Bài viết trình bày các nội dung lọc trường địa vật lý; đặc trưng trường địa vật lý và phương pháp xác định; phát hiện tín hiệu yếu; xử lý tổng hợp các tín hiệu địa vật lý; hệ tự động xử lý số liệu địa vật lý. Để nắm chi tiết nội dung kiến thức mời các bạn cùng tham khảo bài viết.
Đ ỊA V Ậ T LỶ S a n d v v e ll, D T , S m ith w H F., 20 09 G lo b a l m a r in e g r a v itv S m ith , w H F., fro m S a n d v v e ll s a te llit e D T., f r o m r e t r a c k e d G e o s a t a n d ER S-1 a ltim e tr y : R id g e S e g m e n ta - phy a ltim e tr y tio n v e r s u s s p r e a d i n g r a te Ị o u r n a l o f G e o p h y s ic s R esearch 114, S c ie n c e V o l 7 :1 -1 743 1997 G lo b a l s e a ílo o r to p o g r a and s h ip d e p th s o u n d in g s , B 01411, d o i :1 /2 0 J B 0 0 Xử lý số liệu địa vật lý Lê Hải An T r n g Đ i h ọ c M ỏ - Đ ịa c h ấ t Giới thiệu Các p hư ơng pháp địa vật lý khảo sát trường địa vật lý đối tượng địa chất, trường đ ó tổng, gồm thành phẩn đ ón g góp nhiều đ ối tượng, chúng tạo trường đ o thời đ iểm j hay điểm j đ ó F = ĩn=o fị có m ột đối tượng cụ đ ó I = k quan tâm đối tượng khác I * k nhiễu F — f k + £i*k fị k h ô n g g ia n cũ n g n hư tương quan giữ a trường địa vật lý v i (4) gradient trường H ìn h d n g trường địa vật lý biểu diễn biến đ ổ i không gian hay theo thời gian giá trị trường Đ ế đánh giá khác biệt v ể hình d ạn g trường địa vật lý thường d ù n g phép phân tích phổ M ối quan hệ phơ F((0 ) hàm F(t) đ ợ c th ế qua tích phân Fourier: N hiệm vụ xử lý s ố liệu địa vật lý (1) xác định F (t)= ^ Í ^ F (c o )e ^ d c o có m ặt phần trường có ích, tín hiệu có ích hay dị thường từ, điện, trọng lực, xạ, nhiệt, V.V liên quan T rư ờng địa vật lý có tính quy luật tính ngẫu nhiên đ ợ c xác định qua (1) đặc trưng thống kê n h kỳ v ọ n g toán, m od, m edian, p hư ơn g sai, đ ộ lệch tâm, h ệ SỐ biến thiên, v.v (2) đặc trưng liên kết n h hàm tự tương quan, hàm tương quan C húng đ ợ c sử d ụ n g đ ể đánh giá độ liên kết tín hiệu , xác đ ịn h đ ờng p hư ơn g dị thư ờng đánh đến đối tượng địa chất cẩn khảo sát thân giá ti SỐ tín hiệu nhiễu quặng, khối m agm a, túi nước, vỉa dầu khí, vòm nâng, đới sụt lún, đứt gãy phá h ủy kiến tạo N hiễu Lọc trường địa vật lý thường f k bóc tách khỏi giá trị trường quan sát (2) hạn c h ế tối đa nhiễu fN = Xi*k f Trong Địa vật lý, tín h iệu có ích có th ế són g phàn xạ m ột lần, són g khúc xạ từ ranh giới địa chất hay dị có hai n g u n gốc: (1) n gu ổn g ốc địa chât sóng mặt, són g phản xạ nhiều lần, v.v (2) n guồn gốc không địa châ't n hư nhiễu vi địa chấn, biến thiên từ n gày đêm , sai s ố quan sát, v v Xử lý SỔ liệu địa vật lý phát triển từ nửa đẩu th ế kỳ 20 với thuật toán đơn giản, với nhừng cơng cụ tốn học m ột thập niên trở lại đây, với n hững phát triển khoa học công nghệ v ể ch ế tạo thiết bị địa vật lý ghi số, m áy tính, phẩn mềm, v v cho p hép xử lý s ố liệu địa vật lý nhanh, xác, nâng cao đáng k ế hiệu khảo sát địa vật lý v ể đ ộ tin cậy, chiểu sâu nghiên cứu, độ phân giải cách thê kết địa vật lý Đặc trưng trường địa vật lý phương pháp xác định T rong xử lý s ố liệu địa vật lý, bốn đặc trưng trường địa vật lý đ ợ c n ghiên cứu (1) hình d n g h ay p h ổ tẩn số, (2) đặc trưng thống kê, (3) đ ặc trưng tương quan trường T rong x lý s ố liệu địa vật lý, đ ê hạn c h ế nhiễu p h ân chia trường thành nhiều thành phẩn liên quan đ ến đối tượng khác nhau, ngư ời ta sử d ụng p h ép lọc trường dựa khác biệt tín h iệu n h iễu v ề hình d ạng p h ổ tẩn số, đặc trưng th ố n g kê tính chất liên kết trường, v v Quá trình lọc trường đư ợc thực m iền thời g ia n m iền tần số C ó n h iều lọc khác đư ợc sử d ụn g dựa o chi tiêu phân chia thành: (1) lọc tối ưu bao g m b ộ lọc VViener - K olm ogorov lọc lượng; (2) lọc không tối ưu bao gồm lọc entropi lọc đa thức; (3) lọc thích nghi bao gồm lọc n ăn g lư ợ n g thích nghi, lọc đa thức thích nghi b ộ lọc thích nghi với cửa số són g hổi quy; (4) lọc tẩn s ố truyền thống không tối ưu bao gồm lọc tần thâp, lọc tẩn cao, lọc dải; (5) lọc giải tích bao gồm lọc Buttervvorth [H l] co=l -h 0)2v, lọc C hebyshev; (6) lọc tuyến tính m iền khơng gian bao gồm thuật tốn trung bình trường, thuật toán nâng hạ trường 744 BÁCH KHO A T H Ư Đ ỊA CHÁT Phát tín hiệu yếu T rong Đ ịa vật lý, rât n h iề u trường d ị th n g liê n q u an đ ến đ ố i tư ợ n g cẩn k h ảo sát có b iên đ ộ xấp xỉ h oặc ch í n h ỏ b iên đ ộ loại n h iễu Đ ể p h át h iện d ị th n g n ày cần p hải xử lý SỐ liệu g cụ tốn học xác s't th ố n g kê, th ố n g k ê tốn học, th ốn g kê m tả, hàm n g ẫ u n h iên , lu ận giải B ayes, logic m ờ, m n g n eu ron , v v Các thuật toán lọc th ốn g kê g m p h n g pháp xác su ất n gư ợc, p h n g pháp liên kết giữ a tuyến, p h n g pháp lọc thích n gh i tự điểu chỉnh Trí tuệ nhân tạo bao g ổ m m ạn g n euron, giải thuật di truyền, logic m ò cũ n g đ ợ c sử d ụ n g k hoản g m ột thập n iên g ần đ ây đ ể n ân g cao h iệu xử lý SỐ liệu địa vật lý, đặc biệt xử lý số liệu địa chân s ố liệu địa vật lý đ o giến g khoan Xử lý tổng hợp tín hiệu địa vật lý V iệc p h ân tách phát h iện tín h iệu n h iễu toán địa vật lý chi đặt n hiệm vụ phát h iện m ột loại đ ố i tư ợ n g địa chất cụ th ể lớp k h ôn g liên quan vớ i đ ố i tư ợ n g khảo sát T uy n hiên, n h iệm v ụ lớn đ ặt ch o khào sát địa vật lý phải p hát h iện đ ổ n g th òi n h iều đối tư ợ n g khác D o m phải k hảo sát b ằn g tổ h ợ p n h iều p h n g p háp khác n hau, m ỗi p h n g pháp có ưu t h ế tron g v iệc phát h iện n h ữ n g loại đối tư ợ n g nhât đ ịn h u t h ế đ ố i v i đ ố i tượng khác Đ ặc thù toán n gư ợ c địa vật lý toán đa trị, đ ế có th ể đ ịn h n g h iệm m ột cách tin cậy đ a v ề toán đ o n trị đ òi h ỏi p h ân tích tổn g hợp sô' liệu địa vật lý tuân thủ theo n g u y ê n tắc co g m bước chu trình sau: (1) xây dự ng m hình trường đặt n hiệm vụ nhận dạng, (2) ớc lư ợc đặc trưng thốn g kê, (3) chọn thuật toán xử lý s ố liệu thực h iện trình x lý, (4) đ ịn h nghiệm v ề tổn đ ối tượng, (5) đánh giá chất lư ợ n g xử lý Hình Đặc trưng tần số lọc Butterworth GEOIMAGE ch u yên xử lý tài liệu địa vật lý hàng không m ặt đất với phần m ểm Intrepid, G eosoít, ERMapper, Geom atica, ArcGIS, M ap ln ío [H.3] Máy chù cài tiện ích phần m ềm Omega Hình Sơ đồ hệ thống xừ lý số liệu địa vật lý (VVestem Geco) Xử lý tổ n g h ợ p tín h iệu đ ịa vật lý sừ d ụ n g th u ật toán n h ận d n g có m ẫu chuẩn đ ể xác đ ịn h ch ất đ ịa chất đ ố i tư ợ n g cẩn n g h iê n u d ự a sở so sá n h đ ặc trư n g trư n g địa v ậ t lý xác đ ịn h đ ợ c đ ố i tư ợ n g ch u ẩ n b iết đ ợ c chất địa chất v i trường đ ịa v ật lý quan sát đư ợc Các thu ật toán k h oản g cách ch u n g, thuật toán K trung bình, thuật tốn p hân loại theo vector trung b ình đ ợ c sử d ụ n g rộn g rãi x lý s ố liệu địa vật lý n hằm p hân loại trường địa vật lý đ ể nhận d ạn g đ ố i tư ợng địa chất Hệ tự động xử lý số liệu địa vật lý H iện tại, trung tâm xử lý s ố liệ u địa vật lý, côn g ty d ịch vụ đ ợ c trang bị h ệ thốn g tự đ ộ n g xử lý s ố liệu địa vật lý b ao g m phần n g phần m ềm ch u y ên d ụ n g [H.2] Hình Tài liệu đo từ hàng không trước (rất nhiễu, sọc dọc) sau xử lý (đã loại bỏ nhiễu, hình ảnh rõ nét cỏ độ phân giải tốt hơn) Đ ỊA V Ậ T LÝ ION sử d ụn g công n ghệ GXT thiết k ế tham s ố khảo sát, đ o ghi quy trình xử lý tài liệu địa vật lý biến mặt đâ't Halliburton cung cấp giải pháp xừ lý tài liệu địa chân hoàn chinh qua tập hợp m ođun phẩn m ềm ProMAX®, bao gồm ProM AX® MVA™, ProM AX® 3DPSDM , ProM AX® VSP, ProM AX® 4D, ProM AGIC® Server SeisSpace® [H.4] 745 VVesternGeco cu n g cấp giải p háp toàn d iện O m ega x lý tài liệu đ o đ iện từ, hệ th ố n g xử lý tài liệu địa chân, đặc biệt ứ n g d ụ n g thuật toán n h u RTM, 3D GSM P, A d a p tiv e Beam , VVEM P etroleu m G eo-S ervice cu n g cấp giải pháp G eoStream er GS ch o p h ép loại b ỏ đ iểm "ma" đ o gh i xử lý tài liệu địa chấn b iển với thuật toán x lý m ới hyperB eam , hyperQ C , G eoStream er-en han ced 3D SRME Hình Sử dụng thuật tốn khác xừ lý dịch chuyền tài liệu địa chấn Thuật tốn Kirchhoff vá thuật tốn dịch chuyển phương trình sóng (WEM) — R o b in s o n Tài liêu tham khảo T C la e r b o u t J F, 1976 F u n d a m e n ta ls E A and A E_n g le ĩv o o d Analysis of G e o p h y s ic a l P r o c e s s in g M c G r a iv - H i l l N e w Y o rk p g s D a ta T r e i te l C liỳ Ịs , s., 1980 G e o p h y s ic a l S ig n a l M I Ppr e n tiũ c e 11 466 aL N J Hall pgs P h m N ă n g V ũ , 0 X lý s ô ' liệ u đ ị a v ậ t lý T r n g Đ i h ọ c M ô - Đ ị a c h ấ t H N ộ i tr ... xử lý SỐ liệu địa vật lý, đặc biệt xử lý số liệu địa chân s ố liệu địa vật lý đ o giến g khoan Xử lý tổng hợp tín hiệu địa vật lý V iệc p h ân tách phát h iện tín h iệu n h iễu toán địa vật lý. .. g rãi x lý s ố liệu địa vật lý n hằm p hân loại trường địa vật lý đ ể nhận d ạn g đ ố i tư ợng địa chất Hệ tự động xử lý số liệu địa vật lý H iện tại, trung tâm xử lý s ố liệ u địa vật lý, côn... toán xử lý s ố liệu thực h iện trình x lý, (4) đ ịn h nghiệm v ề tổn đ ối tượng, (5) đánh giá chất lư ợ n g xử lý Hình Đặc trưng tần số lọc Butterworth GEOIMAGE ch u yên xử lý tài liệu địa vật lý