Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Компьютерная технология комплексного анализа и интерпретации геолого-геофизических данных на региональных профилях

ВАК РФ 25.00.35, Геоинформатика

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Малинина, Светлана Сергеевна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МЕТОДОЛОГИИ И ТЕХНОЛОГИИ КОМПЛЕКСНОГО АНАЛИЗА И ИНТЕРПРЕТАЦИИ ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ДАННЫХ НА РЕГИОНАЛЬНЫХ ПРОФИЛЯХ.

1.1 ЗАДАЧИ КОМПЛЕКСНОГО ИЗУЧЕНИЯ ГЛУБИННОГО СТРОЕНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ.

1.2 КОМПЛЕКС МЕТОДОВ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ГЛУБИННОГО СТРОЕНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ.

13 МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ КОМПЛЕКСНОЙ ИНТЕРПРЕТАЦИИ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ДАННЫХ.

14 ТЕХНОЛОГИИ КОМПЛЕКСНОЙ ИНТЕРПРЕТАЦИИ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ДАННЫХ.

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА КОМПЛЕКСНОГО АНАЛИЗА И ИНТЕРПРЕТАЦИИ ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ДАННЫХ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ГЛУБИННОГО СТРОЕНИЯ НА РЕГИОНАЛЬНЫХ ПРОФИЛЯХ.

2.1 ОБЩАЯ СХЕМА КОМПЛЕКСНОГО АНАЛИЗА ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ДАННЫХ НА РЕГИОНАЛЬНЫХ ПРОФИЛЯХ.

2.1.1 ПОСТРОЕНИЕ АПРИОРНОЙ МОДЕЛИ.

2.1.2 ПОСТРОЕНИЕ МЕТОДНЫХ МОДЕЛЕЙ.

2.1.2.1 Построение методных электрических и сейсмических моделей.

2.1.2.2 Построение гравимагнитных моделей.

2.1.3 СОГЛАСОВАНИЕ МЕТОДНЫХ МОДЕЛЕЙ.

2.1.4 ПОСТРОЕНИЕ КОМПЛЕКСНОЙ МОДЕЛИ.

2.1.5 ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ КОМПЛЕКСНОЙ МОДЕЛИ.

ГЛАВАЗ. ТЕХНОЛОГИЯ КОМПЛЕКСНОГО АНАЛИЗА И ИНТЕРПРЕТАЦИИ ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ДАННЫХ.

3.1 ИНФОРМАЦИОННО-ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ КОМПЛЕКСНОГО АНАЛИЗА И ИНТЕРПРЕТАЦИИ.

3.2 СТРУКТУРА СИСТЕМЫ КОМПЛЕКСНОГО АНАЛИЗА ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ДАННЫХ НА РЕГИОНАЛЬНЫХ ПРОФИЛЯХ.

ГЛАВА4. ПРИМЕНЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТЕХНОЛОГИИ КОМПЛЕКСНОГО АНАЛИЗА И ИНТЕРПРЕТАЦИИ ПРИ ИЗУЧЕНИИ

ГЛУБИННОГО СТРОЕНИЯ НА РЕГИОНАЛЬНЫХЬ ПРОФИЛЯХ.

4.1 ФОРМИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ БАЗЫ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПОМЕТОДНОЙ ОБРАБОТКИ УЧАСТКА ПРОФИЛЯ 1-ЕВ.

4.2 МЕТОДНАЯ ОБРАБОТКА.

4.2.1 Потенциальные поля.

4.2.2 Обработка и интерпретация данных сейсморазведки.

4.2.3 Обработка и интерпретация данных МТЗ.

4.3 ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ КОМПЛЕКСНАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ДАННЫХ ПО ПРОФИЛЮ 1-ЕВ.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Компьютерная технология комплексного анализа и интерпретации геолого-геофизических данных на региональных профилях"

Актуальность проблемы Региональные геологические исследования и геологосъемочные работы в настоящее время составляют единый процесс, перед которым стоят задачи геологического изучения территории России, прогноза минерально-сырьевого потенциала и экологических условий как страны в целом, так и ее отдельных регионов. Составной частью этих исследований являются геофизические работы, обеспечивающие глубинность изучения земной коры и верхней мантии, выяснение причин, условий формирования и закономерностей размещения полезных ископаемых, трехмерность геолого-геофизической информации.

Сопровождая все стадии и масштабы региональных и геологических работ, комплексные геофизические исследования проводятся как по отдельным профилям (включая изучение глубинного строения земной коры на геотраверсах), так и на основе площадных специализированных и комплексных геофизических съемок.

Важной особенностью исследований, проводимых в последние годы, является широкое внедрение информационных технологий при изучении глубинного строения и поисково- прогнозных работах.

Необходимость повышения эффективности интерпретации геофизических данных в условиях сложно построенных аномальных полей континентальной литосферы, потребность в комплексной интерпретации экспериментальных данных определяет актуальность создания компьютерной технологии комплексного анализа и интерпретации геолого-геофизических данных на региональных профилях.

Целью работы является разработка методики комплексной интерпретации геолого-геофизических данных на региональных профилях и создание компьютерной технологии комплексного анализа геоданных. Основные задачи работы.

1. Обобщение существующих методик и постановок задач комплексного анализа и интерпретации геолого-геофизических данных на региональных профилях.

2. Построение общей схемы решения задач комплексного анализа и интерпретации.

3. Создание технологии получения 2В и ЗВ петрофизических моделей по гравимагнитным данным для формирования комплексной интерпретационной модели первого приближения.

4. Разработка структуры и состава функционально-аналитического обеспечения компьютерной технологии комплексного анализа геолого-геофизических данных на региональных профилях.

5. Создание и опробование технологии построения комплексных физико-геологических моделей земной коры по экспериментальным данным .

Научная новизна

1. Предложена новая методика построения 2В и ЗВ петрофизических моделей по гравимагнитным данным при изучении глубинного строения на региональных профилях на основе решения широкого спектра обратных задач и оценки пределов эквивалентности аномальных объектов.

2. Впервые разработана компьютерная технология комплексного анализа и интерпретации геолого-геофизических данных на региональных профилях, основанная на методике независимой интерпретации данных геофизических методов с осуществлением обратной связи при выполнении каждого этапа монометодной и комплексной обработки и интерпретации. 3. На основании разработанной технологии построения 2В и ЗВ петрофизических моделей впервые получены петрофизические модели строения земной коры по профилю 1-ЕВ по гравимагнитным данным.

Практическая значимость

Практическая значимость настоящих исследований заключается в разработке технологии комплексного анализа и интерпретации геофизических данных при изучении земной коры и построению комплексной петрофизической модели по геотраверсу 1-ЕВ ( территория Европейской части России). Созданная технология обеспечивает повышение достоверности построения моделей земной коры на участках проведения региональных геофизических исследований.

Защищаемые положения.

1. Разработанное методическое, алгоритмическое и технологическое обеспечение получения 2В и ЗВ петрофизических моделей строения земной коры по потенциальным полям на основе решения широкого спектра обратных задач и оценки пределов эквивалентности аномальных объектов повышает надежность результатов комплексной интерпретации геолого-геофизических данных.

2. Методика независимой интерпретации данных геофизических методов с осуществлением обратной связи при выполнении каждого этапа монометодной и комплексной обработки-интерпретации и реализованная на ее основе технология повышает степень согласованности результирзоощих моделей по их геометрическим и физическим параметрам.

3. Компьютерная технология комплексного анализа геоданных на региональных профилях, реализованная на базе единой географической информационной системы, разработанного программного обеспечения, архива методных и комплексных моделей, является эффективным средством построения комплексных физико-геологических моделей земной коры.

Реализация и апробация работы.

Основные результаты работы докладывались на семинаре «Использование результатов геофизических исследований на региональных профилях при геологическом изучении недр», Дубна , 1999 г.; на рабочем заседании Геологической секции по Государственной сети опорных геофизических профилей, ВСЕГЕИ, 2000 г., на У-ой Международной конференции «Новые идеи в науках о земле» (Москва, 2001 г.), на ХХТХ-ой Международной конференции «Информационные технологии в науке, образовании и бизнесе» ( Гурзуф, 2002 г.).

Публикации и личный вклад в решение проблемы.

Результаты исследований по теме диссертации представлены в 6-ти публикациях. Важная часть методических и прикладных исследований по разработке компьютерной технологии комплексного анализа и интерпретации геолого-геофизических данных на региональных профилях получена непосредственно автором. Принципиальное значение играет вклад автора в разработку технологии получения петрофизических моделей по 8 гравимагнитным данным. Непосредственно автором получена согласованная модель земной коры по фрагменту профиля 1-ЕВ.

Объем и структура работы.

Диссертация состоит из введения , четырех глав , завслючения, списка литературы, содержит 98 страниц машинописного текста, 6 иллюстраций Список литературы включает 58 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геоинформатика", Малинина, Светлана Сергеевна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении диссертационной работы перечислены основные результаты методических, алгоритмических и технологических разработок, а также основные результаты , полученные впервые в рамках проведенных исследований:

1. Обобщены методики и постановки задач обработки и комплексной интерпретации геолого- геофизических данных для создания компьютерной технологии комплексного анализа геоданных на региональных профилях.

2. Разработана методика и постановка задач анализа геолого-геофизических данных на региональных профилях.

3. Определена структура и состав функционально-аналитического обеспечения компьютерной технологии комплексного анализа геолого-геофизических данных на региональных профилях.

4. Создано программно-технологическое обеспечение пространственного согласования и совместного представления моделей, обеспечивающее функционирование компьютерной технологии в единой геоинформационной среде.

5. На базе Предложенной технологии проведена комплексная интерпретация геолого-геофизических данных по профилю 1-ЕВ и получена согласованная физико-геологическая модель строения земной коры по фрагментам профиля.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Малинина, Светлана Сергеевна, Москва

1. Авербух А.Г. Проблемы методологии комплексных геофизических исследований. В сб. «Вопросы методологии интерпретации геофизических данных в прикладной геофизике» М., 1996г., Изд. РАН-ЕАГО, с. 64-68.

2. Андреев Б.А. Геофизические методы в региональной структзфной геологии. Л. Недра, 1965г.

3. Блох Ю.И. Количественная интерпретация гравитационных и магнитных аномалий. Учебное пособие.М., МГГА, 1998г., 87 с.

4. Бродовой В.В. Комплексирование геофизических методов. М. Недра, 1991г., 330с.

5. Блох Ю.И., Бабаянц П.С. Экспресс- технология общей геолого-геофизической интерпретации результатов аэрогеофизических работ для ГДП-200. Сборник докладов международной геофизической конференции , Санкт-Петербург, 2000 г.

6. Бусыгин B.C., Мирошниченко М.В. Выбор информативных признаков в распознавании образов (применительно к задачам геологии). Математические методы в геологии. М., ВИЭМС, 1986,

7. Ваньян Л.Л, Варенцов И.М., Голубев Н.Г., Соколова Е.Ю. Построение индукционных МТ кривых по профильным геомагнитным данным при изучении электропроводности континентальной астеносферы вэксперименте EMSLAB// Физика Земли. 1997, N 10 , с.33-46.

8. Ваньян Л.Л, Варенцов И.М., Голубев Н.Г., Соколова Е.Ю. Построение синхронных компонент геомагнитных полей по массивам индз'кционных векторов //Физика Земли, 1998, N9 , с 89-96.

9. Вахромеев Г.С. Основы методологии комплексирования геофизических исследований при поисках рудных месторождений. М. Недра, 1987г.

10. Галуев В.И. , Левин A.C., Малинина С.С, Пиманова H.H. Блок обработки и интерпретации геофизических данных при решении прогнозных задач. Руководство пользователя, М , 1999

11. Голиздра Г.Я. Комплексная интерпретация геофизических полей при изучении глубинного строения Земной коры. М., Недра, 1988г., 212с.

12. Голиздра Г.Я. Методология интерпретации данных комплекса геофизических полей. В сб. «Вопросы методологии интерпретации геофизических данных в прикладной геофизике». М., 1996г., Изд. РАН -ЕАГО, с. 85 97.

13. Гильберштейн П.Г., Каплан CA. , Козлов A.C. Развитие методики интерпретации в глубинной сейсморазведке МОГТ., Глубинное строение и геодинамика Южного Урала, Проект Уралсейс, Тверь , 2001 г.

14. Гольдшмидт В.И. Региональные геофизические исследования и методика их количественного анализа". М., Недра, 1979, с.219.

15. Гольдшмидт В.И. Корреляционные связи различных геолого-геофизических параметров земной коры . Применение математических методов в геологии. Алма-Ата ., наука, 1968, с 50-57.

16. Гольдшмидт В.И. К вопросу о методике построения поверхности Мохоровичича . Советская геология , 1970, с 131-136.

17. Гольдшмидт В.И. Некоторые аспекты использования корреляционно-регресионного анализа в региональных геолого-геофизических исследованиях. Вопросы рудной геофизики в Казахстане, вып. 6, Алма-Ата, 1973, с. 133-147.

18. Гольцман Ф.Н., Калинина Т.Е. Статистическая интерпретация магнитных и гравитационных аномалий. Л., Недра, 1983, с.248.

19. Деев К.В., Эпштейн Л.Д., Спиридонов В.А. и др. Инструкция по представлению, выводу и преобразованию цифровых моделей карт в среде ГИС INTEGRO. Методическое пособие ., М, 2000 г.

20. Каратаев Г.И., Пашкевич И.К. Некоторые особенности корреляционного комплексирования нескольких геофизических полей. Геофизический журнал, 1990, т. 12, N3, с.28-38.

21. Клушин И.Г. Комплексное применение геофизических методов для решения геологических задач. Л. Недра, 1968г.

22. Коваль Л.А., Приезжев И.И., Овчаренко В.В. и др. Интерпретация комплексных данных методами распознавания и классификации в автоматизированной" системе обработки аэрогеофизических материалов. Геология и геофизика, 1985, N5, с.44-52.

23. Кондратьев O.K. Физические возможности и ограничения разведочных методов нефтяной геофизики.- Геофизика. 1997г. - №3. - с. 3-17.

24. Кузнецов О.Л., Никитин A.A. Геоинформатика. М: Недра, 1992.

25. Кунин Н.Я. Комплексирование геофизических методов при геологических исследованиях. М., Недра, 1972г.

26. Левин A.C. Технология выявления тектонических элементов по геолого-геофизическим данным. Геоинформатика, М, Недра, 1999, 36-38

27. Миколаевский Э.Ю. Новые алгоритмы и технологии многомерной интерпретации ПАНГЕЯ., Геофизика, N4,1997, 13-18.

28. Никитин A.A. Теоретические основы обработки геофизической информации. М., Недра, 1986. С.-342.

29. Никитин A.A., Петров A.B. Классификация комплексных геополей на однородные области. Изв. ВУЗов. Геология и разведка. 1989, N 3, с. 9.

30. Никитин A.A. Теория и методы выделения слабоконтрастных объектов в геофизических полях. Геофизика, N 2., 2001.

31. Никитский В.Е., Бредовой В.В. Комплексирование геофизических методов при решении геологических задач. М.,Недра, 1987, с.471.

32. Петрищевский A.M. Методика исследования глубинных структур по распределениям центров масс. Прикл.Геофизика, Вып. 104, М., Недра, 1982.

33. Петров A.B. , Трусов A.A. Компьютерная технология статистического и спектрально- корреляционного анализа трехмерной информации КОСКАД 3D. Геофизика, N4,2000.

34. Пронин В.П., Лопатин Д.В. Корреляция геофизических полей, Москва , 1991 г.

35. Серкеров CA. Корреляционные методы анализа в гравимагниторазведке. М., Недра, 1986г., 247с.

36. Семенов Б.Г. Зависимость плотность -скорость и учет термодинамическихусловий при построении плотностной модели земной коры и верхней мантии. Изв. АН СССР. Геология и геофизика, 1983 г, N 6, С 90-98.

37. Смиливец Н.П. Новый подход к комплексной интерпретации геофизических данных. Геофизика, N 6,1997 г

38. Смиливец Н.П. Комплексирование геофизических полей на основе их адекватного представления в едином координатном пространстве . Автореферат диссертации на соискание доктора технических наук, Москва, 1999 г.

39. Старостенко В.И. и др. Интерпретация гравитационного поля методом подбора (интерпретационного моделирования) с помощью системы "Человек-ЭВМ". В сб. Вопросы геологической интерпретации гравитационных и магнитных аномалий. М., ИФЗ АН СССР, 1973.

40. Старостенко В.И. Устойчивые численные методы в задачах гравиметрии, Киев, Наукова думка, 1978 г.

41. Страхов В.Н. Основные направления развития теории и методологии интерпретации геофизических данных на рубеже XXI столетия. Геофизика, 4, с,10-20.

42. Страхов В.Н. О задачах, решаемых в рамках второй парадигмы в теорииинтерпретации гравитационных и магнитных аномалий. Физика Земли. -1987 N3., с.56-68.

43. Страхов В.Н., Романюк Т.Е. Восстановление плотности земной коры и верхней мантии по данным ГСЗ и гравиметрии., Физика Земли, N6,44-63

44. Тихонов А.Н. О регуляризации некорректно поставленных задач. Докл. АН СССР, Т. 153,1963, N 1, с.49-52.

45. Трошков Г.А. Грознова A.A. К теории и практике интерпретациимагнитных и гравитационных полей методом локализации особенностей. М., ВИНИТИ N 4151-82 Деп., 1982, с.156.

46. Черемисина E.H. Информационная система INTEGRO : современное состояние , перспективы развития , Геоинформатика, 1998 г , 4, 7-13.

47. Черемисина Е.Н, Липилин A.B., Никитин A.A. Компьютерные технологии комплексной интерпретации геолого-геофизических данных : современное состояние и перспективы развития., М, Геоинформатика,2000, 3,с 98-105

48. Черемисина E.H. , Финкельштейн М.Я., Митракова О.В., Андреев B.C. Методические рекомендации по решению задач прогноза с применением ГИС-INTEGRO. Руководство пользователя, М.,2001

49. Шрайбман В.И., Жданов М.С., Витвицкий СВ. Корреляционные методы преобразования и интерпретация геофизических аномалий. М., Недра, 1977

50. Щукин Ю.К., Ерхов В.А. Проблемы глубинной геологии. Геологическая секция по государственной сети опорных геофизических профилей. ВСЕГЕИ, С-Петербург, 2000 г.

51. Эринчек Ю.М. и др. Концепция изучения глубинного строения литосферы России, Геологическая секция по государственной сети опорных геофизических профилей. ВСЕГЕИ, С-Петербург, 2000 г.

52. Черемисина E.H., Митракова О.В., Финкельштейн М.Я. ГИС INTEGRO инструмент постановки и решения природопользовательских задач , ГИС-ассоциация, информационный бюллетень 1998, №3(15)

53. Никитин A.A. Комплексная интерпретация геофизических полей при изучении глубинного строения Земли. Геофизика, 4, 3-12

54. Цирульский A.B., Никонова Ф.И., Федорова Н.В. Метод интерпретации98гравитационных и магнитных аномалий с построением эквивалентных семейств решений. Свердловск, 1980 г.

55. Павленкова Н.И. Комплексная интерпретация данных ГСЗ и гравиметрии. Изв. АН СССР, серия Физика Земли, 1978, N2.

56. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. Москва, Наука, 1979 г.