Nghiên cứu áp dụng phương pháp khoảng cách tần suất nhận dạng mới trong xử lý phân tích số liệu địa vật lý 11

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 lịng 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 Tơi xin gửi lời cảm ơn tới ThS Nguyễn Viết Đạt người tận tình giúp đỡ tơi suốt q 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 q báu để tơi hồn thành luận văn Cuối cho phép tơi bày tỏ lịng biết ơn vơ 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 khơng 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 1.1 Lý thuyết xử lý tổ hợp số liệu Địa Vật lý 1.1.1 Xây dựng mơ hình xác định phương pháp 1.1.2 Ước lượng đánh giá đặc trưng đối tượng chuẩn 1.1.3 Chọn thuật toán xử lý 1.1.4 Định nghiệm tồn đối tượng 1.1.5 Đánh giá chất lượng xử lý 1.2 Lý thuyết thuật toán nhận dạng 1.2.1 Các thuật tốn nhận dạng có mẫu chuẩn 1.2.2 Các thuật toán nhận dạng khơng có mẫu chuẩn 11 CHƢƠNG 2.HỆ PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TÀI LIỆU ĐỊA VẬT LÝ MÁY BAY 13 2.1 Các phƣơng pháp phân tích tài liệu địa vật lý máy bay .13 2.1.1 Các phương pháp tách trường 13 2.1.2 Nhóm phương pháp thống kê nhận dạng 13 2.1.3 Các phương pháp thống kê thực nghiệm 14 2.1.4 Một số phương pháp khác 14 2.2 Phƣơng pháp Tần suất - Nhận dạng 15 2.2.1 Nội dung phương pháp phân tích tần suất 15 2.2.2 Phương pháp Tần suất-Nhận dạng 17 2.3 Phƣơng pháp Khoảng cách- Tần suất- Nhận dạng 20 2.3.1 Nội dung phương pháp phân tích khoảng cách khái quát 20 2.3.2 Phương pháp Khoảng cách – Tần suất – Nhận dạng 22 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH THỰC NGHIỆM TRÊN TÀI LIỆU THỰC TẾ VÙNG KHÁNH THƢỢNG 28 3.1 Thông tin khu vực nghiên cứu 28 3.2 Tài liệu thu thập, tính toán khu vực nghiên cứu 30 3.2.1 Tài liệu thu thập khu vực 30 3.2.2 Thực phân tích thử nghiệm phương pháp Khoảng cách - tần suất - nhận dạng 34 3.2.3 Phân tích thử nghiệm với mục tiêu phân định ranh giới địa chất theo tài liệu địa vật lý máy bay 41 KẾT LUẬN 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 PHỤ LỤC 59 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1.Sơ đồ bước phương pháp phân tích Tần suất – Nhận dạng 19 Hình 2.2.Sơ đồ bước thực phân tích theo phương pháp Khoảng cách – Tần suất – Nhận dạng 24 Hình 3.1.Vị trí khu vực nghiên cứu 28 Hình 3.2.Địa hình khu vực nghiên cứu 28 Hình 3.3.Bản đồ hàm lượng Uran 31 Hình 3.4.Bản đồ hàm lượng Thori 31 Hình 3.5.Bản đồ hàm lượng kali 32 Hình 3.6.Bản đồ hàm lượng kênh tổng 32 Hình 3.7.Kết phân vùng triển vọng khống sản theo đề án bay đo cho khu vực nghiên cứu 33 Hình 3.8.Kết phân chia thành tạo địa chất khu vực theo tài liệu địa vật lý máy bay 42 Hình 3.9.Vùng chọn để xác định lại ranh giới thành tạo (vùng khoanh màu xanh) 43 Hình 3.10.Vị trí lấy đối tượng mẫu để thực phân tích thử nghiệm 43 Hình 3.11 Sơ đồ đường đồng mức hệ số đồng dạng thành lập từ kết phân tích 53 Hình 3.12 Sơ đồ lớp đường đồng mức lớp phân chia thành tạo ban đầu 53 Hình 3.13.Ranh giới thành tạo phân chia theo phương pháp Khoảng cách – Tần Suất – Nhận dạng 54 DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1.Tổng hợp tính chất thu thập tính tốn khu vực 34 Bảng 3.2.Bảng kết 35 Bảng 3.3.Bảng kết xếp lại tính chất theo thứ tự giảm dần 36 Bảng 3.4.Kết xác định khoảng giá trị đặc trưng tính chất đối tượng mẫu 37 Bảng 3.5.Ma trận thông tin đối tượng chuyển đổi khoảng giá trị đặc trung đối tượng mẫu: 38 Bảng 3.6.Kết phân tích hệ số đồng dạng cho đối tượng với đối tượng đối tượng mẫu 40 Bảng 3.7.Bảng số liệu đối tượng mẫu 44 Bảng 3.8.Bảng số liệu đối tượng mẫu 46 Bảng 3.9.Bảng trích lược số liệu lưới điểm 51 Bảng 3.10.Kết phân tích Khoảng cách – Tần suất – Nhận dạng cho vùng diện tích chọn 52 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 khống 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 khống 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 cơng 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 trị 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 tốn 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 cơng trình nghiên cứu theo hướng ứng dụng lớp tốn đánh giá lựa chọn thơng 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 cơng 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 cơng tác xử lí phân tích tài liệu địa vật lý máy bay Luận văn thực với nhiệm vụ sau: - Tìm hiểu thuật tốn phân tích đánh giá lựa chọn thơng 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 q trình phức tạp phụ thuộc vào mục đích nghiên cứu dạng số liệu khác Một cách khái qt phân chia q 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 mơ hình xác định phƣơng pháp [1] [10] Để xử lý tổ hợp số liệu Địa vật lý người ta chủ yếu sử dụng mơ hình thống kê đối tượng khảo sát cần nghiên cứu có vị trí, kích thước, tính chất vật lý khơng biết 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 mơ hình để nhiệm vụ lựa chọn phương pháp nhận dạng tương ứng, tiến hành xử lý theo mơ hình giải nhiệm vụ toán đặt Hiện cơng 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 khơng có 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 Phụ lục 3: Bảng kết ma trận thông tin đối tượng U T K h 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 67 Phụ lục 4: Bảng kết ma trận thông tin đối tượng U T K h 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 70 Phụ lục 5: Bảng kết ma trận thông tin đối tượng U T K h 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 73 Phụ lục 6: Bảng kết ma trận thông tin đối tượng U T K h 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 76 Phụ lục : Bảng kết ma trận thông tin đối tượng U T K h 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 79 ... 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: 6044 0111 LUẬN VĂN THẠC SĨ... 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 cơng tác xử lý phân tích tài liệu Địa Vật lý máy bay,... Phƣơng pháp Tần suất - Nhận dạng 15 2.2.1 Nội dung phương pháp phân tích tần suất 15 2.2.2 Phương pháp Tần suất- Nhận dạng 17 2.3 Phƣơng pháp Khoảng cách- Tần suất- Nhận dạng