phần mở đầu và kết luận Chƣơng 1: Tổng quan về xử lý tổ hợp số liệu địa vật lý Chƣơng 2: Các phƣơng pháp phân tích tài liệu địa vật lý máy bay trong tìm kiếm và dự báo triển vọng khoáng sản Chƣơng 3: Áp dụng một số phƣơng pháp tiến hành phân tích thử nghiệm tài liệu địa vật lý máy bay. Luận văn đƣợc hoàn thành tại Bộ môn Vật lý Địa cầu – Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, dƣới sự hƣớng dẫn của PGS.TS Võ Thanh Quỳnh. Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới thầy giáo hƣớng dẫn, ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn dạy bảo học viên trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện luận văn. Suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn học viên đã nhận đƣợc những góp ý quý báu và sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo trong Bộ môn Vật lý Địa cầu, Học viên xin gửi tới các thầy, cô lời cảm ơn chân thành nhất.
Học viên xin chân thành cảm ơn tới Khoa Vật lý, Phòng Sau Đại học và các phòng ban khác của Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên-ĐHQGHN đã quan tâm, giúp đỡ học viên trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn này. Dù đã cố gắng để hoàn thiện luận văn tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận đƣợc sự đóng góp quý báu của quý thầy cô và ngƣời đọc luận văn này! Hà Nội, ngày 7 tháng 11 năm 2015 Học viên: Thái Hoàng Đan 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ TỔ HỢP SỐ LIỆU ĐỊA VẬT LÝ 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT XỬ LÝ TỔ HỢP SỐ LIỆU ĐỊA VẬT LÝ Công tác xử lý tổ hợp số liệu Địa vật lý là một quá trình phức tạp phụ thuộc vào mục đích đối tƣợng nghiên cứu và các dạng số liệu khác nhau. Về cơ bản bao gồm các bƣớc sau[6]; - Xây dựng mô hình và xác định phƣơng pháp nhận dạng; - Ƣớc lƣợng các đặc trƣng thống kê; - Chọn thuật toán xử lý và thực hiện quá trình xử lý; - Định nghiệm về sự tồn tại của các đối tƣợng; - Đánh giá chất lƣợng xử lý.
Xây dựng mô hình và xác định phương pháp nhận dạng. Mô hình thống kê đóng vai trò quan trọng trong công tác xử lý tổ hợp số liệu Địa vật lý vì các đối tƣợng khảo sát đƣợc xem nhƣ các đối tƣợng ngẫu nhiên. Mặt khác, các dấu hiệu trƣờng Địa vật lý khảo sát cũng mang tính ngẫu nhiên do các yếu tố nhiễu làm biến dạng. Với mỗi mô hình cụ thể cần lựa chọn các phƣơng pháp nhận dạng tƣơng ứng, tiến hành xử lý và giải quyết các nhiệm vụ bài toán đặt ra.
Khái quát có thể chia chúng thành hai nhóm phƣơng pháp chính đó là: Nhóm các phƣơng pháp nhận dạng theo đối tƣợng chuẩn và nhóm các phƣơng pháp nhận dạng không có đối tƣợng chuẩn. Nhóm các phƣơng pháp nhận dạng theo đối tƣợng chuẩn đƣợc áp dụng khi chúng ta biết đƣợc lớp đối tƣợng và biết đƣợc đặc trƣng thống kê của các trƣờng địa vật lý đối với từng lớp đối tƣợng. Khi xử lý số liệu địa vật lý bằng thuật toán nhận dạng có mẫu chuẩn, cần xây dựng các thuật toán hay đề xuất các chỉ tiêu nhận dạng đảm bảo để phân loại các đối số liệu quan sát thành hai lớp đối nghịch (quặng và không quặng) hoặc với số lớp nhiều hơn 2 khi có trƣớc các đặc trƣng thống kê của mỗi loại dấu hiệu ứng với các đối tƣợng chuẩn. 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khi xử lý bằng thuật toán nhận dạng theo đối tƣợng chuẩn là lựa chọn đối tƣợng chuẩn, theo đó tiến hành phân tích các đặc trƣng thống kê của các dấu hiệu (các trƣờng địa vật lý).
Áp dụng có hiệu quả cao khi khảo sát các diện tích có cấu trúc địa chất phức tạp, ở đó các trƣờng địa vật lý quan sát đƣợc biến đổi mạnh ngay cả ở những diện tích nhỏ. Nhóm các phƣơng pháp nhận dạng không có đối tƣợng chuẩn đƣợc áp dụng khi không biết trƣớc các đặc trƣng thống kê của các dấu hiệu ứng với các lớp đối tƣợng cần nghiên cứu. Khi đó quá trình nhận dạng đơn thuần chỉ thực hiện nhiệm vụ phân loại trƣờng. Phƣơng pháp xử lý số liệu bằng thuật toán nhận dạng không có đối tƣợng chuẩn đƣợc thực hiện nhƣ sau: Lựa chọn phƣơng pháp phân loại trƣờng, tiến hành chia các điểm quan sát thành một số các diện tích đồng nhất về dấu hiệu tổ hợp.
Ước lượng các đặc trưng thống kê và lượng tin của các dấu hiệu trên các đối tượng chuẩn. a, Ước lượng các đặc trưng thống kê. Việc lựa chọn các mẫu chuẩn và xác định các đặc trƣng thống kê các trƣờng địa vật lý của chúng là công việc rất quan trọng trong công tác xử lý số liệu bằng thuật toán nhận dạng có đối tƣợng chuẩn. Các mẫu hay đối tƣợng chuẩn là phần diện tích mà ở đó các số liệu khoan và các số liệu địa chất khác đã xác định đƣợc bản chất địa chất của các đối tƣợng gây ra trƣờng địa vật lý.
Tùy thuộc vào các mục đích nghiên cứu khác nhau mà các đối tƣợng chuẩn đƣợc lựa chọn khác nhau. Ví dụ khi mục đích nghiên cứu là tìm kiếm khoáng sản thì đối tƣợng chuẩn có thể là một vùng quặng, một trƣờng quặng, một mỏ quặng hay một vỉa quặng. Còn khi khảo sát Địa vật lý phục vụ công tác đo vẽ bản đồ địa chất thì các đối tƣợng mẫu có thể là diện tích phát triển một loại đá nào đó. Dựa vào các giá trị trƣờng quan sát đƣợc trên các đối tƣợng chuẩn ngƣời ta tiến hành xác định các đặc trƣng thống kê của trƣờng cho từng loại đối tƣợng.
Các đặc trƣng này bao gồm: 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Đƣờng cong biến phân (hàm phân bố mật độ xác suất thực nghiệm). - Kỳ vọng và phƣơng sai của trƣờng (thông qua đƣờng cong biến phân). Ngoài ra khi cần ngƣời ta còn tính cả hệ số tƣơng quan giữa các dấu hiệu, phƣơng chủ đạo của các dị thƣờng… Điều đặc biệt cần lƣu ý để công tác phân tích nhận dạng đạt hiệu quả tốt thì cần lựa chọn các đối tƣợng chuẩn sao cho các diện tích tồn tại đối tƣợng chuẩn phải nằm xen kẽ với các phần diện tích khảo sát cần nhận dạng. Đối với nhóm các phƣơng pháp nhận dạng không có đối tƣợng chuẩn để xác định các đặc trƣng thống kê của trƣờng ngƣời ta chia khu vực khảo sát thành các diện tích cơ sở – cửa sổ.
Kích thƣớc của các diện tích cơ sở hay số lƣợng điểm quan sát trên mỗi diện tích cơ sở đƣợc lựa chọn dựa vào tỉ lệ bản đồ và kích thƣớc dị thƣờng mà các đối tƣợng trƣờng tạo ra. Diện tích cơ sở cũng có thể xem nhƣ cửa sổ trƣợt, các đặc trƣng thống kê của trƣờng trong cửa sổ đó đƣợc gán cho điểm trung tâm cửa sổ. Lượng tin của dấu hiệu Lƣợng tin của dấu hiệu là khả năng mà dấu hiệu đó có thể phân biệt đƣợc các đối tƣợng khác nhau với nhau. Khả năng này phụ thuộc vào việc các đối tƣợng của cùng một lớp có thƣờng xuyên cho những giá trị cố định của dấu hiệu đó hay không và các giá trị đó có phân bố rộng ra ngoài giới hạn của các đối tƣợng của lớp đó hay không.
Ngƣời ta đƣa ra các khái niệm lƣợng tin từng phần, lƣợng tin tổng (tích phân) và lƣợng tin tổng hợp. Lƣợng tin từng phần là lƣợng tin của những dải giá trị hay của nhóm các giá trị riêng biệt của một dấu hiệu nhất định. Lƣợng tin tổng là lƣợng tin chứa toàn bộ các giá trị của một dấu hiệu (một loại trƣờng) nào đó. Cuối cùng lƣợng tin tổng hợp là lƣợng tin tính cho những dạng kết hợp khác nhau của nhiều dấu hiệu.
Trong quá trình nhận dạng không phải mọi dấu hiệu trƣờng đều quan trọng nhƣ nhau, có những dấu hiệu trƣờng địa vật lý hoàn toàn không chứa thông tin về đối tƣợng khảo sát và có thể là những dấu hiệu nhiễu làm mờ nhạt đi các thông tin 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com hữu ích. Khi đƣa các dấu hiệu này vào sử dụng để nhận dạng không làm tăng mà ngƣợc lại làm giảm chất lƣợng nhận dạng đối tƣợng. Vì vậy, trong quá trình xử lý cần tiến hành đánh giá lƣợng tin của từng dấu hiệu để từ đó chọn ra những dấu hiệu có lƣợng tin cao đƣa vào xử lý và loại bỏ những dấu hiệu có lƣợng tin thấp. Nguyên tắc lựa chọn các thuật toán xử lý.
Các thuật toán đƣợc lựa chọn để xử lý sẽ ảnh hƣởng tới chất lƣợng xử lý. Để chất lƣợng xử lý cao khi lựa chọn các thuật toán ngƣời ta dựa vào các yếu tố sau: a. Nhiệm vụ địa chất đặt ra. Nếu nhiệm vụ của khảo sát địa vật lý là tìm kiếm mỏ thì thuật toán phải có khả năng nhận dạng hai lớp đối tƣợng: lớp quặng và lớp không quặng.
Còn nếu nhiệm vụ của khảo sát địa vật lý là phục vụ công tác đo vẽ bản đồ địa chất thì thuật toán phải đảm bảo khả năng cùng một lúc nhận dạng đƣợc nhiều lớp đối tƣợng liên quan với nhiều loại đất đá và các yếu tố kiến tạo khác nhau. Đặc điểm chứa thông tin của số liệu gốc. Nếu các số liệu địa vật lý chứa thông tin ở hai mức: mức “có”- mức dị thƣờng và mức “không”- mức phông thì ngƣời ta sử dụng các thuật toán logic. Trong trƣờng hợp các số liệu địa vật lý chứa các thông tin định lƣợng thì ngƣời ta sử dụng các thuật toán kiểm chứng thống kê.
Tính độc lập và không độc lập của các dấu hiệu trường. Khi các dấu hiệu trƣờng địa vật lý độc lập nhau thì có thể sử dụng các thuật toán đơn giản. Còn trong trƣờng hợp các dấu hiệu liên quan với nhau thì các thuật toán đƣợc sử dụng phức tạp hơn. Trong trƣờng hợp các dấu hiệu trƣờng không độc lập nhau, để nhận dạng đòi hỏi các giá trị trƣờng phải phân bố theo luật chuẩn.
Mức độ đầy đủ của các thông tin tiên nghiệm. Mức độ đầy đủ của các thông tin tiên nghiệm chính là mức độ hoàn chỉnh của các mô hình vật lý địa chất. Trong trƣờng hợp tồn tại các đối tƣợng chuẩn, nghĩa là khi biết rõ mô hình vật lý địa chất của các đối tƣợng thì để xử lý ngƣời ta sử dụng các thuật toán nhận dạng có mẫu chuẩn để phân loại trƣờng. Quyết định nghiệm về sự tồn tại của đối tượng cần tìm.
6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.