5.4.2. Комплексная интерпретация и экологически направленная переинтерпретация геофизических данных. Комплексная интерпретация является заключительным этапом эколого-геофизических исследований и основывается на пометодной интерпретации (см. гл. 4). Она может выступать и как самостоятельный вид работ, например, при выполнении экологически направленной переинтерпретации материалов геофизических исследований, полученных при решении различных геологических задач.

Целью комплексной интерпретации является получение максимальной полезной информации об исследуемых объектах. При этом осуществляется совместный анализ результатов эколого-геологических и геофизических исследований и построение рабочих ФГМ, ФГМ-ПДМ, ФГЭМ, МЭФП, которые в результате итерационного цикла интерпретации превращаются в результативные модели (см. п. 5.2.2). Полученный результат обычно проверяется по данным независимых эколого-геологических, геоэкологических, медицинских исследований и при необходимости уточняется.

При проведении количественной комплексной интерпретации данных различных методов используются вероятностно-статистические (стохастические) способы решения обратных задач. Эти способы достаточно разнообразны. Одни из них основаны на логических приемах распознавания образов, другие - на регрессионном и корреляционном анализе, третьи - на расчете коэффициента правдоподобия или комплексных показателей, обобщающих многомерные и разнометодные данные (Никитин, 1986).

Во всех этих способах реализуется принцип аналогии. Интерпретация выполняется путем модельного подхода, при котором параметры рабочих ФГМ или ФГЭМ используются для выделения интересующего исследователя объекта. При этом

146

производится разделение всех изучаемых эколого-геологических и эко-лого-геофизических объектов на заранее заданное число классов, для каждого из которых имеется свой эталон сравнения (своя рабочая ФГМ), чьи параметры выступают в качестве признаков, описывающих строение и свойства массивов горных пород природных и техногенных объектов. Эталоны служат для количественной характеристики или качественного выделения изучаемых объектов по совокупности признаков. Различают числовые и логические признаки. Первые характеризуются метрикой, когда (например, в случае линейной метрики) различия между двумя признаками определяются разностью этих значений или разностью их логарифмов. Логические признаки не обладают метрикой. Различие между двумя значениями логического признака равно 0 при их совпадении и равно 1 при их несовпадении. Логический признак может быть многозначным (иметь вес) или двузначным, соответствующим значениям "да" и "нет"

При выполнении комплексной интерпретации оценка числа классов изучаемых природных и техногенных объектов и необходимого для их характеристики числа рабочих ФГМ (эталонов) производится по данным априорных представлений об эколого-геологической или эколого-геофизической обстановке изучаемой территории.

В экологической геофизике весьма эффективны методы комплексной интерпретации разномасштабных данных, полученных на различных уровнях исследования: космос-воздух-земля-скважина-образец. Перспективным является использование новой информационной технологии, получившей название интегрированного системного анализа (Кузнецов, Никитин, 1992).

Структуру интегрированного системного анализа (ИСА) можно проиллюстрировать на примере его использования для построения прогнозных эколого-геофизических карт (рис. 5.3). Основными методологическими принципами ИСА являются:

• - анализ общих принципов организации геологического, геофизического и геохимического пространства;
• - использование общих черт и особенностей геофизических и геохимических полей и параметров;
• - выявление механизма передачи информации с глубины на поверхность;
• - выявление физико-химической "памяти" горных пород;
• - использование пространственной, энергетической и временной иерархии геопроцессов.

Важнейшим элементом технологии ИСА геолого-геофизической, геохимической и геоэкологической информации является

147

Рис. 5.3. Структура интегрированного системного анализа геолого-геофизической информации для построения прогнозных карт

математическое моделирование. Так, например, при изучении эколого-геологической обстановки урбанизированных территорий моделируются: основные особенности геологического, тектонического и гидрогеологического строения региона; условия возникновения и распределения по площади экзогенных геологических и экологически опасных (техногенных) процессов; пространственное распределение техногенного загрязнения; физические поля над возмущающими объектами заданной формы, размеров и свойств, в слоистой и однородной вмещающей среде; слабопроявленные в геофизических полях геологические

148

объекты, связанные с эмерджентными свойствами литосферного пространства и представляющие потенциальную экологическую опасность.

В качестве исходных данных для проведения экологически направленной интерпретации используется информация, полученная на изучаемой территории или конкретном объекте геофизическими, геологическими и геоэкологическими методами, основанными на различных технологиях: дистанционными, наземными, скважинными и подземными. Как правило, привлекаются разномасштабные данные, поэтому чрезвычайно важно для их пространственной организации использовать результаты дистанционных съемок, обладающие наибольшей площадной плотностью информации. В частности, при изучении параметров пространственного загрязнения верхних слоев литосферы могут быть использованы данные геологических, гидрогеологических, инженерно-геологических, структурно-морфологических съемок; результаты бурения и скважинных геофизических исследований; данные разнометодных, наземных и аквальных геофизических работ. Обязательным условием экологически направленной переинтерпретации является использование результатов дешифрирования дистанционной информации. Большой вклад в истолкование получаемой информации могут внести данные эколого-геохимических, биоэкологических и медико-экологических исследований.

Особый интерес при экологически направленной интерпретации имеют методы построения многофакторных моделей литосферного пространства, экологически значимых природных и техногенных объектов, зон техногенного загрязнения (Кузнецов и др., 1995). Здесь данные многоуровневых исследований и методы ИСА дают возможность оценить пространственные размеры, форму, физические свойства изучаемых объектов и обосновать параметры характеризующих их ФГМ и ФГЭМ-ПДЭН. При наличии сведений о вероятностной контрастности физических свойств изучаемых объектов и создаваемых ими геофизических аномалий, а также при наличии экологических и медицинских данных о воздействии этих аномалий на окружающую среду и живые организмы могут быть сформированы параметры физико-геоэкологических моделей (ФГЭМ). Как указывалось выше (см. п. 5.2.3), параметры ФГЭМ дают возможность использовать их для построения прогнозных эколого-геофизических или эколого-геологических карт изучаемого региона.

Дополнительные возможности при проведении экологической интерпретации открываются в том случае, если помимо

149

данных литосферных исследований используются сведения о физических процессах в атмосфере и гидросфере, независимые наблюдения за интенсивностью и вариациями техногенных физических полей. Эта информация может быть использована для формирования моделей экофизических полей (МЭФП), отображающих пространственную структуру и интенсивность совокупного природного и техногенного физического воздействия на биоту и человека. Параметры этих моделей могут быть использованы как для построения эколого-геофизических карт, так и для проведения экофизического мониторинга окружающей среды.

150