Nghiên cứu ứng dụng phương pháp phân tích hệ số tương quan trong xử lý phân tích số liệu phổ gamma hàng không

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Viết Đạt NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỆ SỐ TƯƠNG QUAN TRONG XỬ LÝ PHÂN TÍCH SỐ LIỆU PHỔ GAMMA HÀNG KHƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI - 2012 i ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Viết Đạt NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỆ SỐ TƯƠNG QUAN TRONG XỬ - LÝ PHÂN TÍCH SỐ LIỆU PHỔ GAMMA HÀNG KHÔNG Chuyên ngành: Địa vật lý Mã số: 60 44 61 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Võ Thanh Quỳnh Hà Nội – 2012 ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ – PHÂN TÍCH TÀI LIỆU ĐỊA VẬT LÝ HÀNG KHÔNG 1.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT XỬ LÝ TỔ HỢP SỐ LIỆU ĐỊA VẬT LÝ 1.1.1 Các bước xử lý tổ hợp số liệu địa địa vật lý 1.1.2 Các thuật toán nhận dạng .10 1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ PHÂN TÍCH TÀI LIỆU ĐỊA VẬT LÝ MÁY BAY TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI 20 1.2.1 Các phương pháp phân tích tài liệu địa vật lý máy bay giới 20 1.2.2 Các phương pháp phân tích tài liệu dịa vật lý may bay Việt Nam 25 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP HỆ SỐ TƯƠNG QUAN VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA PHƯƠNG PHÁP TRONG GIẢI ĐỐN ĐỊA CHẤT SỐ LIỆU PHỔ GAMMA HÀNG KHƠNG 27 2.1 PHƯƠNG PHÁP HỆ SỐ TƯƠNG QUAN 27 2.1.1 Hệ số tương quan .27 2.1.2 Cơ sở áp dụng phương pháp hệ số tương quan .29 2.2 ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP HỆ SỐ TƯƠNG QUAN TRONG ĐÁNH GIÁ PHÂN LOẠI CỤM DỊ THƯỜNG 31 2.2.1 Đánh giá phân loại dị thường đơn 31 2.2.2 Đánh giá phân loại cụm dị thường 35 2.2.3 Ứng dụng hệ số tương quan đánh giá, phân loại cụm dị thường 36 2.3 ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP TRONG PHÂN CHIA THÀNH TẠO ĐỊA CHẤT VÀ DỰ BÁO TRIỂN VỌNG KHOÁNG SẢN 38 iii 2.4 XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP HỆ SỐ TƯƠNG QUAN 40 CHƯƠNG ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP HỆ SỐ TƯƠNG QUAN TIẾN HÀNH PHÂN TÍCH THỬ NGHIỆM TÀI LIỆU PHỔ GAMMA HÀNG KHÔNG VÙNG ĐÔNG TỈNH ĐAK LAK 44 3.1 GIỚI THIỆU KHU VỰC NGHIÊN CỨU .44 3.1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên vùng nghiên cứu khu vực lân cận 44 3.1.2 Đặc điểm dân cư - kinh tế - xã hội 48 3.1.3 Đặc điểm địa chất 49 3.2 ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP HỆ SỐ TƯƠNG QUAN VỚI SỐ LIỆU THỰC TẾ VÙNG ĐÔNG ĐAK LAK 55 3.2.1 Ứng dụng hệ số tương quan góp phần đánh giá cụm dị thường 55 3.2.2 Ứng dụng phương pháp hệ số tương quan khoanh định dị thường đánh giá phân loại dị thường toàn diện tích nghiên cứu 59 KẾT LUẬN 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 PHỤ LỤC 69 iv DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Các đặc điểm hệ số tương quan R .29 Bảng 2.2: Các mức mã hóa theo T(1/2) 32 Bảng 2.3: Các mức mã hóa theo ∆J 32 Bảng 2.4: Các mức mã hóa theo cường độ xạ tương đối 33 Bảng 2.5: Các mức mã hóa theo Tỉ số ∆Th/∆U 33 Bảng 2.6: Các mức mã hóa theo Tỉ số ∆U/∆K 34 Bảng 2.7: Các mức mã hóa theo số nhiều thành phần .34 Bảng 2.8: Các nhóm chất phóng xạ dị thường phổ gamma 34 Bảng 3.1: kết phân tích đánh giá cụm dị thường theo Báo cáo Kết bay đo từ - phổ gamma tỉ lệ 1:25.000 vùng Tuy Hòa 56 Bảng 3.2: Kết phân loại đánh giá cụm dị thường theo hệ số tương quan 58 v DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Đồ thị phân tán thể mối quan hệ biến X, Y 27 Hình 2.2 Sơ đồ khối chương trình .41 Hình 2.3: Một số hình ảnh chương trình xử lý tài liệu theo phương pháp hệ số tương quan 43 Hình 3.1: Vị trí vùng nghiên cứu 45 Hình 3.2: Bản đồ hành phần phía Đơng tỉnh Đak Lak 46 Hình 3.3: Sơ đồ cụm dị thường theo Báo cáo Kết bay đo từ - phổ gamma tỉ lệ 1:25.000 vùng Tuy Hòa .57 Hình 3.4: Sơ đồ đồng mức hệ số tương quan RU/Th 60 Hình 3.5: Sơ đồ đồng mức hệ số tương quan RU/K 61 Hình 3.6: Sơ đồ đồng mức hệ số tương quan RTh/K 62 Hình 3.7: Sơ đồ phân vùng triển vọng khoáng sản khu vực nghiên cứu 64 vi MỞ ĐẦU Hiện nay, công tác điều tra nghiên cứu địa chất tìm kiếm khống sản số lượng thông tin đối tượng thu thập ngày lớn Mỗi tài liệu chứa đựng loại thông tin đối tượng sử dụng loại tài liệu riêng biệt khó giải thoả đáng nhiệm vụ đặt Do phân tích đồng thời nhiều loại thơng tin đối tượng (tổ hợp số liệu) xu hướng tất yếu, phát triển mạnh áp dụng rộng rãi nước ta giới Trong công tác bay đo từ - phổ gamma hàng không Việt Nam số lượng dị thường phổ gamma hàng không phát lớn, nhiên có số lượng hạn chế tiến hành kiểm tra đánh giá mặt đất Vì nhằm mục tiêu nâng cao hiệu xử lý phân tích số liệu phổ gamma hàng khơng, học viên tiến hành nghiên cứu đề xuất phương pháp hệ số tương quan góp phần bổ sung vào nhóm phương pháp xử lý phân tích số liệu phổ gamma hàng không Luận văn thực với mục tiêu Ngiên cứu phương pháp phân tích hệ số tương quan khả ứng dụng phương pháp xử lý phân tích số liệu phổ gamma hàng không Sử dụng phương pháp hệ số tương quan để tiến hành phân tích thử nghiệm số liệu thực tế từ đưa khả ứng dụng phương pháp xử lý số liệu phổ gamma hàng không Với mục tiêu này, luận văn viết với cấu trúc chương theo nội dung sau: - Chương 1: Đưa khái quát phương pháp xử lý số liệu địa vật lý hàng khơng - Chương 2: Thực phân tích ý nghĩa toán học ý nghĩa địa chất hệ số tương quan từ đưa phương pháp hệ số tương quan nhằm góp phần nâng cao hiệu trình xử lý tài liệu địa vật lý hàng không - Chương 3: Sử dụng phương pháp hệ số tương quan với số liệu thực tế nhằm khẳng định khả ứng dụng phương pháp Trong q trình thực khố luận này, học viên nhận quan tâm giúp đỡ tận tình thầy giáo, cô giáo Khoa Địa chất, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên , cán kỹ thuật Đoàn Địa vật lý máy bay (Gia Lâm, Hà Nội), đặc biệt hướng đẫn, giúp đỡ tận tình thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Võ Thanh Quỳnh Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới giúp đỡ nhiệt tình đó! Do hạn chế mặt thời gian thực luận văn nên nội dung luận văn tránh khỏi thiếu sót, mong nhận bổ sung, góp ý thầy Học viên thực Nguyễn Viết Đạt CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ – PHÂN TÍCH TÀI LIỆU ĐỊA VẬT LÝ HÀNG KHÔNG 1.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT XỬ LÝ TỔ HỢP SỐ LIỆU ĐỊA VẬT LÝ Khác với lĩnh vực nghiên cứu trực tiếp đối tượng địa chất, địa vật lý nghiên cứu gián tiếp đối tượng dựa vào đặc điểm trường vật lý chúng Từ số liệu khảo sát trường địa vật lý, mục tiêu cuối cơng tác thăm dị địa vật lý đưa thông tin đối tượng để phục vụ cho mục tiêu khác Để thực nhiệm vụ có nhiều phương pháp, lý thuyết nhận dạng – lĩnh vực toán học giải toán phân loại đối tượng phương án lựa chọn nhiều địa vật lý Mỗi loại số liệu cụ thể thường phản ánh số đặc trưng đối tượng sử dụng số liệu để đưa kết luận đối tượng cho kết tin cậy nhiều nguyên nhân khác chưa kể tới sai số mắc phải thu thập chỉnh lý số liệu Để nâng cao chất lượng xử lý thông tin đáp ứng yêu cầu thực tế, nay, người ta áp dụng phổ biến phương pháp xử lý tổ hợp liệu “Xử lý tổ hợp liệu dựa nhiều loại thông tin khác để giải nhiệm vụ đặt phù hợp với điều kiện kinh tế kỹ thuật cho phép” Không địa vật lý mà nhiều lĩnh vực khác sử dụng xử lý tổ hợp số liệu để nâng cao chất lượng kết xử lý 1.1.1 Các bước xử lý tổ hợp số liệu địa địa vật lý Trong công tác xử lý tổ hợp số liệu địa vật lý, nhiệm vụ quan trọng phân loại điểm quan sát thành diện tích hay nhóm diện tích định Trong diện tích phân loại có trường địa vật lý đặc trưng cho đối tượng địa chất tương ứng Để giải nhiệm vụ Theo Phạm Năng Vũ (2002), Bài giảng sở lý thuyết xử lý số liệu địa vật lý, trên, tương tự nhiều lĩnh vực khoa học kĩ thuật khác, địa vật lý người ta thường sử dụng lý thuyết nhận dạng - lĩnh vực toán học sâu vào giải toán phân loại đối tượng dựa vào mối quan hệ hữu đối tượng cụ thể với dấu hiệu trường đặc trưng tương ứng cho đối tượng Xử lý tổ hợp số liệu Địa vật lý trình phức tạp phụ thuộc vào mục đích đối tượng nghiên cứu dạng số liệu khác Một cách khái quát phân chia q trình theo bước sau - Xây dựng mơ hình xác định phương pháp nhận dạng - Ước lượng đặc trưng thống kê - Chọn thuật toán xử lý thực trình xử lý - Định nghiệm tồn đối tượng - Đánh giá chất lượng xử lý a Xây dựng mơ hình xác định phương pháp nhận dạng 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 mô hình giải nhiệm vụ tốn đặt Hiện có nhiều phương pháp nhận dạng đại, tự động hóa phần mềm mạnh Tuy nhiên, chia chúng thành hai nhóm: nhóm phương pháp nhận dạng theo đối tượng chuẩn nhóm phương pháp nhận dạng khơng có đối tượng chuẩn 11 Nguyễn Tài Thinh, Võ Thanh Quỳnh n.n.k (1997), Áp dụng phương pháp xử lý, phân tích, biểu diễn lưu trữ tài liệu địa vật lý, Lưu trữ Cục Địa chất Việt Nam, Hà Nội 12 Cao Hào Thi (2008), Giáo trình xác suất thống kê TP Hồ Chí Minh 13 Cao Đình Triều (2005), Trường Địa vật lý cấu trúc thạch lãnh thổ Việt Nam, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật 14 Phạm Năng Vũ (2002), Bài giảng sở lý thuyết xử lý số liệu địa vật lý, Trường Đại học Mỏ Địa chất 68 PHỤ LỤC - Phụ lục 1: Các vẽ, tài liệu thu thập vùng Đông Đak Lak - Phụ lục 2: Mã nguồn chương trình tính hệ số tương quan 69 Phụ lục 1: Các vẽ, tài liệu thu thập vùng Đông Đak Lak 70 71 72 73 74 Phụ lục 2: Mã nguồn chương trình tính hệ số tương quan #include #include #include #include #include int main(){ int n,m,i,j,j5,o,i1,i2,i3,i4,i5,k1,k2,k3,k4,k5,k[20] ; double tong2; float tb1, tb2, tb3, p[20000][5], cs[2000][5], tq[20000][5], xiyi1,xiyi2,xiyi3, nxy1, nxy2, nxy3, a, b, c, d, e, f, g, tq1, tq2, tq3, h[20][2000], h1[20][2000], tx[20], tx1[20], minx, maxx, miny, maxy, chuyenx, chuyeny, x, y, y1, y2, y3, y4, y5, y6, y7, y8, y9, xy, xy2, khoang[20][2], max, , tong, p1[20][2000],; char filename[20],filename2[20]; FILE *file, *output, *file2; printf ("\n\n\n\t\t\tCHUONG TRINH PHAN TICH HE SO TUONG QUAN \n\t\t************************************************** **\n\n\n\t - NHAP DU LIEU - \n\n\tNhap vao file du lieu \n\n\t luu y!!! File du lieu la file tex (***.txt) phai nam cung \n\tmot foder voi chuong trinh\n\tCau truc cua file du lieu la:\n\t\t- Dong dau tien la tong so diem du lieu\n\t\t- Moi dong tiep theo la so lieu cua diem bao gom:\n 1.Toa x\t 2.Toa y\t3 Ham luong U \t4.Ham luong Th\t5.Ham luong K\n\n\n**Vi du:\n\t3564\n25.3\t37.4\t3.443\t43.552\t0.233\n \t \t \t \t \n "); fflush(stdin); printf ("*LUU Y: Kha nang tinh toan cua chuong trinh tam 75 thoi la 20.000 diem du lieu:\n\n\t\tNhap ten file du lieu:\t "); scanf("%s",filename); file= fopen(filename,"r"); fscanf(file,"%d",&m); printf ("\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\t\t Tong so diem du lieu M = %d \n\n\n\t Press any key to continue ",m); getch(); j=0; for (j=0;j