5.4. Комплексная обработка
и интерпретация геофизических данных

Комплексная обработка и интерпретация геофизических данных является составной частью целевого эколого-геофизического комплекса (см. рис. 5.2). В нее входят: 1) предварительная обработка данных полевых наблюдений и априорной геоэкологической информации в целях построения рабочих (интерпретационных) ФГМ и ФГЭМ, 2) пометодная (аналитическая) и 3) комплексная (вероятностно-статистическая) интерпретация полученных данных и их геоэкологическое истолкование.

5.4.1. Предварительная обработка данных. Необходимость предварительной обработки всех наблюденных геофизических параметров АН обусловлена тем обстоятельством, что они почти всегда осложнены помехами, которые, кстати, могут представлять самостоятельный интерес для интерпретации. Помехи могут быть природными (вариации полей вследствие космической, солнечной и земной активности, неоднородности поверхностных геологических образований, наложения аномальных физических полей от геологических неоднородностей или полезных ископаемых, расположенных на разных глубинах) и техногенными (электромагнитными, тепловыми, упругими, радиоактивными).

Разделение наблюденных параметров АН на нормальные (теоретически рассчитываемые), осложненные помехами и аномальные - сложная техническая и вычислительная проблема. Она решается либо с помощью аппаратурно-калибровочных преобразований при полевых работах, либо в ходе компьютерной обработки материалов с помощью разнообразных физико-математических приемов. Как правило, применяются методы статистической обработки тех наблюденных сигналов (измеренных параметров), для которых отношение Amax/Amin ≤ 3; аномалии, превышающие эту величину, из статистической обработки исключаются.

143

Статистическую обработку можно применять лишь тогда, когда имеют место: 1) аддитивность помех (наблюденные значения параметров являются результатом линейного алгебраического суммирования фона, помех и аномалий); 2) стационарность помех (независимость помех от времени); 3) линейность помех (отсутстие взаимодействия между помехами и полезными сигналами); 4) однородность помех (постоянство величины фона Аф и стандартного отклонения σф на изучаемой площади (см. п. 5.2). Поэтому, прежде чем приступить к статистической обработке исходной информации, необходимо оценить, выполняются ли эти требования. Далее определяются законы распределения наблюденных значений. При нормальном распределении рассчитываются средние значения и стандартные отклонения, а при логнормальном - их логарифмы. Одновременно определяются функции плотности распределения вероятности изучаемых параметров. Как правило, все перечисленные статистические характеристики вычисляются с помощью специальных или стандартных компьютерных программ (Никитин, 1986).

Одно из наиболее эффективных средств выделения полезных сигналов и оценки уровня помех - вычисление автокорреляционных (АКФ) и взаимокорреляционных. (ВКФ) функций исходного поля, которые являются важнейшими характеристиками его изменчивости. Автокорреляционная функция R(m) вычисляется по формуле (Никитин, 1986)

R(m) = [1 / (n - m)]
n - m
Σ
i = 1
(Ai - Aср)(Ai+m - Aср)

где Ai - наблюденное значение поля, Аср - среднее значение поля, Ai+m - наблюденное значение в точке сравнения, n - общее число наблюденных точек, т - сдвиг (по профилю) между исходной наблюденной точкой i и точкой сравнения i + т, где поле принимает значения Ai и Аi + т. Если расстояние между точками по профилю равно Δx, то т может принимать значения т = 0, Δx, 2Δx и т. д.

Взаимокорреляционная функция В (т) вычисляется по данным исследований на двух профилях и определяется следующим выражением:

R(m) = [1 / (n - m)]Σ(AiI - AсрI)(Ai+mII - AсрII)

где AiI и AсрI, Ai+mII и AсрII - соответственно наблюденные и средние значения по профилям I и П. Остальные обозначения те же, что и для R (т).

144

При т = 0 значение АКФ совпадает с общей дисперсией наблюденных значений Dобщ = σобщ2, т.е. R (0) = Dобщ. При т = КΔх функции АКФ и ВКФ оценивают корреляционную связь точек наблюдений, отстоящих друг от друга на это расстояние. Отношение R(m)/R(0) = RH называется нормированной функцией автокорреляции или коэффициентом автокорреляции. По графику RH = f(m) может быть дана количественная оценка степени коррелируемости параметров по профилю (или площади). При этом используются значения радиуса корреляции rk, равного расстоянию, начиная с которого наблюденные значения Аi и Ai + rk можно считать некоррелированными. Вручную значение rk может быть определено по графику RH = f(m) как абсцисса точки, в которой величина Rн уменьшается от 1 до 0,3.

АКФ служит для оценки корреляционных свойств как аномалий, так и помех. ВКФ при условии отсутствия корреляции помехи между профилями и малого изменения формы аномалии от профиля к профилю служит для оценки формы аномалии, величины ее смещения от профиля к профилю, простирания по площади съемки.

Важной характеристикой при выделении аномалий на фоне помех является отношение сигнал/помеха (см. разд. 2.5). Используется три типа таких отношений. Пиковое отношение μ1 = Aан mах / σобщ, где Aан mах - максимальная амплитуда аномалии, σобщ - среднеквадратическая ошибка. Этим отношением пользуются при коррелировании аномалий от профиля к профилю.

В случае расплывчатой формы аномалии используют среднеквадратическое отношение μ2 = A2ан ср/σ2общ , где Аaн ср =
(
m
Σ
i
A2ан i)/
m
- среднеквадратическая амплитуда аномалии, Aан i ордината аномалии, т - число аномальных точек по профилю.

Наиболее полной характеристикой отношения сигнал/помеха является энергетическое отношение μ3. При некоррелированной помехе μ3 = A2ан ср · m / Dобщ, где Dобщ - общая дисперсия.

Для выделения аномалии на фоне помех в зависимости от решаемых геологических задач выбирают минимум среднеквадратической ошибки (для выделения региональных аномалий) или максимум отношения сигнал/помеха (для выделения локальных аномалий). Наиболее детально указанные методы фильтрации рассматриваются в работе А.А. Никитина (1986).

145

После предварительной обработки строятся графики аномальных значений параметров Аан, карты графиков Аан; карты аномалий (в изолиниях Аан); временные разрезы в сейсморазведке (по горизонтали откладываются пункты наблюдений упругих волн, а по вертикали вниз - времена прихода отраженных или преломленных волн в пункт наблюдения); разрезы кажущихся сопротивлений к другие графические зависимости.

Графики, карты графиков, карты, разрезы, кривые аномальных параметров поля показывают, как изменяется разрез в горизонтальном и вертикальном направлениях. В дальнейшем они могут быть подвергнуты физико-математической компьютерной интерпретации. Существует два подхода к интерпретации: пометодный аналитический (детерминистский) и комплексный (вероятностно-статистический) (Хмелевской, 1997, 1999).

146



Купить BlueTooth гарнитуру

Яндекс цитирования Rambler's Top100
Tikva.Ru © 2006. All Rights Reserved