بهبود مدل سازی معکوس داده های الکترومغناطیس - دانلود رایگان
دانلود رایگان مطالعات ژئوفيزيكي به كشف گيلبرت[1] در سال1600 برميگردد؛ كه زمين را مانند يك مغناطيس غولپيكر، در نظر گرفت. اما اولين قدم در كاربرد اين علم براي اكتشاف موا
دانلود رایگان
| بهبود مدل سازی معکوس داده های الکترومغناطیس هوابرد حوزه فرکانس با تعیین مدل اولیه مناسب و اعمال قید های عمقی و هموارسازچکیده هدف از انجام این پایان نامه طراحی الگوریتمی برای مدلسازی یکبعدی دادههای الکترومغناطیس هوابرد حوزه فرکانس است. طراحی چنین الگوریتمی مستلزم استفاده از ابزارهای ریاضی برای ارتباط دادههای الکترومغناطیسی و مجهولات مسئله است. این مجهولات شامل مقاومتویژه و ضخامت لایهها میباشد. متأسفانه رابطه بین دادهها و پارامترهای مسئله کاملاً غیرخطی است و هیچ رابطه مستقیمی برای تعیین پارامترهای مسئله وجود ندارد، از طرفی تفسیر این دادهها یا با استفاده از منحنیهای استاندارد به صورت دستی انجام میشود، که در تفسیر دادههای هوابرد به دلیل حجم انبوه دادهها امکانپذیر نیست؛ یا با استفاده از الگوریتمهای وارونسازی که بر اساس اصلاح مدل در هر تکرار و کم کردن خطای بین دادههای برداشت شده و دادههای پیشبینی شده در الگوریتم استوار هستند؛ قابل تفسیرند. مشکل اصلی این نوع الگوریتمها نیاز به یک مدل اولیه نزدیک به مدل واقعی است. پس برای طراحی چنین الگوریتمی ابتدا با مقایسه نتایج روشهای سریع و تقریبی دادههای مدل مصنوعی، که مقاومتویژه ظاهری و عمق مرکزی متناظر با آن است، مدل اولیهای بر اساس مقاومتویژه و ضخامت لایهی متناظر با آن تعیین میشود، سپس این مدل در الگوریتمی وارونسازی بر پایه تصحیح مدل در تکرارهای متوالی به مدل نهایی همگرا خواهد شد. در این تحقیق برای وارونسازی دادهها از الگوریتمی مقید استفاده شده است. این الگوریتم با استفاده از قید هموارساز همگرایی به هموارترین مدل ممکن را تضمین میکند، سپس با استفاده از قید عمقی و محاسبه نسبت ضخامت لایهها به عمق قرارگیری آنها همگراترین مدل عمقی به مدل نهایی حاصل میشود و در نهایت با استفاده از قید جانبی، که با استفاده از تفاضل نتایج قیدهای عمقی دو سونداژ مجاور بهدست میآید؛ همگرایی مدل با در نظر گرفتن تغییرات جانبی حاصل میشود. لازم به ذکر است، اگر اطلاعات اولیه از لایهبندی زمین مورد مطالعه و مقاومتویژه متناظر با آن در دسترس باشد، این اطلاعات با استفاده از قید اطلاعات اولیه به الگوریتم وارد میشود. با استفاده از مجموع این روشها برنامهای کاملاً اتوماتیک به منظور مدلسازی دادههای الکترومغناطیس هوابرد حوزه فرکانس در محیط نرمافزار MATLAB تهیه شده است، که ورودی این برنامه دادهها و خروجی آن مدل لایهای مقاومتویژه است. نتایج استفاده از الگوریتم وارونسازی مقید روی دادههای مدل مصنوعی حاوی درصدی نوفه تصادفی نشان میدهد، که استفاده از قیدها در همگرایی به مدل نهایی بسیار مؤثر است و نسبت به الگوریتمهایی چون مارکوارت- لونبرگ تضمین همگرایی بالاتری دارند. از طرفی نتایج این نوع مدلسازی روی دادههای مدل مصنوعی که تا حدی توجیه کننده پیچیدگیهای ساختمانی زمین است، نشان میدهد که این نوع مدلسازی میتواند اطلاعات مفیدی از پیچیدگیهای ساختارهای زیرسطحی نیز فراهم نماید. در پایان به تفسیر دادههای الکترومغناطیسی منطقه باریکا از استان آذرباییجان غربی، حوالی شهرستان سردشت پرداخته شده است و نتایج مربوط به مدل لایهای مقاومتویژه، با اطلاعات زمینشناسی و همچنین مشاهدات مربوط به پیچیدگیهای ساختاری و سطح آب زیرزمینی در این منطقه مقایسه شده است که عملکرد مناسب این الگوریتم را در مدلسازی دادههای واقعی نیز تأیید میکند. کلمات کلیدی: الکترومغناطیس هوابرد، مدل اولیه، وارونسازی، قید هموارساز، قید عمقی و جانبی، باریکا، آذرباییجان غربی. فهرست مطالب
-١ مقدمه مطالعات ژئوفيزيكي به كشف گيلبرت[1] در سال1600 برميگردد؛ كه زمين را مانند يك مغناطيس غولپيكر، در نظر گرفت. اما اولين قدم در كاربرد اين علم براي اكتشاف مواد معدني به سال 1843 ميرسد و زماني كه فونورده[2] از تئودوليت مغناطيسي براي اندازهگيري تغييرات ميدان مغناطيسي زمين به منظور اكتشاف تودههاي آهن استفاده نمود. به دنبال آن در سال 1879 رابرت تالن[3] با تاليف كتاب كشف ذخايرآهن به وسيله روشهاي مغناطيسي قدم مؤثري در جهت كاربردي نمودن ژئوفيزيك اكتشافي برداشت (Dobrin and Savit, 1988). با گذشت زمان و استفاده از ذخایر کمعمق موجود، راهی جز اکتشاف منابع عمیقتر باقی نمانده است. روشهای ژئوفیزیکی از جمله روشهای پرکاربرد در اکتشاف غیرمستقیم کانسارها، نفت، گاز، آب و همچنین کارهای مهندسی میباشند. اکتشافات بسیاری از کانهها و کانیهای اقتصادی با استفاده از روشهای ژئوفیزیکی غیر لرزهای مانند ژئوالکتریک، مغناطیسسنجی، الکترومغناطیس[4] و گرانیسنجی صورت میگیرد. در این میان روشهای الکترومغناطیسی را میتوان پس از روش مغناطیسسنجی از جمله متداولترین روشها در اکتشافات معدنی به شمار آورد(Reynolds, 1997).روشهای ژئوفیزیک هوابرد مانند مغناطیسسنجی، الکترومغناطیس، گرانیسنجی و غیره دارای سرعت عملیات بسیار بالا میباشند؛ که هر کدام بنا به خاصیت فیزیکی مورد مطالعه مربوط به ساختارهای زیر سطحی، کاربردهای متفاوتی دارند. امروزه روشهای الکترومغناطیسیعلاوه بر موارد فوق، در اکتشاف و تعیین آلودگی منابع آب زیرزمینی و غیره به کار میروند (Tølbøll, 2007). این روشها به دلیل تنوع سیستمها و قابلیتهایی چون سرعت بالای عملیات برداشت دادهها و قیمت مناسب، با سرعت زیادی در حال توسعه میباشد (Reynolds, 1997). اندازهگیریهای الکترومغناطیسی میتواند به دو صورت فعال و غیر فعال صورت گیرد. در اندازهگیری با چشمه غیرفعال، از سیگنالهای طبیعی زمین استفاده میشود. اما در اندازهگیری با چشمه فعال یا با چشمه کنترل شونده[5] در یک مکان مشخص، فرستندهای مصنوعی در نزدیکی محل برداشت و یا در مکانی دورتر از محل برداشت (مانند فرستندههای نظامی و غیر نظامی رادیویی که برای تولید امواج الکترومغناطیسی با فرکانس بسیار پایین[6] در مگنتوتلوریک رادیویی[7] استفاده میشود) نصب میشود (Nabighian, 1996). لازم به ذکر است حوزه مورد مطالعه در این تحقیق روش الکترومغناطیسی با چشمه کنترل شونده میباشد.روش الکترومغناطیس هوابرد حوزه فرکانس با القای میدان مغناطیسی متناوب در فرکانسهای مختلف، در ساختارهای زیرسطحی یک جریان الکتریکی القا میکند؛ که بسته به رسانندگی (یا مقاومتویژه) ساختار مورد مطالعه، جریان القا شده یک میدان مغناطیسی القایی متقابل ایجاد میکند. این میدان القایی بسیار ضعیف است و با واحد قسمت در میلیون (ppm)محاسبه میشوند؛ که از نسبت میدان گیرنده به فرستنده بهدست میآید. دادههای برداشت شده دارای دو قسمت همفاز و ناهمفاز (حقیقی و موهومی) هستند (Zhdanov, 2009). در شکل (1-1) یک سیستم برداشت هلیکوپتری دادههای الکترومغناطیسی نشان داده شده است. معمولاً در این سیستم برای برداشت دادههای الکترومغناطیسی، بسته به فرکانسهای استفاده شده برای تولید میدان مغناطیسی در منبع، چندین پیچه در قسمت فرستنده و گیرنده به ازای فرکانسهای متفاوت استفاده میشود. هر چه فرکانس استفاده شده در منبع موج الکترومغناطیسی بیشتر باشد، عمق نفوذ موج الکترمغناطیسی کاهش مییابد. با این روشِ برداشت داده میتوان چندین سری داده را به ازای فرکانسهای برداشت متفاوت با عمق نفوذهای متفاوت برداشت کرد. به عبارتی هر نقطه برداشت یک سونداژ عمقی است. در این نوع برداشتهای هوابرد معمولا یک مغناطیسسنج دقیق برای ثبت آنومالیهای مغناطیسی و یک حسگر رادیومتری نیز وجود دارد. تجهیزات دقیقی چون GPSهای دو فرکانسه، دوربینهای ویدیویی و ارتفاعسنجهای لیزری نیز در این سیستم به کار میروند Huang and Fraser, 2000)). دریافت فایل جهت کپی مطلب از ctrl+A استفاده نمایید نماید |