Đặc trưng tần số của bộ lọc Butterworth.[r]
(1)Đ ỊA V Ậ T LỶ 743
S a n d v v e ll, D T , S m i th w H F., 0 G lo b a l m a r i n e g r a v i t v 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 l t i m e t r y : R id g e S e g m e n ta - t i o 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 e se a rch 114, B 1 , d o i : 1 /2 0 J B 0 0
S m i t h , w H F., S a n d v v e ll D T., 1997 G lo b a l s e a í l o o r t o p o g r a p h y f r o m s a t e l l i t e a l t i m e t r y a n d s h i p d e p t h s o u n d i n g s , S c ie n c e V o l 7 :1 -1
Xử lý số liệu địa vật lý
Lê Hải An
T r n g Đ i h ọ c M ỏ - Đ ị a c h ấ t
Giới thiệu
Các p h n g p háp địa vật lý khảo sát trường địa vật lý đ ối tư ợng địa chất, trường đ ó tổng, gồm thành phẩn đ ó n g g ó p nhiều đ ố i tượng, ch ú ng tạo trường đ ợ c đ o thời đ iểm j hay tại đ iểm j n đ ó F = ĩn=o fị đ ó có m ột đối tượng cụ th ế đ ó I = k đ ợ c quan tâm các đối tư ợ n g khác I * k n hiễu F — f k + £i*k fị
N h iệm vụ xử lý s ố liệu địa vật lý (1) xác định sự có m ặt phần trường có ích, tín h iệu có ích hay dị
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 só n g phàn xạ m ột lần, só n g k húc xạ từ ranh giới địa chất hay dị th n g từ, đ iện, trọng lực, xạ, nhiệt, V.V liên quan đ ến đ ối tư ợ n g địa chất cẩn khảo sát n h thân quặng, khối m agm a, túi nước, vỉa dầu khí, vòm nâng, đới sụt lún, đ ứ t gãy phá h ủ y kiến tạo N h iễu có hai n g u n gốc: (1) n g u ổ n g ố c địa chât n h són g mặt, só n g phản xạ n hiều lần, v.v (2) n gu ồn gốc k hôn g địa châ't n h n hiễu v i địa chấn, biến thiên từ n gày đ êm , sai s ố q uan sát, v vXử lý SỔ liệu địa vật lý đư ợc phát triển từ nửa đẩu của th ế kỳ 20 với thuật tốn đơn giản, với nhừng cơn g cụ toán h ọc m ột thập niên trở lại đây, với n h ữ n g phát triển khoa học công n gh ệ v ể c h ế tạo thiết bị địa vật lý ghi số, m áy tính, phẩn m ềm , v v cho p h ép xử lý s ố liệu địa vật lý nhanh, chính xác, n âng cao đáng k ế hiệu khảo sát địa vật lý v ể đ ộ tin cậy, chiểu sâu nghiên cứu, đ ộ phân giải cách thê h iện 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 đ ặc trưng ch ín h trường địa vật lý đ ợ c n gh iên u (1) h ình d n g h ay p h ổ tẩn số, (2) đ ặc trưng th ốn g kê, (3) đ ặc trư ng tư n g q uan trường trong
k h ô n g g ia n cũ n g n h tư ơng quan g iữ a trường đ ịa v ậ t lý v i n hau (4) grad ient trường.
H ìn h d n g trường địa vật lý b iểu d iễn sự b iến đ ổ i tron g k hôn g gian hay theo thời gian giá trị củ a trường Đ ế đánh giá khác biệt v ể hình d n g củ a trường địa vật lý thư ờn g d ù n g phép phân tích p hổ M ối quan hệ phô F((0) hàm F(t) đ ợ c th ế h iện qua tích phân Fourier:
F ( t ) = ^ Í ^ F ( c o ) e ^ d c o
T rư n g địa vật lý có tính quy luật tính ngẫu n h iên đ ợ c xác đ ịnh qua (1) đ ặc trưng thốn g kê n h kỳ v ọ n g toán, m od, m edian, p h n g sai, đ ộ lệch tâm , h ệ SỐ biến thiên, v.v (2) đặc trưng liên kết n h h àm tự tư ơng quan, hàm tư ơng quan C húng đ ợ c sử d ụ n g đ ể đánh giá đ ộ liên kết giữ a tín h iệu , xác đ ịn h đ n g p h n g dị th n g đánh
giá ti SỐ tín hiệu nhiễu. Lọc trư ng địa vật lý
T rong x lý s ố liệu địa vật lý, đ ê hạn c h ế nhiễu và p h â n chia trường thành n hiều thành phẩn liên q uan đ ến đối tượng khác nhau, n gư i ta sử d ụ n g các p h é p lọ c trường dựa khác biệt giữ a tín h iệu n h iễ u v ề h ình d ạn g p h ổ tẩn số, đặc trưng th ố n g k ê tính chất liên kết trường, v v Quá trình lọ c trư ờn g đ ợ c thực h iện m iền thời g ia n m iền tần số.
(2)744 BÁCH K H O A T H Ư Đ ỊA C HÁ T
Phát tín hiệu yếu
T ro n g Đ ịa v ậ t lý , rât n h iề u trư n g d ị th n g liê n q u a n đ ế n đ ố i tư ợ n g cẩn k h ả o sát có b iên đ ộ xấp xỉ h o ặ c th ậm ch í n h ỏ h n b iê n đ ộ loại n h iễ u Đ ể p h t h iệ n d ị th n g n ày cần p h ải xử
lý SỐ liệu côn g cụ toán học xác
suâ't th ố n g kê, th ố n g k ê toán học, th ố n g k ê m ô tả, h àm n g ẫ u n h iê n , lu ậ n g iả i B ayes, lo g ic m ờ, m n g n eu ro n , v v
Các th u ật toán lọc th ố n g k ê g m p h n g p háp xác su ấ t n gư ợ c, p h n g p h áp liê n kết giữ a các tu y ến , p h n g p h áp lọc thích n g h i tự đ iểu chỉnh.
Trí tu ệ n h ân tạo b ao g ổ m m n g n eu ron , giải thuật di truyền, lo g ic m ò cũ n g đ ợ c sử d ụ n g trong k h o ả n g m ộ t thập n iên g ầ n đ â y đ ể n â n g cao h iệu quả
xử lý SỐ liệu địa vật lý, đặc biệt xử lý s ố liệu
đ ịa chân s ố liệu địa vật lý đ o tron g g iế n g k hoan. Xử lý tổng hợp tín hiệu địa vật lý
V iệc p h â n tách p h át h iện tín h iệu n h iễ u là bài toán b ản tron g đ ịa vật lý chi đặt n h iệm v ụ p h át h iện m ột loại đ ố i tư ợ n g đ ịa chất cụ th ể và lớ p k h ô n g liê n q u an v i đ ố i tư ợ n g khảo sát T u y n h iên , n h iệm v ụ lớ n đ ặt ch o khào sát đ ịa vật lý là phải p h át h iện đ ổ n g th ò i n h iề u đ ối tư ợ n g khác n hau D o v ậ y m p h ải k h ảo sát b ằ n g tổ h ợ p n h iề u p h n g p h p khác n h au , m ỗ i p h n g p háp có ưu t h ế tron g v iệ c p h át h iện n h ữ n g loại đối tư ợ n g n hât đ ịn h k ém u t h ế đ ố i v i đ ố i tư ợ n g khác Đ ặc thù toán n g ợ c củ a đ ịa vật lý tốn đa trị, đ ế có th ể đ ịn h n g h iệ m m ộ t cách tin cậy đ a v ề bài tốn đ o n trị đ ị i h ỏ i p h â n tích tổ n g hợp sô' liệu đ ịa v ậ t lý tuân thủ th eo n g u y ê n tắc co g m 5 b c tron g ch u trình sau: (1) xây d ự n g m hình trường đặt n h iệm v ụ nhận d ạng, (2) c lư ợ c các đ ặc trư ng th ốn g kê, (3) ch ọn thuật toán xử lý s ố liệu và thự c h iện trình x lý, (4) đ ịn h n gh iệm v ề sự tổn đ ố i tượng, (5) đ án h giá chất lư ợ n g xử lý.
Xử lý tổ n g h ợ p tín h iệ u đ ịa vật lý s d ụ n g các th u ậ t toán n h ậ n d n g có m ẫu ch u ẩn đ ể x ác đ ịn h b ản ch ấ t đ ịa ch ất củ a đ ố i tư ợ n g cẩn n g h iê n u d ự a sở so sá n h đ ặ c 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 c h u ẩ n đã b iết đ ợ c b ản ch ất đ ịa ch ất v i trường đ ịa v ậ t lý q u an sá t đ ợ c.
C ác th u ật toán k h o ả n g cách ch u n g , thuật tốn K tru ng bình , thuật toán p h â n loại th eo vector tru ng b ìn h đ ợ c sử d ụ n g rộ n g rãi tron g x lý s ố liệu địa vật lý n h ằm p h ân loại trư ờn g đ ịa vật lý đ ể n hận d n g đ ố i tư ợ n g địa chất.
Hệ tự động xử lý số liệu địa vật lý
H iện tại, tru ng tâm xử lý s ố liệ u địa vật lý, các cô n g ty d ịch v ụ đ ợ c trang bị h ệ th ố n g tự đ ộ n g x lý s ố liệu địa vật lý b a o g m phần c ứ n g các p hần m ềm c h u y ê n d ụ n g [H 2].
Hình 1. Đặc trưng tần số lọc Butterworth
GEOIMAGE ch u y ên xử lý tài liệu địa vật lý hàng k hôn g m ặt đất với p hần m ểm Intrepid, G eosoít, ERM apper, G eom atica, ArcGIS, M ap ln ío [H.3].
Hình 2. Sơ đồ hệ thống xừ lý số liệu địa vật lý (VVestem Geco)
M áy chù cài cá c tiện ích phần m ềm Omega
(3)Đ ỊA V Ậ T LÝ 745
ION sử d ụ n g côn g n g h ệ GXT thiết k ế tham s ố khảo sát, đ o gh i q u y trình xử lý tài liệu địa vật lý
à biến m ặt đâ't.
H alliburton cung cấp giải pháp xừ lý tài liệu địa chân hoàn chinh qua tập hợp m ođu n phẩn m ềm ProM AX®, bao gồ m ProM AX® MVA™ , Pro-M AX® 3D PSD Pro-M , ProPro-M AX® VSP, ProPro-M AX® 4D, ProM AGIC® Server SeisSpace® [H.4].
VVesternGeco cu n g cấp giải p h p toàn d iện O m eg a x lý tài liệu đ o đ iện từ, h ệ th ố n g x lý tài liệu địa chân, đ ặc b iệt ứ n g d ụ n g thuật toán n h u RTM, 3D GSM P, A d a p tiv e B eam , VVEM.
P etro leu m G eo -S erv ice cu n g cấp giải p h áp G eoStream er GS ch o p h é p loại b ỏ đ iểm "ma" tron g đ o g h i xử lý tài liệu địa chấn b iển vớ i các thu ật toán x lý m i h yp erB eam , h yp erQ C , G eoS tream er-en h an ced 3D SRME.
Hình 4. Sử dụng thuật tốn khác xừ lý dịch chuyền tài liệu địa chấn
Thuật toán Kirchhoff vá thuật toán dịch chuyển phương trình sóng (WEM)
— R o b i n s o n E A a n d T r e i t e l
s.,
G e o p h y s i c a l S i g n a lTài liêu tham khảo T Analysis A _
7
M I p ũ 14 11 aLE n g le ĩv o o d C liỳ Ị s ,N J P r e n t i c e Hall 466 pgs
C l a e r b o u t J F, 976 F u n d a m e n t a l s o f G e o p h y s i c a l D a ta P h m N ă n g V ũ , 0 X lý s ô ' l iệ u đ ị a v ậ t lý T r n g Đ i h ọ c