Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Программные комплексы интерпретации геопотенциальных полей и развитие математических методов локализации сингулярных источников (состояние вопроса) 7
1.1. Классификация интерпретационных систем 7
1.2. Основные компьютерные системы первой группы 9
1.3. Развитие теории и методики локализации сингулярных источников 12
1.4. Основные компьютерные системы второй группы, основанные на локализации особых точек 19
Глава2. Теоретическое обоснование метода локализации сингулярных источников 27
Глава 3. Схема компьютерной технологии интерпретации потенциальных полей методом локализации особых точек 37
Глава4. Опробование компьютерной технологии 53
4.1. Опробование компьютерной технологии интерпретации на данных аэромагнитной и гравиметрической съемки масштаба 1:1000000 с целью определения глубины залегания верхней поверхности кристаллического фундамента Русской платформы 53
4.1.1. Геофизические методы определения глубины верхней поверхности залегания кристаллического фундамента Русской платформы 53
4.1.2. Интерпретация данных аэромагнитной съемки масштаба 1:1000000 с целью определения глубины залегания верхней поверхности кристаллического фундамента Русской платформы 58
4.1.3. Интерпретация данных гравиметрической съемки масштаба 1:1000000 с целью оценки глубин залегания плотностных неоднородностей 76
4.2. Опробование программного комплекса «Особые точки» пользователями сторонних организаций 80
4.3. Опробование программного комплекса «Особые точки» на примерах магнитного и гравитационного полей, вычисленных от модельных источников, в трехмерном варианте 84
4.4. Опробование программного комплекса «Особые точки» на задачах электроразведки .106
Заключение 113
Список использованных источников 117
Приложение 1 131
Приложение 2 132
- Развитие теории и методики локализации сингулярных источников
- Геофизические методы определения глубины верхней поверхности залегания кристаллического фундамента Русской платформы
- Опробование программного комплекса «Особые точки» на примерах магнитного и гравитационного полей, вычисленных от модельных источников, в трехмерном варианте
- Опробование программного комплекса «Особые точки» на задачах электроразведки
Введение к работе
Актуальность.
Методы грави-, магнито- и электроразведки используются на всех стадиях поисков и разведки месторождений полезных ископаемых. Основной задачей интерпретации полученных геофизических данных является извлечение из результатов наблюдений заложенной в них полной и достоверной информации с целью построения адекватной реальности модели интересующих геологических объектов. Особую ценность приобретают методы интерпретации, позволяющие решать обратные задачи геофизики при минимуме априорной информации о возмущающих объектах, в частности методы локализации особых точек аналитических функций. В настоящее время, когда подавляющая часть интерпретационных задач решается с применением электронно-вычислительных машин особую актуальность приобретает создание не просто отдельных программ, а единой компьютерной технологии, обеспечивающей решение геофизических задач на основании единого алгоритмического и методического подхода. Представляемая компьютерная технология базируется на едином подходе к интерпретации потенциальных полей различной лрироды (гравитационного, магнитного, электрического) и включает в себя два программных комплекса: первый - локализация сингулярных источников, второй - моделирование физико-геологической среды. Разработанная компьютерная технология обеспечивает геофизику возможность более эффективно и качественно проводить работы по параметризации физико-геологической среды, строя начальные приближения при минимуме априорной информации и уточняя параметры искомых объектов с привлечением всей имеющейся информации.
Цель и задачи работы.
Целью данной работы является повышение эффективности геолого-геофизических работ путем создания компьютерной технологии интерпретации потенциальных полей (гравитационного, магнитного, электрического) на основе метода локализации сингулярных источников (особых точек) и неформализованного подбора физико-геологической модели возмущающей среды в интерактивном режиме.
Для реализации поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:
разработать концепцию компьютерной технологии, состоящую из двух комплексов: локализация сингулярных источников и моделирование физико-геологической среды (двухмерный и трехмерный варианты);
усовершенствовать алгоритм локализации сингулярных источников путем разработки и реализации методики адаптивной регуляризации, которая обеспечивает возможность выбора оптимальных параметров настройки алгоритма;
разработать и включить в компьютерную технологию программный комплекс неформализованного подбора параметров физико-геологической среды (задачи грави- и магниторазведки);
провести опробование разработанной компьютерной технологии на ряде задач грави-, магнито- и электроразведки;
составить методику применения разработанной компьютерной технологии в целях определения глубины залегания верхней поверхности магнитоактивного слоя, которая может быть отнесена к поверхности кристаллического фундамента Русской платформы.
Методы исследований.
В основу исследований положена теория решения обратной задачи потенциала по методу локализации сингулярных источников потенциальных полей. Также в исследованиях использовано компьютерное моделирование на базе решения прямой задачи грави- и магниторазведки.
Научная новизна.
Впервые создана компьютерная технология, объединяющая в единую систему решение обратной задачи теории потенциала и математического моделирования. Комплексное решение этих задач предоставляет геофизику возможность проводить в едином технологическом процессе интерпретацию потенциальных полей, начиная с извлечения информации при минимуме априорных сведений о возмущающей среде (определение расположения сингулярных источников и их характеристик) и заканчивая детальным моделированием искомых объектов по результатам первого этапа и с привлечением имеющейся априорной информации.
Разработана новая методика адаптивной регуляризации с целью повышения помехоустойчивости и разрешающей способности метода локализации сингулярных источников.
Разработанная компьютерная технология предназначена для интерпретации в едином технологическом процессе в двухмерном и трехмерном вариантах геофизических потенциальных полей различной природы.
Практическая значимость.
Разработанная компьютерная технология широко применялась при решении различных геофизических задач в ВИРГ-Рудгеофизика, ВСЕ-ГЕИ, ГНПП «Севморгео», ГП НИПИокеангеофизика, «Якутскгеология» и
др.
В отделе геологического картирования ВИРГ-«Рудгеофизика» компьютерная технология применялась для построения объемных геолого-геофизических моделей земной коры.
В ГП НИПИокеангеофизика компьютерная технология использовалась в работах на шельфовой зоне Черного моря и для интерпретации данных съемки 1:50000 масштаба на Алексеевской, Медынской прираз-ломных структурах и Лузловском нефтяном месторождении в Баренцевом море.
Результаты применения компьютерной технологии «Особые точки» были использованы при составлении «Методического руководства по объемному геологическому картированию рудных районов» (СПб, ВСЕ-ГЕИ, 1998г.), а также «Рекомендаций по методике построения объемных геолого-геофизических моделей земной коры при подготовке Госгеол-карты-1000» (СПб, ВИРГ-«Рудгеофизика», І996-1998г.г.).
На основе представляемой компьютерной технологии разработана эффективная методика выделения верхней поверхности слоя магнитоак-тивных источников, которая может быть отнесена к верхней эрозионной поверхности складчатого консолидированного фундамента Русской плиты.
Апробация
Представленная компьютерная технология прошла приемочное опробование и включена в состав Фонда алгоритмов и программ рудной геофизики (ФАП РГ). Основные теоретические положения и результаты интерпретации модельных примеров были доложены на всесоюзных семинарах имени Д.Г.Успенского «Теория и практика геологической интерпретации гравитационных и магнитных полей» (Ленинакан, 1984г. и Алма-Ата, 1990г.). Результаты практического применения были представлены на Международной конференции «Problems of Geocosmos» в июле 1998 года в СПГУ.
Публикации
Основные характеристики и результаты применения компьютерной технологии изложены в 4 отчетах по научно-исследовательским темам и в 4 опубликованных работах.
Структура и объем работы.
Развитие теории и методики локализации сингулярных источников
Математический метод, реализованный в предлагаемом программном комплексе "Особые точки", основан на локализации особенностей поля в пространстве представлений элементов поля по Коши. Это позволяет не только определить координаты всех не экранированных особых точек, но и получить такие их характеристики, как тип особой точки и ее интенсивность, что позволяет делать заключения о форме искомого объекта и его физических свойствах (плотности или намагниченно сти).
Начало развития методов выделения сингулярных источников относится к 40-м годам. Методика локализации особых точек использовалась А.А.Заморевым [44,45] при исследовании частных примеров аналитического продолжения потенциальной функции в нижнюю полуплоскость. В этих работах впервые появилось понятие особых точек аналитического продолжения гравитационных и магнитных полей внутрь масс и через массы, т.е. точек, через которые аналитическое продолжение поля невозможно.
В 1947-1955гг. Б.А.Андреев [1-3] в неявном виде использовал концепцию особых точек для определения глубин залегания пластообразных объектов.
В 1950 г. В.К.Иванов применил теорию функций комплексного переменного при определении моментов возмущающих тел. Им же в 1955-1956 гг. [47-49] эта теория использовалась для решения обратной задачи потенциала на основе целых функций экспоненциального типа конечного порядка в двухмерном и трехмерном вариантах при конструировании интегрального уравнения обратной задачи логарифмического потенциала.
В 1956 г. В.Н.Страховым [62] дано представление комплексного потенциала и комплексной напряженности магнитного поля однородных намагниченных тел, установлена тесная связь некоторых форм объектов с особыми точками комплексных потенциала и напряженности внешнего поля при их аналитическом продолжении внутрь масс.
В 1957-1959 гг. С.В.Шалаевым [107,108] с использованием теории функций комплексного переменного получены соотношения, связывающие особые точки с конкретными формами возмущающих гравитационное и магнитное поля объектов в виде пластов конечной мощности, уступов, бесконечно тонких пластов и горизонтальных круговых цилиндров. Им же предложены [108,109] приемы практического применения концепции особых точек для определения элементов залегания указанных форм объектов по обратной величине комплексных напряженностей магнитного и гравитационного полей.
В 1961 г. Г.А.Трошковым и С.В.Шалаевым [84] на основе решения В.К.Иванова [47,48] были предложены способы практической реализации комплексного преобразования Фурье элементов гравитацонного и магнитного полей для определения характеристик возмущающих объектов в двухмерном случае.
В том же году Г.М.Воскобойниковым [13] на базе теории функций комплексного переменного и функций Карлемана предложен способ локализации отдельной аномалии из сложного поля.
Вопросам концепции особых точек аналитического продолжения потенциальных полей в комплексной форме и определению пространственного распределения особых точек посвящены основополагающие работы В.Н.Страхова [63,64 . Тогда же опубликованы результаты исследований по связи особых точек аналитического продолжения комплексной напряженности гравитационного поля с формой возмущающих масс при однородном и неоднородном распределении физических свойств в возмущающих объектах в работах Г.Я.Голиздры [20].
В 1963-1969 гг. А.В.Цирульским [99-102] была установлена связь особых точек комплексного логарифмического потенциала с некоторыми дифференциально-геометрическими особенностями контура, ограничивающего сечение двухмерного однородного и неоднородного объекта; получены формулы для представления комплексного потенциала и комплексной напряженности магнитного поля в виде контурных интегралов типа Коши. В дальнейшем эти работы были продолжены Ф.И.Никоновой и Н.В.Федоровой для решения задачи построения эквивалентных семейств решений [104-106 .
В 1964-1968 гг. Г.А.Трошковым [85,86] с использованием теории интеграла типа Коши был предложен и реализован на практике метод локализации особенностей потенциальных полей с определением пространственного распределения особых точек, их типа и интенсивности помещенного в особой точке источника.
В 1965 г. аналогичное решение обратной задачи гравиметрии и магнитометрии с использованием теории функций Карлемана в двухмерном и трехмерном вариантах было получено Г.М.Воскобойниковым и М.И.Сиротиным [14,15]. Продолжались интенсивные исследования по решению обратной задачи теории потенциала с использованием аналитического продолжения потенциальных полей в область носителей источников возмущений В.Н.Страховым [63,65,66,68], Г.Я.Голиздрой [21,22], С.В.Шалаевым [109], А.В.Цирульским и М.И.Сиротиным [100], Г.М.Воскобойниковым и М.И.Сиротиным [15] и другими [30,53].
Примерно с этого времени использование концепции особых точек функций комплексного переменного в обратной задаче теории потенциала применительно к гравиметрии и магнитометрии разделилось на два тесно связанных между собою направления, получивших компьютерную реализацию и широкое применение в практике интерпретации гравимагнитных полей:
- аналитического продолжения потенциальных полей и их функционалов в область носителей источников возмущений в работах В.Н.Страхова [65-69,73-75,82], Г.Я.Голиздры [21,23], Г.М.Воскобойникова и МЛ.Сиротина [14], В.М.Березкина [4-6], М.С.Жданова [41,43], В.Н.Страхова и М.И.Лапиной [79], Г.А.Трошкова и А.А.Грозновой [89] и др.;
- локализации особенностей потенциальных полей с определением их пространственного распределения, типа и интенсивности источника в работах Г.А.Трошкова [85-86,88,94], Г.М.Воскобойникова и М.И.Сиротина [15], В.Н.Страхова [67,70-72,77,81-82], А.А.Грозновой и Г.А.Трошкова [31-37], Г.М.Воскобойникова и Н.И.Начапкина [16-18], Н.И.Начапкина [56-57], Г.А.Трошкова и А.А.Грозновой [87,89-91], М.С.Жданова и О.В.Витвицкого [42], А.А.Духовского, И.И.Акрамовского и С.В.Аплонова [58], Г.А.Трошкова, А.А.Грозновой, О.И.Погаревой и В.Н.Яковлева [92,93] и др.
К 1984 г. разработка теоретических основ концепции особых точек в двухмерной постановке была завершена. Параллельно с разработкой теории шло ее внедрение в практику геофизических исследований с применением вычислительных машин.
Геофизические методы определения глубины верхней поверхности залегания кристаллического фундамента Русской платформы
Начало интенсивному изучению фундамента Русской плиты положили работы Л.А. Варданянца с сотрудниками в 1955-1960 гг. и составленные ими обзорные геологические карты докембрия.
Основным вопросам строения чехла и рельефа фундамента были посвящены работы Э.Э. Фотиади, а затем работы под редакцией В.Д. Наливкина[55], Н.В. Неволина и др.
P.A. Гафаров [19] на основе большого объема геофизического материала дал оценку глубин залегания верхней границы фундамента.
Геологическое строение фундамента Русской плиты рассматривается в работах A.A. Борисова [9], В.Н. Зандера, Ю.И. Томашунас, Л.Н. Берковского, Л.В. Суворова, В.А. Дедеева, К.О. Кратца[46,52], Л.Е. Шустовой [110] и др.
Большой объем проведенных магнитных (наземных и воздушных) исследований на Балтийском щите и Русской платформе в совокупности с данными бурения показал, что аномальное магнитное поле в основном обусловлено породами, слагающими архейско-протерозойский фундамент. Осадочные же породы платформенного чехла по сравнению с метаморфическими и изверженными породами фундамента практически немагнитны. Характер магнитных аномалий (форма, размеры, интенсивность) зависит от морфологии, размеров, глубины залегания пород и их намагниченности.
В результате геолого-геофизических исследований в пределах Балтийского щита установлено, что все магнитные аномалии обусловлены, как правило, неоднородностью состава и строения поверхности фундамента. Есть все основания распространить эту закономерность и на Русскую плиту, в пределах которой магнитные породы складчатого основания, по данным бурения, залегают непосредственно под отложениями складчатого чехла на глубине в среднем 1.5 - 2.5 км [46 .
По данным о физических свойствах пород раннего докембрия авторы монографии [52] допускают, что магнитные образования фундамента намагничены по направлению полного вектора нормального поля.
Аномалии AT при удалении плоскости наблюдений от поверхности намагниченных тел на высоту 0.5 км и более, как это имеет место на большей части платформы, передают лишь общие закономерности распределения магнитных образований. При этом реальные источники аномалий отображаются в геометрически осредненных формах при некоторой средней намагниченности. Эти сравнительно крупные магнитные образования могут объединять целые комплексы сложного геологического строения, представляющие иногда целые структурно-фациальные зоны, которые на геологических разрезах чаще всего изображаются круто уходящими на большую глубину. Такое представление, складывающееся по геологическим наблюдениям у поверхности, вполне согласуется с данными аэромагнитных съемок. Господствующим типом аномалий платформы являются аномалии, соответствующие телам крутого падения и большого распространения на глубину. На щитах и, тем более, на плите сильная асимметрия аномалий встречается редко, еще реже аномалии имеют двусторонние минимумы.
Таким образом, магнитное поле Русской плиты в первом приближении можно рассматривать как поле, обусловленное крутопадающими шгастообразными и столбообразными телами, намагниченными по вектору нормального поля, верхние кромки которых совпадают с поверхностью фундамента.
В работе [52] описана методика обработки аэромагнитных данных, состоящая из трех этапов: а) выделение контуров верхних кромок намагниченных тел; б) вычисление глубин их залегания; в) вычисление намагниченности.
Выделение контуров верхних кромок проводилось по картам графиков и изолиний. Основным материалом являлись карты графиков. Графики AT, хорошо корредирующиеся от маршрута к маршруту по форме кривых и интенсивности, относились к одному телу. Границы определялись по положению точек перегиба. Карты изолиний привлекались для нахождения окончаний удлиненных тел.
Для вычисления глубин залегания верхних кромок применялись методы определения параметров возмущающих тел по кривым приращений, по формулам для пласта малой мощности, по характерным точкам, по касательным. Наибольшее употребление нашли способы, использующие кривые приращений различных порядков. Глубина залегания определялась по кривым вертикального градиента и кривым приращений второго порядка, а также по кривым горизонтального градиента по величине абсциссы полуэкстремума.
Вычисление намагниченности велось в предположении, что источники магнитных аномалий распространяются на большую глубину и намагничены по вектору нормального поля.
Для определения положения нижней границы намагниченного тела необходимы данные о напряженности магнитного поля, обусловленного этим телом, на большом расстоянии от него. Примененные в работах [46] способы требуют, чтобы указанное расстояние по крайней мере раз в 6 превосходило размеры тела. Однако при таком удалении от какого-либо источника магнитной аномалии на Русской плите напряженность магнитного поля, как правило, в гораздо большей степени зависит от других соседних источников. Поэтому очевидно, что возможности для определения положения нижней границы намагниченных тел на рассматриваемой территории довольно ограничены и не могут претендовать на большую достоверность.
Тем не менее такие даже весьма приближенные определения могут представлять ценность для оценки глубин, на которых температура достигает точки Кюри, что может быть косвенно использовано в целях геотектонического районирования.
По данным проведенных вычислений глубины залегания нижней кромки не менее, чем в пять раз превосходят глубины залегания верхней кромки. Вычисления положения нижней кромки позволяют в какой-то мере судить о величине ее влияния на характер аномалии AT, вероятнее всего, влияние нижней кромки на форму аномалий AT весьма незначительно.
В итоге обработки были составлены результативные карты в масштабе проведенных аэромагнитных съемок. На картах показывались контуры верхних кромок намагниченных тел, глубина их залегания и намагниченность. Для тел, вызывающих аномалии с четко выраженной асимметрией, показывались также вероятные направления падения. Специально обозначались тела, верхние кромки которых располагаются выше и ниже поверхности фундамента.
Локальные аномалии силы тяжести вызваны как неоднородностью складчатого фундамента, так и неоднородностью структуры осадочного чехла. Региональные аномалии, занимающие площади в десятки, реже сотни квадратных километров, вызваны глубинными факторами, находящимися преимущественно в пределах нижней части земной коры. Влияния указанных факторов взаимно накладываются друг на друга и значительно усложняют геологическое истолкование наблюденных аномалий силы тяжести, которое часто становится невозможным без привлечения дополнительных сведений, как геологических, главным образом данных бурения, так и других геофизических методов.
Опробование программного комплекса «Особые точки» на примерах магнитного и гравитационного полей, вычисленных от модельных источников, в трехмерном варианте
Программа, реализующая метод локализации особых точек в трехмерном варианте, была опробована на модельных полях: гравитационном Ag, магнитных 7 и AT , а также при осложнении поля Z 10% помехой, распределенной по нормальному закону. В качестве модельных возмущающих тел были выбраны пять прямоугольных октаэдров, имитирующие следующие тела: -вертикальный стержень, - сфера, - пласт большой мощности, -тонкий вертикальный пласт, - тонкий горизонтальный пласт, координаты, вершин тел приведены в таблицах 4.3.1-4.3.5, в верхней строке указаны значения трех составляющих намагниченности по осям координат (Jx , Jy , Jz ) и значение плотности (а) для случая гравитационной задачи. Вычисления проводились при шаге — 1 км линейные размеры также указаны в км, магнитные поля и намагниченности - в нТл плотность - г/см .
Вертикальная составляющая Z магнитного поля рассматривалось для случая вертикального направления вектора намагниченности. Значения поля дельта Т получены в предположении, что направление вектора намагниченности тела совпадает по направлению с нормальным геомагнитным полем, при этом ось ОУ направлена по меридиану и наклонение равно 60 градусам, тогда для каждого модельного тела значения составляющих намагниченности по осям координат соответственно равны;
Алгоритм локализации сингулярных источников потенциальных полей в трехмерном варианте основан на приеме отображения трехмерного пространства в плоскость обычного комплексного переменного (9). По координаты особых точек, полученным в этой плоскости (6), восстанавливаются пространственные координаты, для чего вычисления проводятся в плоскости (6) и двух близких к ней плоскостях (6 + АО) и, где АО выбирается обычно равной 5-10 . Поэтому в случае трехмерной задачи, кроме параметров регуляризации Н (высота пересчета) и т (порядок производной), определяющих помехоустойчивость и разрешающую способность метода, важную роль играет также параметр 0 - угол между плоскостью вычислений с осью ОХ. Угол 0 следует выбирать Тсіким образом чтобы проекции особых точек нэ. плоскость кї ічисттений наименьшей степени. Обычно рассматриваются углы 0, 90 +45, -45. Для таких тел, как шар (тип особой точки = О - центр шара) и стержень (тип особой точки = 1 - верхняя грань), которые характеризуются одной особой точкой, координаты особой точки определяются достаточно устойчиво при различных углах 0, и значение угла 0 следует учитывать при оценке значения намагниченности. При интерпретации таких тел, как пласты различной мощности (тип особой точки = 2 - вершины, пласта малой мощности, тип особой точки = 3 - вершины пласта большой мощности), для которых особые точки располагаются в вершинах, необходимо проводить вычисления при различных углах 0, добиваясь наименьшего взаимного влияния вершин. Например, для пласта большой мощности целесообразно выбирать угол 0 равный +45 и -45 . Кроме того, для устранения влияния соседних тел необходимо выбирать участки наблюдаемого поля, относящиеся к одному рассматриваемому объекту. Алгоритм локализации особых точек в трехмерном варианте построен таким образом, что позволяет выбирать отдельные участки интерпретируемого поля с последующим занесением локализованных особых точек на общий планшет. Также для каждого объекта возможна локализация отдельных точек, полученных при наилучшей разрешающей способности.
Результатом интерпретации модельных полей являются тип, координаты, и интенсивности особых точек. Тип особой точки указывает на форму искомого объекта, положение особых точек связано с положением вершин или центров возмущающих объектов, интенсивность особой точки (М) связана с физическими свойствами объектов (намагниченность, плотность) следующими соотношениями.
Результаты интерпретации поля дельта Т представлены на рисунке 4.3.6 и в приведенных ниже таблицах 4.3.11-4.3.17. На рисунке 4.3.6 изображены изолинии магнитного поля и расположение особых точек, тип особой точки указан формой (квадрат, прямоугольник, круг), цифрами обозначена интенсивность особой точки.
Результаты интерпретации поля 2, осложненного 10% помехой, представлены на рисунке 4.3.7 и в приведенных ниже таблицах 4.3.18-4.3.22. На рисунке 4.3.7 изображены изолинии магнитного поля и расположение особых точек, тип особой точки указан формой (квадрат, прямоугольник, круг), цифрами обозначена интенсивность особой точки.
Результаты интерпретации гравитационного поля дельта О представлены на рисунке 4.3.8 и в приведенных ниже таблицах 4.3.23-4.3.27. На рисунке 4.3.8 изображены изолинии магнитного поля и расположение особых точек, тип особой точки указан формой (квадрат, прямоугольник, круг), цифрами обозначена интенсивность особой точки.
Приведенные выше результаты вычислений были получены при высотах пересчета Н= 1, 2, 3 шага съемки dx и порядке производной т = 3, 4. Для таких тел, как шар и стержень, характеризующихся одной особой точкой, практически точно определяются: тип особой точки, геометрические параметры и значение намагниченности, причем параметры особых точек устойчиво определяются при различных параметрах регуляризации (Н и т). Для пластов, имеющих несколько особых точек, достаточно точно определяется тип особой точки, погрешность определения координат в плоскости (х, у) составляет порядка 10%, погрешность определения глубины залегания (г) достигает в отдельных случаях 30%, а значение намагниченности может отличаться от истинного в 2.5 раза. При этом результаты достаточно сильно зависят от выбора параметров регуляризации (П и т), при улучшении результатов определения одного из параметров особой точки ухудшается другой. Это говорит о недостаточной устойчивости алгоритма локализации особых точек типа 2 и 3, относящихся к вершинам пластов. Объекты- такого вида целесообразнее рассматривать в двухмерном варианте. Для вертикального пласта малой мощности это просто очевидно, для пласта большой мощности и тонкого горизонтального пласта также допустима интерпретация в двухмерном случае. Такие тела, как шар и стержень, нельзя рассматривать в двухмерном варианте и необходимо применять интерпретацию в трехмерном варианте, которая и дает адекватные результаты.
Опробование программного комплекса «Особые точки» на задачах электроразведки
Программный комплекс «Особые точки» был опробован на электрических полях объектов инженерной геологии -высоковольтных кабелях и трубопроводах как на модельных, так и на практических примерах для постоянного и переменного тока. Материалы рассмотренные в данном параграфе предоставлены В.В. Глазуновым.
На рис. 4.4.1 представлена составляющая Ну магнитного поля, вызванного постоянным током 100 ампер, текущим по кабелю, часть которого от О метров до 5 метров по оси ОХ расположена на глубине 1 метр, а вторая часть от 5 метров до 11 по оси ОХ находится на глубине 2 метра. Интерпретация методом локализации особых точек проводилась по каждому из 10 профилей, расположенных вкрест протяженности кабеля через 1 метр. Результаты приведены в таблице 4.4.1. Глубина залегания кабеля определяется практически точно для глубины 1 метр, и для глубины 2 метра, если расстояние от места резкого изменения глубины кабеля составляет 2 метра и более.
На рис. 4.4.2 изображена магнитная составляющая электромагнитного поля, создающего поле промышленных помех от системы кабелей с переменным током с частотой 50 Гц, измеренное через 1 метр. Различные значения поля, измеренного вдоль системы кабелей, объясняются скачками напряжения в сети и наличием мешающих факторов. Результаты, полученные по системе профилей вкрест протяженности системы кабелей представлены в таблице 4.4.2. Глубина залегания центра системы кабелей изменяется от 0.45 до 0.89 метра со средним значением 0.55 метра. Учитывая скачки в значениях измеренного поля и шаг съемки равный 1 метру полученную точность можно считать удовлетворительной.
На рис. 4.4.3 изображены результаты интерпретации магнитной составляющей поля Нх, измеренной над трубопроводом, находящимся под катодной электромагнитной защитой полем с частотой 100 Гц. По методу особых точек определен центр трубы 1,4 метра. Зная, что диаметр трубы равен 1 метру, определяем глубину до верхней части трубы - 0,9 метра. На рис. 4.4.4 представлены результаты интерпретации поля, полученного по методу заряда с частотой 625 Гц. Глубина залегания центра объекта, определенная программно равна 1.58 метров, что согласуется с имеющимися априорными сведениями.