Nghiên cứu áp dụng phương pháp tần suất nhận dạng mới phục vụ dự báo khoáng sản theo tài liệu địa vật lý máy bay 11

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Phạm Bảo Chi NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG PHƢƠNG PHÁP TẦN SUẤT – NHẬN DẠNG MỚI PHỤC VỤ DỰ BÁO KHOÁNG SẢN THEO TÀI LIỆU ĐỊA VẬT LÝ MÁY BAY LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Phạm Bảo Chi NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG PHƢƠNG PHÁP TẦN SUẤT – NHẬN DẠNG MỚI PHỤC VỤ DỰ BÁO KHOÁNG SẢN THEO TÀI LIỆU ĐỊA VẬT LÝ MÁY BAY 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 - 2015 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 q 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 Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Hiệu trưởng, thầy khoa Tốn – Lý – Tin, Trường Đại học Tây Bắc tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành tốt nhiệm vụ 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 tơi khơng tránh khỏi thiếu sót, mong nhận góp ý q báu thầy bạn Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 07 tháng 12 năm 2015 Học viên Phạm Bảo Chi MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT NHẬN DẠNG 1.1 Lý thuyết xử lí tổ hợp số liệu 1.1.1 Các yêu cầu sử dụng tổ hợp số liệu xử lí 1.1.2 Lựa chọn tổ hợp số liệu 1.2 Mẫu đặc trưng thống kê số liệu địa vật lý 1.2.1 Số liệu đo mẫu ngẫu nhiên 1.2.2 Hàm mật độ xác suất 1.2.3 Một số hàm phân phối lý thuyết 1.3 Các thuật toán nhận dạng 1.3.1 Mẫu chuẩn đặc điểm đặc trưng sử dụng mẫu chuẩn nhận dạng 1.3.2 Các thuật tốn nhận dạng có mẫu chuẩn 10 1.3.3 Các thuật tốn nhận dạng khơng có mẫu chuẩn 14 1.3.4 Quyết định tồn đối tượng đánh giá chất lượng xử lí 15 CHƢƠNG 2: MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH NHẬN DẠNG MỚI TRONG TÌM KIẾM, DỰ BÁO KHỐNG SẢN THEO TÀI LIỆU ĐỊA VẬT LÝ MÁY BAY 17 2.1 Các bước phân tích tài liệu địa vật lý máy bay tìm kiếm dự báo triển vọng khoáng sản 17 2.2 Phương pháp đánh giá phân loại cụm dị thường 18 2.3 Phương pháp Tần suất – Nhận dạng 20 2.3.1 Phương pháp phân tích tần suất 20 2.3.2 Phương pháp Tần suất – Nhận dạng 22 2.3.3 Hoàn thiện mở rộng pham vi áp dụng phương pháp Tần suất – Nhận dạng 23 2.4 Phương pháp Khoảng cách – Tần suất – Nhận dạng 26 2.4.1 Xây dựng ma trận thông tin đối mẫu 27 2.4.2 Đánh giá lựa chọn tổ hợp thông tin 27 2.4.3 Phân tích đối sánh xác định đối tượng đồng dạng 29 2.4.4 Hoàn thiện mở rộng phạm vi áp dụng phương pháp Khoảng cách – Tần suất – Nhận dạng 29 CHƢƠNG KẾT QUẢ PHÂN TÍCH THỰC NGHIỆM TRÊN TÀI LIỆU THỰC TẾ VÙNG NINH THUẬN 33 3.1 Phương pháp Tần suất – Nhận dạng khả ứng dụng 33 3.2 Tài liệu thu thập, tính tốn khu vực nghiên cứu 34 3.2.1 Vị trí địa lí khu vực nghiên cứu 34 3.2.2 Tài liệu Địa vật lý máy bay khu vực nghiên cứu 35 3.3 Phân tích thử nghiệm 38 3.3.1 Phân tích thử nghiệm theo phương án 38 3.3.2 Thực phân tích thử nghiệm phương pháp Tần suất – Nhận dạng 43 3.4 Kết nhận xét 50 3.4.1 Nhận xét kết thực theo phương án 50 3.4.2 Nhận xét kết thực phân tích theo phương pháp Tần suất – Nhận dạng 51 KẾT LUẬN 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Sơ đồ bước thực chương trình 26 Hình 3.1 Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu 34 Hình 3.2 Bản đồ hàm lượng Uran 35 Hình 3.3 Bản đồ hàm lượng Thori 36 Hình 3.4 Bản đồ hàm lượng Kali 36 Hình 3.5 Bản đồ hàm lượng kênh tổng 37 Hình 3.6 Kết phân vùng triển vọng khoáng sản theo đề án bay đo cho khu vực nghiên cứu 38 Hình 3.7 Sơ đồ diện tích triển vọng khống sản khu vực theo kết đề án bay đo 44 Hình 3.8 Sơ đồ vị trí đối tượng mẫu 45 Hình 3.9 Sơ đồ đường đồng mức hệ số đồng dạng với vùng 08 theo kết phân tích Tần suất- Nhận dạng 48 Hình 3.10 Đường biên xác định dựa theo sơ đồ đường đồng mức hệ số tỷ lệ 49 Hình 3.11 Kết khoanh định lại biên vùng triển vọng khoáng sản .50 DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Khoảng giá trị đặc trưng đối tượng mẫu…………………………… 37 Bảng 3.2 Ma trận thông tin đối tượng mẫu ………………………………… 37 Bảng 3.3 Giá trị tỷ trọng thông tin xếp giảm dần……………………………… 38 Bảng 3.4 Giá trị tỷ trọng cho m tính chất đầu……………………………………… 39 Bảng 3.5 Ma trận thông tin đối tượng đối sánh………………………… .39 Bảng 3.6 Kết phân tích số đồng dạng đối tượng đối sánh… …… 43 Bảng 3.7 Kết phân tích cho đối tượng mẫu…………………………….……48 Bảng 3.8 Bảng tóm tắt kết phân tích Tần suất–Nhận dạng cho vùng 08 49 MỞ ĐẦU Công tác đo bay địa vật lý nước ta bắt đầu đẩy mạnh khoảng thập niên gần Những kết đạt thời gian qua khẳng định vai trị hiệu to lớn cơng tác địa vật lý máy bay việc tham gia giải nhiệm vụ địa chất quan trọng, đặc biệt việc tìm kiếm dự báo triển vọng khống sản Tuy nhiên thực tế cơng tác địa vật lý máy bay tồn số hạn chế mà chủ yếu nội dung xử lý – phân tích tài liệu cần đầu tư nghiên cứu để không ngừng nâng cao hiệu Nguồn tài liệu phương pháp địa vật lý máy bay phong phú, khối lượng tài liệu địa vật lý máy bay nước ta lớn Xử lí, phân tích tài liệu, khai thác triệt để thông tin nguồn tài liệu phong phú phục vụ công tác điều tra địa chất tìm kiếm khống sản nhiệm vụ quan trọng Trong công tác xử lý – phân tích tài liệu địa vật lý máy bay phục vụ giải đốn địa chất, tìm kiếm dựa báo triển vọng khoáng sản, người ta sử dụng tổ hợp nhiều phương pháp khác nhóm phương pháp thống kê - nhận dạng áp dụng rộng rãi có hiệu cao Tuy nhiên, tiến hành phương pháp phân tích nhận dạng loại tài liệu địa vật lý nước ta gặp số hạn chế định cần phải nghiên cứu khắc phục Do khối lượng tài liệu chủng loại thông tin thu đối tượng địa chất lớn ngày nhiều, số lượng tham số đầu vào cho chương trình phương pháp 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 Mặt khác, kể số lượng tham số đầu vào chương trình phân tích nhận dạng mở rộng việc sử dụng đồng thời tất loại thơng tin có để phân tích nhận dạng kết mang lại có độ tin cậy khơng cao so với kết việc sử dụng tổ hợp thơng tin định có chất lượng cao Rõ ràng, việc sử dụng thông tin thiếu độ tin cậy không mang lại hiệu mà cịn làm nhịa thơng tin quan trọng khác, gây nên nhận biết sai lệch đối tượng nghiên cứu Để nâng cao độ tin cậy phương pháp phân tích nhận dạng có cơng trình nghiên cứu theo hướng ứng dụng tốn đánh giá lựa chọn thơng tin để tìm tổ hợp thơng tin có chất lượng tốt trước tiến hành phân tích nhận dạng Bên cạnh nhà địa vật lý Việt Nam nghiên cứu xây dựng đưa vào áp dụng có hiệu số phương pháp phân tích có phương pháp phân tích Tần suất – Nhận dạng nhóm tác giả PGS.TS.Võ Thanh Quỳnh nnk đề xuất xây dựng Đề tài luận văn “Nghiên cứu áp dụng phương pháp Tần suất – Nhận dạng phục vụ dự báo khoáng sản theo tài liệu địa vật lý máy bay” mà học viên lựa chọn nhằm tìm hiểu, áp dụng phương pháp phân tích tổ hợp tài liệu địa vật lý máy bay tìm kiếm dự báo triển vọng khống sản 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 tài liệu địa vật lý máy bay tìm kiếm, dự báo triển vọng khống sản - Đánh giá, dự báo triển vọng khoáng sản cho vùng Nhị Hà sở áp dụng bổ sung phương pháp Tần suất – Nhận dạng Từ nhiệm vụ trên, luận văn viết với cấu trúc gồm: - - Mở đầu - Chương 1: Cơ sở lý thuyết nhận dạng Chương 2: Một số phương pháp phân tích nhận dạng tìm kiếm, dự báo khống sản theo tài liệu địa vật lý máy bay - Chương 3: Kết phân tích thực nghiệm tài liệu thực tế vùng Ninh - Kết luận CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT NHẬN DẠNG Nhận dạng phương pháp thực nghiệm nhằm xác định mơ hình cụ thể tập hợp mơ hình thích hợp, dựa sở quan sát tín hiệu vào Lý thuyết nhận dạng phương pháp phục vụ cho mục tiêu cơng tác thăm dị địa vật lý, cần dựa vào số liệu khảo sát trường địa vật lý đối tượng mà không cần tác động nghiên cứu trực tiếp đối tượng lĩnh vực khác mà đưa thông tin đối tượng để phục vụ cho mục tiêu khác Phương pháp sử dụng công cụ toán học để giải toán phân loại đối tượng, phương án lựa chọn nhiều địa vật lý 1.1 Lý thuyết xử lí tổ hợp số liệu Mỗi loại số liệu thường phản ánh số đặc trưng đối tượng việc sử dụng số liệu để đưa kết luận cho đối tượng cho kết tin cậy nhiều nguyên nhân khác chưa kể đến sai số trình thu thập chỉnh lí số liệu Và để đáp ứng yêu cầu thực tế nâng cao chất lượng xử lí thơng tin, nay, người ta áp dụng phổ biến phương pháp xử lí số liệu tổ hợp 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 1.1.1 Các yêu cầu sử dụng tổ hợp số liệu xử lí Xử lí tổ hợp số liệu lý thuyết nhận dạng trình phức tạp phụ thuộc vào đối tượng nghiên cứu dạng số liệu khác nên khảo sát, thu thập thông tin đối tượng phải đáp ứng yêu cầu thực tế đặt sau: Thông tin phải đảm bảo số lượng chất lượng để đạt mục tiêu xử lí với độ xác chấp nhận - Thời gian thu thập thông tin phải phù hợp với tiến độ yêu cầu - Khảo sát, thu thập thông tin phải đạt hiệu kinh tế TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt Tăng Mười, (1995), Địa vật lý máy báy điều tra Địa vật lý tìm kiếm khống sản, Thơng tin KHKT Địa chất Hà Nội Tăng Mười, Võ Thanh Quỳnh (1998), Ứng dụng phương pháp phổ gamma hàng khơng tìm kiếm Uran khống 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 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 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 Hịa, Lưu trữ Cục Địa Chất Khống 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 khơng”, 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: 6166 Hà Nội 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 55 báo triển vọng khống sản vùng Tuy Hịa, Đà Lạt, Huế., Phan Thiết”, Lưu trữ ĐHQGHN 10 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 11 Green A.A (November 1987) Leveling airborne gamma-radiation data using between- channel correlation information, Geophysics, Vol.52, No11 12 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 13 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, 123-128 56 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Bảng số liệu gốc trường xạ đối tượng mẫu U 8.82185 12.0916 11.9712 12.1474 12.0589 10.1419 10.2666 10.5016 10.8006 10.62 10.8711 11.9852 11.2687 10.5854 11.0811 11.9961 8.86422 8.84495 9.70087 10.2279 8.84583 11.8738 10.0683 11.2168 Th 4.00639 4.04675 4.22546 4.49066 4.50772 4.24569 3.99909 3.96035 4.24617 4.11299 4.19043 4.11161 4.29869 4.14483 4.21391 4.49662 4.04115 3.99719 4.08055 3.95578 4.01654 4.01516 3.98359 4.21134 11.1556 12.1754 9.63229 10.6369 11.8732 4.33339 4.48658 4.25016 4.21596 4.50258 Phụ lục 2: Bảng số liệu gốc trường xạ toàn vùng nghiên cứu Đối tượng U Th 12.0038 4.97578 14.1504 5.32792 14.6849 5.63919 4.39042 5.00027 14.33 5.96289 15.469 5.56583 8.90849 4.4643 9.65046 4.95862 10.9037 5.01313 9.06038 4.78924 8.21477 5.0001 8.74424 5.03672 9.00312 5.00962 9.01225 4.94824 12.0205 4.93048 7.20703 4.84292 7.3683 4.4725 14.8357 5.04449 11.902 5.02966 10.1757 5.46705 12.1293 5.13724 13.3512 5.01367 7.11627 4.99983 13.0941 5.14827 16.0012 5.88043 11.8987 4.99451 9.69361 4.82229 8.85694 4.81891 8.2176 5.00531 7.57543 4.99984 59 Đối tượng U Th 9.73134 5.96398 9.14044 5.93377 9.35453 5.896 9.23127 5.76667 8.97415 5.66704 8.94784 5.59586 8.98227 5.55187 9.05699 5.99814 9.16694 5.79494 11.7553 5.77004 10.2842 5.68896 10.6089 5.4804 11.95 5.54387 9.00815 5.59152 8.67528 5.44197 9.31664 5.65692 12.1198 5.31281 8.92057 5.3198 9.41956 5.42009 11.2109 5.51802 7.83594 5.43023 9.007 5.78268 8.89505 5.96563 8.63945 5.05045 7.42171 5.11888 10.6585 5.12863 10.5269 5.24511 8.94337 5.34914 61 Đối tượng U Th 14.1554 4.99956 10.3338 5.057 14.036 5.56352 8.96886 4.96647 11.8526 4.99999 11.7658 4.99999 14.0825 4.99987 7.91819 5.00019 11.8898 5.87896 9.43008 4.90213 8.88716 3.98577 11.959 5.90445 8.28933 5.22073 8.95241 5.17594 8.69789 5.02295 11.2525 4.99971 8.83559 5.02507 9.7625 4.2126 12.4151 5.01287 8.10351 5.00013 7.49751 4.99958 10.3643 5.55898 11.9898 5.18537 8.87404 4.49814 10.0004 5.17529 12.8963 5.60874 10.6406 5.74874 12.699 5.91882 6.68159 5.21188 63 Đối tượng U Th 5.75758 3.99954 4.45178 3.49031 7.63045 3.50127 5.01108 3.25287 7.59176 2.98034 7.10389 3.80283 6.8875 3.98899 5.04567 4.01358 5.29253 4.49416 6.19234 4.48896 6.97194 4.12809 7.99217 4.46271 6.04258 4.00085 5.73704 3.91976 6.06545 3.51128 8.14447 2.99316 9.40086 4.02135 8.22685 4.00498 8.96862 4.03514 9.40023 3.0086 7.49329 3.00026 11.0667 3.00014 7.75169 3.71617 9.91694 3.99254 8.87775 3.85551 7.77137 4.01112 5.34042 4.55656 7.17217 4.05739 7.23262 3.98193 5.96166 3.74918 65 Đối tượng U Th 4.7982 3.50254 4.50089 3.49633 3.19046 3.62216 7.21488 2.98011 3.40442 3.756 9.17483 4.02316 9.89183 3.98209 9.01774 3.98413 6.9289 3.93402 6.43161 3.76026 4.48887 3.50346 4.46742 3.35566 5.0474 3.20055 11.3127 3.71145 12.8113 4.02928 13.5008 4.01166 10.3788 3.73424 11.4857 3.17496 14.1236 3.44076 12.0951 3.37522 10.1196 3.04754 11.8388 3.4884 12.164 3.50233 10.8528 2.95119 10.4387 3.82627 12.8289 4.00055 11.8514 4.5374 4.37483 3.47497 5.82126 3.70733 8.78873 4.03821 67 ... ? ?Nghiên cứu áp dụng phương pháp Tần suất – Nhận dạng phục vụ dự báo khoáng sản theo tài liệu địa vật lý máy bay? ?? mà học viên lựa chọn nhằm tìm hiểu, áp dụng phương pháp phân tích tổ hợp tài liệu địa. .. - Phạm Bảo Chi NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG PHƢƠNG PHÁP TẦN SUẤT – NHẬN DẠNG MỚI PHỤC VỤ DỰ BÁO KHOÁNG SẢN THEO TÀI LIỆU ĐỊA VẬT LÝ MÁY BAY Chuyên ngành: Vật lý địa cầu Mã số: 6044 0111 LUẬN VĂN THẠC... Phương pháp Tần suất – Nhận dạng Phương pháp Tần suất – Nhận dạng phương pháp nhận dạng xử lí số liệu địa vật lý PGS.TS.Võ Thanh Quỳnh đề xuất sở ứng dụng phương pháp phân tích tần suất tổ hợp số liệu