tích thử nghiệm tài liệu thực tế nhiều phương pháp khác nhau, đáng ý nhóm phương pháp thống kê-nhận dạng thu kết tốt Các phương pháp nhận dạng đóng vai trò quan trọng xử lý, phân tích tài liệu địa vật lý, đặc biệt dạng số liệc có đặc tính phân bố ngẫu nhiên số liệu địa hóa, số liệu phổ gamma v.v… Hiện địa vật lý có nhiều thuật toán nhận dạng đại, tự động hóa hệ phần mềm mạnh chuyên dụng, đáng ý chương trình phân tích phổ-thống kê Giáo sư, Viện sĩ Ni-Ki-Tin đồng đề xuất, xây dựng Tuy nhiên thực tế khối lượng tài liệu số lượng chủng loại thông tin thu đối tượng địa chất ngày lớn Trong số lượng tham số đầu vào chương trình phân tích nhận dạng có thường bị giới hạn Việc sử dụng tổ hợp thông tin khác để tiến hành phân tích nhận dạng nhiều cho kết khác Để nâng cao độ tin cậy phương pháp phân tích nhận dạng có công trình nghiên cứu theo hướng ứng dụng lớp toán đánh giá lựa chọn thông tin để lựa chọn tổ hợp thông tin chất lượng cao trước tiến hành phân tích nhận dạng Phương pháp khoảng cách – tần suất – nhận dạng phương pháp phân tích tài liệu áp dụng mang lại kết khả quan công tác xử lý phân tích tài liệu Địa Vật lý máy bay, nguồn tài liệu đồ sộ phong phú chưa khai thác triệt để nước ta Đề tài luận văn “Nghiên cứu áp dụng phương pháp Khoảng cách– Tần suất – Nhận dạng phân tích- xử lý số liệu Địa vật lý” mà học viên lựa chọn nhằm tìm hiểu, áp dụng phương pháp phân tích tổ hợp tài liệu địa vật lý máy bay góp phần đẩy nhanh nâng cao chất lượng công tác xử lí phân tích tài liệu địa vật lý máy bay Luận văn thực với nhiệm vụ sau: - Tìm hiểu thuật toán phân tích đánh giá lựa chọn thông tin - Tìm hiểu phương pháp phân tích xử lý phân tích số liệu Địa vật lý - Đánh giá, phân tích thử nghiệm phương pháp với tài liệu thực tế vùng Khánh Thượng sở áp dụng bổ sung phương pháp Khoảng cách– Tần suất – Nhận dạng Từ nhiệm vụ trên, luận văn viết với cấu trúc gồm: - Mở đầu - Chương 1: Cơ sở lý thuyết phân tích- xử lý số liệu Địa vật lý - Chương 2: Hệ phương pháp phân tích tài liệu Địa vật lý máy bay - Chương 3: Kết phân tích thực nghiệm tài liệu thực tế vùng Khánh Thượng - Kết luận CHƢƠNG 1.CƠ SỞ LÝ THUYẾT XỬ LÝ TỔ HỢP SỐ LIỆU ĐỊA VẬT LÝ 1.1 Lý thuyết xử lý tổ hợp số liệu Địa Vật lý Xử lí số liệu dựa nhiều loại thông tin khác để giải nhiệm vụ đặt phù hợp với điều kiện kinh tế kĩ thuật cho phép Không riêng địa vật lý mà nhiều lĩnh vực khác sử dụng xử lí tổ hợp liệu để nâng cao chất lượng xử lí Xử lý số liệu Địa vật lý trình phức tạp phụ thuộc vào mục đích nghiên cứu dạng số liệu khác Một cách khái quát phân chia trình theo bước sau: - Xây dựng mô hình xác định phương pháp - Ước lượng đánh giá đặc trưng đối tượng chuẩn - Chọn thuật toán xử lý - Định nghiệm tồn đối tượng cần tìm - Đánh giá chất lượng xử lý 1.1.1 Xây dựng mô hình xác định phƣơng pháp [1] [10] Để xử lý tổ hợp số liệu Địa vật lý người ta chủ yếu sử dụng mô hình thống kê đối tượng khảo sát cần nghiên cứu có vị trí, kích thước, tính chất vật lý trước nên chúng xem đối tượng ngẫu nhiên Mặt khác, trường vật lý đối tượng địa chất tạo thường bị loại nhiễu làm méo nên dấu hiệu trường Địa vật lý khảo sát mang tính ngẫu nhiên Với mô hình để nhiệm vụ lựa chọn phương pháp nhận dạng tương ứng, tiến hành xử lý theo mô hình giải nhiệm vụ toán đặt Hiện công tác xử lý-phân tích số liệu địa vật lý có nhiều phương pháp nhận dạng, chia chúng thành hai nhóm: nhóm phương pháp nhận dạng theo đối tượng chuẩn nhóm phương pháp nhận dạng đối tượng chuẩn Nhóm phương pháp nhận dạng theo đối tượng chuẩn áp dụng biết lớp đối tượng biết đặc trưng thống kê trường địa vật lý lớp đối tượng TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt Thái Hoàng Đan,(2015), Nghiên cứu áp dụng số phương pháp phân tích tài liệu Địa vật lý máy bay tìm kiếm , dự báo triển vọng khoáng sản, Lưu trữ ĐHQGHN Tăng Mười, (1995), Địa vật lý máy báy điều tra Địa vật lý tìm kiếm khoáng sản, Thông tin KHKT Địa chất Hà Nội Tăng Mười, Võ Thanh Quỳnh (1998), Ứng dụng phương pháp phổ gamma hàng không tìm kiếm Uran khoáng sản có ích khác liên quan với phóng xạ, Báo cáo Hội nghị khoa học vật lý hạt nhân ứng dụng, Viện Khoa học Việt Nam, Hà Nội Võ Thanh Quỳnh, Nguyễn Xuân Ngoan, Vũ Tuấn Hùng, (2002), Thành lập chương trình xử lý tài liệu địa vật lý máy bay, Lưu trữ Cục Địa Chất Khoáng Sản Việt Nam Võ Thanh Quỳnh (chủ biên), Nguyễn Xuân Sơn, Nguyễn Văn Phùng (1995), Báo cáo kết bay đo từ - phổ gamma tỉ lệ 1:25.000 vùng Tuy Hòa, Lưu trữ Cục Địa Chất Khoáng Sản Việt Nam Võ Thanh Quỳnh, 2007 Một cách tiếp cận giải toán nhận dạng xử lý, phân tích tài liệu địa vật lý TC Địa chất, A/302 : 76-80 Hà Nội Võ Thanh Quỳnh (2008), “Phương pháp đánh giá phân loại cụm dị thường xử lý phân - tích tài liệu phổ gamma hàng không”, TC Địa chất, A/304:70-75, Hà Nội Võ Thanh Quỳnh, (2008), “Xây dựng phương pháp nhận dạng xử lý tài liệu địa vật lý sở vận dụng kết hợp phương pháp phân tích khoảng cách khái quát phân tích tần suất”, TC Địa chất, A/305: 61-66 Hà Nội Võ Thanh Quỳnh, Nguyễn Xuân Bình, Nguyễn Đức Vinh, (2011): Nghiên cứu hoàn thiện phương pháp Tần suất - Nhận dạng xử lý phân tích số liệu địa vật lý TC Địa chất, A/326: 50-56 10 Võ Thanh Quỳnh, (2012), “Nghiên cứu áp dụng phương pháp nhận dạng đại xử lí – phân tích tài liệu địa vật lý máy bay phục vụ tìm kiếm dự báo triển vọng khoáng sản vùng Tuy Hòa, Đà Lạt, Huế., Phan Thiết”, Lưu trữ ĐHQGHN 11 Quách Văn Thực, (2003), Đề án bay đo từ - phổ gamma tỉ lệ 1/50.000 đo vẽ trọng lựa tỉ lệ 1/100.000 vùng Phan Rang – Nha Trang, Liên đoàn Vật lý địa chất Tài liệu tiếng anh 12 Green A.A (November 1987) Leveling airborne gamma-radiation data using between- channel correlation information, Geophysics, Vol.52, No11 13 Nguyen Xuan Binh, Vo Thanh Quynh, (2015), “Prospect Prediction of Mineral Resources by Applying Two New Methods of Identification Whit Aero-geophysical Data”, VNU Journal of Science: Mathematics-Physics, Vol 31,No1, 129-135 14 Nguyen Viet Dat, Nguyen Xuan Binh, Vo Thanh Quynh, (2015), “Application of the correlation coefficient method in processing and interpreting the aero-gamma spectrum data”, VNU Journal of Science: Mathematics-Physics, Vol 31,No1, 123128