ỨNG DỤNG CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ VÀ LỰA CHỌN THÔNG

TIN TRONG XỬ LY PHÂN TÍCH SỐ LIỆU ĐỊA VẬT LÝ MÁY BAY

2.3.1 Ứng dụng trong phƣơng pháp đánh giá và phân loại cụm dị thƣờng

Phƣơng pháp phân tích tần suất theo thuật toán Griffiths - Vinni đƣợc đƣợc đƣa vào áp dụng trong lựa chọn tổ hợp thông tin phục vụ công tác đánh giá và phân loại cụm dị thƣờng phổ gamma hang không.

Hiện nay trong công tác xử lý - phân tích tài liệu phổ gamma hàng không, bản đồ dị thƣờng phổ gamma đóng vai trò quan trọng, đặc biệt là trong việc tìm kiếm và dự báo các khoáng sản có ích. Tuy nhiên, trên thực tế khi tiến hành khai thác sử dụng loại tài liệu này vẫn gặp phải một số hạn chế, cần đƣợc nghiên cứu khắc phục.

- Bản đồ dị thƣờng phổ gamma đƣợc thành lập dựa theo kết quả phân loại bản chất phóng xạ của dị thƣờng điểm đơn lẻ (dị thƣờng đơn) với một số lƣợng rất lớn (hàng nghìn dị thƣờng đối với mỗi đề án bay đo). Trong khi đó công tác kiểm tra mặt đất các dị thƣờng, bao gồm kiểm tra sơ bộ và kiểm tra chi tiết chỉ có thể đƣợc

Trƣờng đại học KHTN – ĐHQGHN Khoa Địa chất thực hiện với một số lƣợng rất hạn chế những dị thƣờng tiêu biểu mà việc lựa chọn, xác định chúng gặp nhiều khó khăn.

- Trên thực tế các dị thƣờng phổ gamma thƣờng tập trung thành cụm hoặc dải (gọi chung là cụm), bao gồm nhiều tập hợp dị thƣờng đơn phân bố gần nhau trên một đối tƣợng địa chất nào đó. Trên mỗi yếu tố địa chất gây dị thƣờng các dị thƣờng mang một đặc tính phóng xạ chung, liên quan với một loại hình khoáng sản nếu có. Do vậy, việc lựa chọn tiến hành kiểm tra mặt đất, cũng nhƣ việc dự báo các diện tích triển vọng khoáng sản ở các bƣớc phân tích tiếp theo thƣờng đƣợc tiến hành theo cụm. Trong khi đó, thực tế ta chỉ có bản đồ phân bố các dị thƣờng đơn. Rõ ràng là căn cứ trên bản đồ này rất khó có đƣợc một cách nhìn đầy đủ và khái quát về đặc điểm phóng xạ chung của toàn cụm. Do đó việc lựa chọn các cụm dị thƣờng tiêu biểu đại diện cho từng nhóm bản chất phóng xạ để tiến hành kiểm tra mặt đất và đặc biệt là việc dự báo các diện tích triển vọng khoáng sản liên quan với các cụm dị thƣờng gặp nhiều khó khăn. Thực tế công việc này còn dựa nhiều vào kinh nghiệm, mang tinh chủ quan, chƣa dựa trên những tiêu chuẩn mang tính định lƣợng, có cơ sở khoa học chặt chẽ.

Để góp phần khắc phục khó khăn nói trên theo hƣớng từng bƣớc nâng cao hơn nữa hiệu quả khai thác sử dụng thông tin, các nhà địa vật lý Việt Nam đã đề xuất và xây dựng một phƣơng pháp phân tích bổ sung mới với tên gọi “Phƣơng pháp đánh giá và phân loại cụm dị thƣờng” theo cách sau:

- Xem một cụm dị thƣờng bao gồm tập hợp nhiều dị thƣờng đơn với các tham số phóng xạ khác nhau nhƣ là một dị thƣờng duy nhất với các tham số phóng xạ đặc trƣng chung nào đó.

- Các cụm dị thƣờng đƣợc đánh giá và phân loại bản chất phóng xạ qua rất nhiều tham số chỉ tiêu: ΔJ, T(1/2), ΔU/ΔK, ΔTh/ΔU, Ju, JTh, JK, F, hàm lƣợng các nguyên tố RU/Th, RU/K , RK/Th v.v…

Các tham số phóng xạ đặc trƣng của cụm kể trên đƣợc xác định bằng cách xây dựng các đƣờng cong mật độ phân bố từ tập hợp số liệu trên các dị thƣờng đơn, từ đó xác định giá trị có tần suất lớn nhất làm giá trị đặc trƣng chung của cụm.

Trƣờng đại học KHTN – ĐHQGHN Khoa Địa chất Các hệ số tƣơng quan hàm lƣợng các nguyên tố đƣợc xác định nhƣ sau:

Chúng ta biết hệ số tƣơng quan của hai đại lƣợng ngẫu nhiên bất kỳ đƣợc xác định theo công thức:                   N i N i i i N i N i i i N i N i N i i i i i y x N Y Y N X X N Y X Y X R 1 2 1 2 1 2 1 2 1 1 1 , ) ( ) (

Từ bản chất toán học của hệ số tƣơng quan nếu sử dụng chúng để phản ánh đặc điểm phân bố của các nguyên tố phóng xạ U, Th, K trong đất đá có thể thấy: khi hệ số tƣơng quan hàm lƣợng càng có giá trị nhỏ thì mức độ “dị thƣờng” của các trƣờng phóng xạ càng lớn và ngƣợc lại. Nếu trong 3 nguyên tố phóng xạ U, Th, K có một nguyên tố nào đó phân bố không bình thƣờng thì 2 hệ số tƣơng quan có nó tham gia sẽ có giá trị nhỏ. Do vậy, các hệ số tƣơng quan hàm lƣợng không chỉ là những tham số chỉ tiêu xác định bản chất phóng xạ, mà còn nói lên mức độ “dị thƣờng”, từ đó liên quan đến việc đánh giá mức độ triển vọng khoáng sản của cụm. Các kết quả phân tích thử nghiệm trên tài liệu thực tế cho thấy đây là những tham số chỉ tiêu rất tốt trong việc tham gia đánh giá và phân loại bản chất phóng xạ của cụm mà khi xử lý trên các dị thƣờng đơn không thể có đƣợc.

Tuy nhiên việc lựa chọn các tham số chỉ tiêu trƣớc đây dựa chủ yếu vào kinh nghiệm. Chúng tôi đã đƣa vào áp dụng các phƣơng pháp đánh giá lựa chọn thông tin để lựa chọn tổ hợp thông tin có chất lƣợng cao góp phần nâng cao độ tin cậy của các kết quả phân tích [10].

2.3.2 Ứng dụng trong phƣơng pháp Tần suất-Nhận dạng

Phƣơng pháp đánh giá, lựa chon thông tin theo thuật toán phân tích tần suất của Griffiths - Vinni đƣợc đƣa vào áp dụng trong phƣơng pháp - Tần suất - Nhận dạng với các nội dung chính nhƣ sau:

Trƣờng đại học KHTN – ĐHQGHN Khoa Địa chất - Xây dựng ma trận thông tin của đối tƣợng mẫu

- Đánh giá, lựa chọn tổ hợp thông tin.

- Phân tích đối sánh, xác định các đối tƣợng đồng dạng. - Xây dựng chƣơng trình và phân tích thử nghiệm.

1. Phương pháp xây dựng ma trận thông tin của đối tượng mẫu.

Để đánh giá và lựa chọn tổ hợp thông tin theo thuật toán Griffiths-Vinni, trƣớc hết cần có ma trận thông tin của đối tƣợng mẫu. Ma trận này đƣợc xây dựng theo cách nhƣ sau:

Từ tập hợp số liệu của các chủng loại thông tin của đối tƣợng mẫu xây dựng các đƣờng cong biến phân (đƣờng cong mật độ phân bố). Từ các đƣờng cong biến phân xác định khoảng giá trị đặc trƣng cho từng tham số. Sau khi có đƣợc các khoảng giá trị đặc trƣng, dùng nó làm “cửa sổ quét” để tạo ra các đơn vị thông tin cho từng chủng loại thông tin của từng phần tử. Đối với mỗi phần tử của mỗi chủng loại thông tin, nếu nó nằm trong khoảng giá trị đặc trƣng sẽ nhận giá trị là 1, nằm ngoài sẽ nhận giá trị là 0. Bằng cách này sẽ chuyển đƣợc một ma trận thông tin với các số liệu địa chất, địa vật lý bất kì về ma trận thông tin chuẩn theo yêu cầu của thuật toán với các phân tử là các giá trị 1 hoặc 0.

2. Phương pháp đánh giá lựa chọn tổ hợp thông tin.

Để tiến hành phân tích đối sánh, xác định các đối tƣợng đồng dạng, trƣớc hết cần đánh giá lựa chọn tổ hợp thông tin có chất lƣợng cao từ tập hợp tất cả các chủng loại thông tin có đƣợc về đối tƣợng nghiên cứu.

Nội dung này đƣợc thực hiện theo đúng phƣơng pháp phân tích tần suất nhƣ đã trình bày ở mục II. Số lƣợng chủng loại thông tin m đƣợc lựa chọn tùy thuộc vào giá trị ngƣỡng của Pm cho trƣớc (Ví dụ Pm >= 80%).

3. Phương pháp phân tích đối sánh, xác định các đối tượng đồng dạng

Phân tích đối sánh, xác định đối tƣợng đồng dạng là nội dung chính của một thuật toán nhận dạng.

Các đối tƣợng cần đối sánh với đối tƣợng mẫu để xem nó có đồng dạng với đối tƣợng mẫu hay không đƣợc thực hiện nhƣ sau:

Trƣờng đại học KHTN – ĐHQGHN Khoa Địa chất - Xây dựng ma trận thông tin cho đối tƣợng đối sánh tƣơng tự nhƣ đối với đối tƣợng mẫu thông qua các khoảng giá trị đặc trƣng của chính đối tƣợng mẫu.

- Tiến hành đánh giá tỉ trọng thông tin cho tất cả các tính chất của đối tƣợng đối sánh bằng phƣơng pháp phân tích tần suất nhƣ trên.

- Tính tỉ trọng thông tin của tổ hợp thông tin đã đƣợc lựa chọn của đối tƣợng mẫu cho đối tƣợng đối sánh. Có thể xem giá trị này tƣơng tự nhƣ hệ số đồng dạng, ta gọi nó là chỉ số đồng dạng, kí hiệu P*

m.

Đối tƣợng đối sánh đƣợc xem là đồng dạng với đối tƣợng mẫu khi P*

m có giá trị đạt mức quy định nào đó. Ví dụ P*

m >= 75%.

4. Xây dựng chương trình và phân tích thử nghiệm

Theo các bƣớc nội dung của phƣơng pháp nhƣ đã nêu, chúng tôi đã xây dựng chƣơng trình xử lí trên máy tính (chƣơng trình QTS). Các bƣớc thực hiện của chƣơng trình đƣợc thể hiện trên sơ đồ (Bảng 2.1).

Đây là một phƣơng pháp phân tích tổ hợp, cho phép xử lí đối với mọi dạng số liệu địa chất, địa vật lý bất kỳ với số lƣợng tham số đầu vào tuỳ ý và đã tiến hành phân tích thử nghiệm trên tài liệu thực tế vùng Tây Nam Tuy Hòa.

Từ các kết quả đo vẽ tỉ lệ lớn dƣới mặt đất cũng nhƣ công tác kiểm tra mặt đất các dị thƣờng cho thấy: Khoáng sản trên vùng biểu hiện khá phong phú, đáng chú ý là vàng, thiếc, volfram, trong đó nổi bật nhất là vàng với nhiều điểm quặng đã đƣợc phát hiện. Trong số 28 cụm dị thƣờng đƣợc lựa chọn từ 120 cụm để tiến hành kiểm tra mặt đất có 16 cụm đƣợc đánh giá là rất có triển vọng 12 cụm đƣợc đánh giá là ít hoặc không có triển vọng. Chúng tôi đã tiến hành phân tích bằng phƣơng pháp Tần suất – Nhận dạng cho toàn bộ số liệu của 120 cụm dị thƣờng với đối tƣợng mẫu là các cụm trùng với các điểm quặng đã biết. Đó là cụm 68 Xuân Sơn – Suối Cái đƣợc đánh giá tài nguyên dự báo cấp P ƣớc khoảng 5000 kg vàng, và cụm 38 đƣợc đánh giá triển vọng thiếc.

Với 2 cụm đối tƣợng mẫu đã xác định đƣợc 23 cụm đồng dạng (16 của cụm 68 và 7 của cụm 38). Trong số 23 cụm đồng dạng, có 9 cụm đã tiến hành công tác

Trƣờng đại học KHTN – ĐHQGHN Khoa Địa chất kiểm tra mặt đất kết quả 8 cụm đƣợc đánh giá là triển vọng loại 1 và loại 2, chỉ có 1 cụm đƣợc đánh giá là ít triển vọng(Bảng 3.1, Bảng 3.2, Hình 3.9)

Đây là một phƣơng pháp phân tích nhận dạng mới đƣợc xây dựng trên cơ sở ứng dụng phƣơng pháp phân tích tần suất trong lớp bài toán đánh giá lựa chọn thông tin. Những kết quả đạt đƣợc đã nói lên độ tin cậy cũng nhƣ ý nghĩa thực tiễn của phƣơng pháp.

Phƣơng pháp này hoàn toàn có thể ứng dụng tham gia giải quyết nhiệm vụ tìm kiếm và dự báo triển vọng khoáng sản trong xử lý, phân tích tài liệu địa vật lý máy bay, một nguồn tài liệu đồ sộ hết sức phong phú ở nƣớc ta hiện nay. Về nguyên tắc phƣơng pháp này có thể mở rộng phân tích cho các tài liệu địa vật lý khác nhau. Tuy nhiên hiện chƣa có kết quả phân tích trên các dạng tài liệu địa vật lý khác. Đây cũng là hƣớng nghiên cứu tiếp theo để hoàn thiện hơn nữa nội dung của phƣơng pháp. Những kết quả đạt đƣợc cũng mở ra hƣớng nghiên cứu tiếp cận mới giải quyết bài toán nhận dạng trong địa vật lý trên cơ sở khai thác ứng dụng lớp các bài toán đánh giá lựa chọn thông tin.

2.3.3. Ứng dụng trong phƣơng pháp Khoảng cách-Tần suất-Nhận dạng

Các phƣơng pháp đánh giá, lựa chon thông tin theo thuật toán phân tích tần suất của Griffiths - Vinni và thuật toán phân tích khoảng cách khái quát của Paguônôv cũng đã đƣợc đƣa vào áp dụng trong phƣơng pháp Khoảng cách - Tần suất - Nhận dạng với các nội dung tƣơng tự phƣơng pháp Tần suất-Nhận dạng:

- Xây dựng ma trận thông tin của đối tƣợng mẫu (đối tƣợng chuẩn) - Đánh giá, lựa chọn tổ hợp thông tin

- Phân tích đối sánh, xác định các đối tƣợng đồng dạng. - Xây dựng chƣơng trình và phân tích thử nghiệm.

1. Phương pháp xây dựng ma trận thông tin đối tượng mẫu

Các ma trận thông tin của đối tƣợng mẫu (quặng và không quặng) theo phƣơng pháp phân tích khoảng cách khái quát dễ dàng có đƣợc trực tiếp từ số liệu địa vật lý trên các đối tƣợng mẫu đó. Ma trận thông tin của đối tƣợng mẫu trong

Trƣờng đại học KHTN – ĐHQGHN Khoa Địa chất phƣơng pháp phân tích tần suất đƣợc xây dựng từ chính ma trân mẫu quặng (2.6) nhƣ sau:

Từ tập hợp số liệu của các chủng loại thông tin của đối tƣợng mẫu quặng trong phƣơng pháp phân tích khoảng cách khái quát xây dựng các đƣờng cong biến phân (đƣờng cong mật độ phân bố). Từ các đƣờng cong biến phân xác định khoảng giá trị đặc trƣng cho từng tham số. Sau khi có đƣợc các khoảng giá trị đặc trƣng, dùng nó làm “cửa sổ quét” để tạo ra các đơn vị thông tin cho từng chủng loại thông tin, nếu nó nằm trong khoảng giá trị đặc trƣng sẽ nhận giá trị là 1, nằm ngoài sẽ nhận giá trị là 0. Bằng cách này sẽ chuyển đƣợc một ma trận thông tin với các số liệu địa chất, địa vật lý bất kì (2.1) về ma trận thông tin chuẩn theo yêu cầu của thuật toán với các phần từ là các giá trị 1 hoặc 0 (2.7).

2. Phương pháp đánh giá lựa chọn tổ hợp thông tin

Việc đánh giá lựa chọn tổ hợp thông tin đƣợc tiến hành trên cơ sở vận dụng kết hợp cả 2 phƣơng pháp theo cách nhƣ sau:

- Tiến hành phƣơng pháp phân tích khoảng cách khái quát trên ma trận thông tin của 2 đối tƣợng mẫu (quặng và không quặng) xác định tập { 2

i

 }.

- Tiến hành phƣơng pháp phân tích tần suất trên ma trận thông tin của đối tƣợng mẫu quặng. Đến đây ta không sắp xếp {Ii} theo thứ tự giảm dần của chính nó để đƣợc tập { *

i

I } mà sắp xếp nó theo thứ tự của tập { *2

i

 } và gọi tập mới này là {Ji}. Tính tỉ trọng thông tin tƣơng đối của h tính chất đầu theo tập {Ji}, ta gọi nó là Qh. Khi đó Qh đƣợc tính: % 100 1 2 1 2       k i i h i i h j j Q (2.13)

Tổ hợp h tính chất đầu đƣợc lựa chọn thông qua các giá trị Qh nhƣ sau: Xây dựng đƣờng cong Qh theo h (trục y là Qh, trục x là h); Giá trị h đƣợc xác định sao cho tại đó trị tuyệt đối đạo hàm bậc 2 của Qh theo h có giá trị lớn nhất

Trƣờng đại học KHTN – ĐHQGHN Khoa Địa chất ( Q h h 2 2

max) nghĩa là tại đó có sự phân chia (phân tách) rõ nhất giữa tập các thông tin độ tin cậy cao và tập các thông tin độ tin cậy thấp. Trên đƣờng cong Qh hoành độ h đƣợc xác định tại điểm có độ cong lớn nhất.

3. Phương pháp phân tích đối sánh xác định các đối tượng đồng dạng

Các đối tƣợng cần đối sánh với đối tƣợng mẫu để xem nó có đồng dạng với đối tƣợng mẫu hay không đƣợc thực hiện theo cách nhƣ sau:

- Tiến hành đánh giá lƣợng tin Ii cho tất cả các tính chất của đối tƣợng đối sánh bằng phƣơng pháp phân tích tần suất và xác định đƣợc tập {Ii}. Ở đây ma trận thông tin của đối tƣợng đối sánh đƣợc xây dựng thông qua chính các khoảng giá trị đặc trƣng của đối tƣợng mẫu với cách làm nhƣ đã nêu.

- Tính tỉ trọng thông tin tƣơng đối của h tính chất đầu đã đƣợc lựa chọn ở mục 2 theo công thức (2.13) cho đối tƣợng đối sánh, ký hiệu là Q*

h.

Đối tƣợng đối sánh đƣợc xem là đồng dạng với đối tƣợng mẫu khi Q*