Tạp chí Khoa học ĐH Q G H N, Khoa học Tự nhiôn và Công nghộ 24 (2008) 298-304
Nghiên cứu đề xuất các thuật toán xử lý, phân tích tài liệu
r
của phương pháp phân cực kích thích đa cực cải tiên
Vũ Đức Minh
Trường Đ ạ i học K h oa h ọc Tự nhiên, Đ ạ i h ọc Q uốc g ia H à Nội, 3 3 4 N guyễn Trãi, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 19 tháng 11 năm 2008
Tóm tắt. Bài báo trình bày các kết quà nghiên cửu áp dụng các thuật toán xử lý và phân tích tài
liệu của phương pháp Thăm dò điện đa cực truyền thống cho phương pháp Thăm dò điện đa cực cải tiến, cũng như nghiên cứu đề xuất các file điều khiển, các thuật toán xử lý và phân tích tài liệu
của phương pháp Thăm dò điện đa cực cài tiến. Từ đó, chủng tôi đã rút ra các kết luận cho hướng
nghiên cứu cần thiết và hiệu quà hơn nhằm hoàn thiện cà về lý thuyết lẫn sàn phẩm côn g nghệ của
phương pháp Thăm dò điện đa cực cài tiến do chúng tôi đề xuất.
1. Đ ặt vấn đề
Chúng tôi đã đề xuất thành công một phương pháp mới góp phần làm phong phú thêm hệ các phương pháp Thăm dò điện, đó là phương pháp Phân cực kích thích cài tiến. Các phương pháp này đã được công bố trong nhiều bài báo như [1-5 .
Phương pháp ảnh điện đa cực (Multi- electrode Resistivity Imaging - MRI) có qui trình đo đạc ngoài thực địa, hệ chương trình xử lý, phân tích khác với các phương pháp truyền thống sử dụng các thiết bị truyền thống, đồng thời khác với cả các phương pháp PCKT cải tiến do chúng tôi đề xuất. Tuy nhiên, phương pháp này có nhiều ưu điểm đáng chú ý, chẳng hạn như: trong quá trình đo chúng ta không phải dịch chuyển cực phát và thu trẽn tuyến nhiều lần, quá trình đo liên tục và thu được các số liệu trên cả tuvến chứ không phải chỉ thu được các số liệu trên từng điểm đo trên tuyến, phần mềm xử lý phán tích đã có sẵn và kết quả
* Tác giả liên hệ. ĐT.: 84-4-37450026.
E-mail: minhvd@vnu.edu.vn
biểu diễn cho ngay các mặt cắt điộn trở suất hay độ phân cực... Để có được những điều nói trên thì trong các thiết bị cùa phương pháp MRI đã được cài đặt sẵn file điều khiển để điều khiển trình tự đo đạc, đồng thời cũng nhờ file này mà các số liệu đo đã được lưu trữ trong máy theo một định dạng sẵn phù hợp với phần mềm xử lý phân tích đă có. Chính vì thế, tuỳ vào từng loại thiết bị mà file này có định dạng khác nhau.
Vấn đề chúng tôi đặt ra ià kết hợp phương pháp MRI với các phương pháp PCKT cải tiến như thế nào đó để tận dụng được mọi ưu việt của các phương pháp (hệ cực đo, qui trình đo, hệ thiết bị, phần mềm xử lý, phân tích...) nhằm nâng cao hiệu quả của chúng. Đó chính là phương pháp PCKT đa cực cải tiến mà chúng tôi đã mạnh dạn đề xuất.
2. Q uá trìn h nghiên cứu và kết quả 2. L Phương pháp nghiên cứu
Chúng tôi đà tiến hành công tác thực địa ở một số địa điềm khác nhau bằng phương pháp 298
V.D. Miỉỉh ì Tọp chí Khoa học D H Q G H N , Kỉỉoa học T ự Nìiiên và CỜ/iV n;^hệ 24 (2008) 298-304 299
P C K T đa c ự c cả i tiến \ ớ i v iệ c sử d ụ n g h ệ th iết bị S U P E R S T IN G RI ( M ỹ ) đă đ ư ợ c cai đặt hai file điều k h iển đ o d o c h ú n g tô i th iết lộp [6 ], c ó cả i tiến h ệ c ự c đ o đa c ự c đà c ó cù a p h ư ơ n g pháp M R l.
S ố iiệu sau khi thu th ập đ ư ợ c c ù n g c ó d ạn g c á c file s ố liệu đa c ự c th ô n g th ư ờ n g . V ớ i m ỗi đ iểm đ o, c h ú n g ta sẽ c ó 1 file s ố liệu đ ố i x ứ n g và 1 file s ố liệu lư ỡ n g c ự c . T ừ Ị file số liệu đối x ứ n g và 1 file s ố liêu lưồ'ng c ự c , c h ú n g ta pliải ch u y ền s ố liệu thành 2 file s ố liệ u đo sâu đối x ứ n g tron g, n g o à i v à 2 f ile s ố liệu lu ữ n g cự c trái, phải. Vó'i c á c đ iể m đ o k h á c trên tu y ến c ù n g làm tư ơ n g tự n hư v ậ v .
C h ú n g tô i đã tiến hành n iílìiên cứ u th e o hai p h ư ơ n g án:
- P h ư ơ n g án 1: V ớ i c á c số liệu thu đ ư ợ c như đã nói trẽn, sử d ụ n g c á c th u ật to á n d o c h ú n g tôi đ ề xuất c ủ a cá c p h ư ơ n g p háp P C K T cải tiến đề x ử lý và phân tích .
- P h ư ơ n g án 2; L iên k ết c á c s ố liệu thu đ ư ợ c n hư đã n ó i trên c ù a c á c đ iể m thành đ ịn h d ạn g file đa c ự c đ ể đ ư a v à o c h ư ơ n g trinh x ử lý sẵn c ó củ a p h ư ơ n g p háp đ a c ự c th ô n g th ư ờ n g.
2.2. K ế t q u á
2 .2 .1 . P h i t ơ ỉ ì g á ì ì l
M u ố n truy c ậ p đ ư ợ c đ ển c á c file số liệu lưu trữ tron g m á y S u p e r S tin g R l , c h ú n g tô i đã lập ch ư ơ n g trình đ ọ c s ố liệ u b à n g n g ô n n g ữ M a tlab , từ đ ó ta s ẽ c ó c á c file s ố liệu c h o từ n g đ iể m đ o trên tu y ến b ằ n g p h ư ơ n g p h áp P C K T đa c ự c cài
tiến : đ iện trờ suất đ o sâ u đ ố i x ứ n g , đ iệ n trở suất đ o sâu lư ờ n g c ự c , đ ộ phân c ự c đ o sâu đ ối x ứ n g và đ ộ phân c ự c đ o sâu lư ờ n g c ự c . T ừ cá c file số liệu n ày, c h ú n g tôi đ ã s ử d ụ n g h ệ c h ư ơ n g trinh đă c ó cù a c á c p h ư ơ n g p h áp P C K T cải tiến đề x ử lý v à phân tích . VẤx q u ả thu đ ư ợ c là cá c đ ư ờ n g c o n g , c á c m ặt cat g iả đ iệ n trở suất cải tiê n , g iả đ ộ phân c ự c cả i tiến và c á c m ặt cấ t đ ịa đ iộn (b a o g ồ m cả đ ố i v ớ i th am s ố P etro v sk i) [6 ]. H ình 1 là m ột v í dụ m in h h o ạ c h o k ết quả m ặt cắt g ià đ iệ n trở suất v à m ặt cắ t đ ịa đ iện sau khi x ử lý củ a m ột tu y ế n đ o th e o p h ư ơ n g án này.
2 .2 .2 . P h ư ơ n g á n 2
S ố liệu sau khi đà đ ư ợ c c h u y ể n thành các file riên g b iệt đ ối v ớ i c á c loại hệ c ự c đ o khác nhau c h o m ỗ i đ iê m đ o , c h ú n g ta phải liên k ết số liệu c á c đ iê m đ o sâu đ ố i v ớ i m ỗ i lo ạ i hệ c ự c đo thành đ ịn h d ạ n g file đa c ự c . Đ ể đ ảm b à o cá c đ iể m gh i s ố liệu th e o đ ú n g v ị trí củ a ch ú n g thì vị trí c á c c ự c A , B , M , N p hải đ ư ợ c đ ịn h n g h ĩa lại. V ớ i s ố liệu đ ố i x ứ n g , v iệ c đ ịn h n g h ĩa lại vị trí c á c đ iệ n c ự c đ ảm b à o y ê u cầu trên c ó thể th ự c h iệ n đ ư ợ c n h ư n g v ớ i s ố liệu lư ỡ n g c ự c thi lại k h ó khăn . D ư ớ i đ â y c h ú n g tôi g iớ i th iệu m ộ t v í dụ v ề file liên k ết s ố liệu đ iệ n trờ su ất đo sâu đ ố i x ứ n g củ a 5 đ iể m đ o sâu trên m ột tu yến đ o sâu đà n g h iê n cứ u (b à n g 1).
H ình 2 là két q u ả m in h g iả i ID củ a 5 đ iểm đ o sâu đ iệ n trên tu y ến đ o sâu n ó i trên. H ình 3 là k ết q u ả phân tích n g h ịc h đ ả o 2 D khi liên k ết 5 đ iể m đ o sâ u k ể trên.
300 V.Đ . M inh / Tạp chí Khoa học Đ H Q G H N , ỈGĩoa học Tự Nhiên và Công nghệ 24 (2008) 298-304
AO.m P srudo a « s s -itc tio n AO. m
ỌmỊ3U7
1 5 12 U 16 11 20 ỉ 24 26 21 ĩõ 7 : 7a S Ỉ Ĩ"
H ình 1. K ết quả xử lý phân tích: mặt cát giả điện trở suất (trên) và mặt cát địa điện (dưới).
Cấu hình đối xứng 0.5
11
B ản g 1. F ile liên kết số liệu đo sâu đối xứng cùa m ột tuyến đo
% Tiêu đề
% Khoảng cách điện cực nhỏ nhất
% Loại cau hình tự định nghĩa
0 % Câu hình phụ
Type o f measurement (0=app.resistivity, l=resistance) % Loại giá trị đo, ờ đây là điện ứ ờ suất biểu kiến
0 40
1
0
% Tổng số phép đo
% Cách glii số liệu trên tuyến
% Chi dùng số liệu điện trờ suất
4 35.00 0.00 42.00 0.00 38.00 0.00 39.00 0.00 15.45
4 34.00 0.00 43.50 0.00 38.00 0.00 39.50 0.00 19.52
4 32.00 0.00 45.50 0.00 37.50 0.00 39.50 0.00 24.83
4 29.00 0.00 48.50 0.00 37.00 0.00 40.00 0.00 34.18
4 25.00 0.00 52.50 0.00 36.50 0.00 40.50 0.00 44.78
4 19.50 0.00 58.00 0.00 36.00 0.00 41.50 0.00 57.78
4 11.50 0.00 66.00 0.00 34.50 0.00 42.50 0.00 74.54
4 0.00 0.00 77.00 0.00 33.00 0.00 44.00 0.00 95.86
%(1)
V.Đ. M inh / Tạp chí Khoa học Đ H Q G H N , Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ 24 (2008) 298-304 301
4 37.50 0.00 44.50 0.00 40.50 0.00 41.50 0.00 13.15
4 36.50 0.00 46.00 0.00 40.50 0.00 42.00 0.00 16.71
4 34.50 0.00 48.00 0.00 40.00 0.00 42.00 0.00 23.17
4 31.50 0.00 51.00 0.00 39.50 0.00 42.50 0.00 31.80
4 27.50 0.00 55.00 0.00 39.00 0.00 43.00 0.00 42.50
4 22.00 0.00 60.50 0.00 38.50 0.00 44.00 0.00 55.24
4 14.00 0.00 68.50 0.00 37.00 0.00 45.00 0.00 70.61
4 2.50 0.00 79.50 0.00 35.50 0.00 46.50 0.00 92.72
4 40.00 0.00 47.00 0.00 43.00 0.00 44.00 0.00 18.21
4 39.00 0.00 48.50 0.00 43.00 0.00 44.50 0.00 20.79
4 37.00 0.00 50.50 0.00 42.50 0.00 44.50 0.00 27.47
4 34.00 0.00 53.50 0.00 42.00 0.00 45.00 0.00 36.71
4 30.00 0.00 57.50 0.00 41.50 0.00 45.50 0.00 47.86
4 24.50 0.00 63.00 0.00 41.00 0.00 46.50 0.00 62.65
4 16.50 0.00 71.00 0.00 39.50 0.00 47.50 0.00 86.90
4 5.00 0.00 82.00 0.00 38.00 0.00 49.00 0.00 108.37
4 42.50 0.00 49.50 0.00 45.50 0.00 46.50 0.00 14.99
4 41.50 0.00 51.00 0.00 45.50 0.00 47.00 0.00 18.60
4 39.50 0.00 53.00 0.00 45.00 0.00 47.00 0.00 34.96
4 36.50 0.00 56.00 0.00 44.50 0.00 47.50 0.00 41.64
4 32.50 0.00 60.00 0.00 44.00 0.00 48.00 0.00 52.02
4 27.00 0.00 65.50 0.00 43.50 0.00 49.00 0.00 65.24
4 19.00 0.00 73.50 0.00 42.00 0.00 50.00 0.00 80.45
4 7.50 0.00 84.50 0.00 40.50 0.00 51.50 0.00 106.36
4 45.00 0.00 52.00 0.00 48.00 0.00 49.00 0.00 17.13
4 44.00 0.00 53.50 0.00 48.00 0.00 49.50 0.00 21.59
4 42.00 0.00 55.50 0.00 47.50 0.00 49.50 0.00 28.65
4 39.00 0.00 58.50 0.00 47.00 0.00 50.00 0.00 38.08
4 35.00 0.00 62.50 0.00 46.50 0.00 50.50 0.00 49.36
4 29.50 0.00 68.00 0.00 46.00 0.00 51.50 0.00 63.08
4 21.50 0.00 76.00 0.00 44.50 0.00 52.50 0.00 80.69
4 0 0 0 0 0 0
10.00 0.00 87.00 0.00 43.00 0.00 54.00 0.00 102.42
(1); Cột 1 là cấu hình 4 cực;
Cột 6, 7 là vị ữí điện cực xM, được.
Cột 2, 3 là vị ừ í điện cực xA, zA; Cột 4, 5 là vị trí điện cực xB, zB;
zM; Cột 8, 9 là vị trí điện cực xN, zN; Cột 10 là giá trị điện ư ở suất đo
302 V.Đ. Minh ì Tạp chí Khoa học Đ H Q G H N , Khon học Tự Nhiên và Công nghệ 24 (2008) 298-304
R esiitixm - a o s s -se c ù o n
10 n 14 16 18 20 22 n 26 2S
Hình 2. Kết quả minh giải ID.
3; 34 58 40
Hình 3. Kết quà minh giài 2D,
3. Kết luận
1. Khẳng định lại một lần nữa về tính ưu việt của phương pháp PCKT đa cực cải tiến, đặc biệt là thời gian công tác ngoài thực địa giảm hơn gần một nửa so với phưong pháp MRI nhưng các kết quả của phương pháp PCKT đa cực cải tiến thể hiện rõ nét và chi tiết hơn, lượng thông tin thu được sau khi xử lý phần tích nhiều hơn (phài kể đến tinh được thêm đại lượng Petrovski mà phương pháp MRl không có), độ sâu nghiên cứu lớn hơn nhiều so với phương pháp MRI, không bị mất các số liệu
ở hai đầu tuyến như đổi với phương pháp PCKT đa cực đã có.
2. Với việc sử dụng các thuật toán xử lý, phân tích do chúng tôi đề xuất của các phương pháp PCKT cải tiến như phương án 1 nêu trên còn nhược điểm: cho đến nay, sau khi thu được số liệu đo bàng phương pháp PCKT đa cực cải tiến, chúng tôi vẫn phải chuyển số liệu đo sâu đối xứng cải tiến và đo sâu lưỡng cực cài tiên vào các file riêng để xử lý phân tích. Chính vi vậy mà quá trình xử lý phân tích chưa được tụ động hoá hoàn toàn.
V.Đ. M inh ì Tạp chi Kìỉoa học Đ H Q G H N , Khoa học T ự Nhiên ĩfà CÓIIÍĨ n^hệ 24 (2008) 298-304 303
3. Với việc áp dụng pluro'ng án 2 có một lợi ihế là có thể hoàn toàn sử dụnií được các phần mềm sẵn có cùa các tác giả trẽn thế giới đe xử Iv, phân tích. Tuy nhiên có những hạn chế nhất định, đó là:
- Vì hệ cực đo của phương pháp PCKT cải tiến là khỏiiíỉ đều mà cùa phương pháp MRI là đều nên để xử lý từng điểm đo (ID ) thì không gặp khó khăn gi nhưng khi liên kết để xử lý 2D thì thực sự khó khãn vì chúng ta phải định nghĩa lại vị trí các điện cực để đàm bảo các điểm ghi số liệu theo đúng yêu cầu định dạng về vị trí của các file số liệu. Trườiig hợp chúng ta định nghĩa được thì vẫn còn gặp khó khăn về vấn đề chia lưới sai phân khi tiến hành nghịch đảo trong quá trình xừ lý phân tích: Những cự ly nhò, lưới sai phân là rất dày, còn những cự ly lớn thì ngược lại. Chính vi thế tại tâm mỗi điểm đo, môi trường được chia rất nhỏ và hình ảnh thu được rất khó minh giải. Với số liệu đối xứng, việc định nghĩa lại vỊ trí các điện cực đàm bảo yêu cầu trên có thể thực hiện được dề dàng, nhưng với số liệu lưỡng cực thi lại khó khăn.
- Muốn liên kết các số liệu thu được như đã nói trên của các điểm thành định dạng file đa cực để đưa vào chương trình xử lý sằn có của phương pháp MRI, chúng tôi phải thiết lập thêm các file liên kết số liệu đo được cho từng loại hệ cực đo (đối xứng hoặc lưỡng cực).
- Một khó khăn nữa đó là khi sử dụng các phần mềm bài toán thuận: với hệ cực đo không đều, nhiều phần mềm không hỗ trợ, còn nếu có hỗ trợ các hệ cực đo phi chuẩn thì với việc bố trí cực phát ờ bên trong các phần mềm chưa hoàn toàn đáp ứng yêu cầu.
4. Hướng nghiên cứu tiếp theo; Với các kết quả thu được, chúng ta đã thấy rõ những ưu điểm và khó khăn của hai phương án nêu trên.
Đó là cơ sờ để chúng ta tiếp tục nghiên cứu thiết lập hệ chương trình xử lý phân tích hoàn
chình theo hướng tự động đối với phương pháp PCKT cải tiến.
Lời cảm 0’ĩi
Tác giả cảm ơn chương trinh nghiên cứu khoa học cơ bản do Bộ Khoa học và Công nghệ chù trì đà hỗ trợ kinh phí giúp đờ chúng tôi hoàn thành công trình này.
Tài liệu tham khảo
[1] Vu Due Minh, Induced-Polarization Sounding methods in a new m anner, Journal o f Geology, Series B ,N o . 17-18, p. 94-101, 2001.
[2] Vu Due Minh, A new approach for document processing in the improved dipole Induced Polarization sounding method, VNVi Journal o f Science, Natural Sciences and Technology, x v n i,3 (2002) 40.
[3] VŨ Đức Minh, Xử lý tài liệu của phương pháp đo sâu phân cực kích thích đối xứng cải tiến, Tạp chí Các Khoa học về trái đất, 24, 4 (2002) 362.
[4] Vũ Đức Minh, Một đề xuất mới đối với phương pháp đo sâu điện lưỡng cực cài tiến, Tuyến tập các công trình khoa học, Hội nghị khoa học kỹ thĩiật Đ ịa Vật Ịỷ Việt nam lần thứ IV, (2005) 449.
[5] Vũ Đức Minh, ứ n g dụng phương pháp đo sâu đối xứng cải tiến đề khai thác thêm thông tin hữu ích từ số liệu đo sâu điện đả có, Tạp ch í khoa học Đ ại học Quổc gia Hà Nội, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, 21, 1 (2005) 48.
[6] Vũ Đức Minh, Nguyễn Bá Duẩn, Thiết lập qui trình đo ngoài thực địa và file điều khiển của phương pháp Phân cực kích thích đa cực cải tiến, Tuyển tập các công trình khoa học, Hội nghị khoa học kỹ thuật Địa Vật ỉý Việt nam ĩần thứ V, (2007) 347.
Study to create analyzing and processing algorithms o f documents o f the Improved Multi-electrode
Induced-Polarization Method
Vu Due Minh
College o f Science, VNU, 334 Nguyen Trai, Hanoi, Vietnam
This article presents the study results applying analyzing and processing algorithms o f documents of the Multi-electrode Resistivity Imaging method to the Improved Multi-electrode Induced- Polarization methods, as well as study to create the controlling file and analyzing and processing algorithms o f documents o f the Improved Multi-electrode Induced-Polarization method. From that, we come to the conclusions for necessary and more effective research direction in order to perfect both the theory and technology product of the Improved Multi-electrode Induced-Polarization method proposed by us.
304 V.Đ. M inh / Tạp chí Khoa học Đ H Q G H N , Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ 24 (2008) 298-304
