Файл: Автоматизированная система обработки и интерпретации результатов гравиметрических измерений..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 182

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Следовательно, вычислительная схема (VI.6) сводится к пере­ множению двух матриц: одна матрица — массив исходных данных —

представляет собой значения Ѵг (х, у, 0) в узлах равномерной сети

с шагом s; вторая — таблица коэффициентов

С,-;- палетки — вычис­

ляется по (VI.7) или (VI.8) с тем же шагом s.

Так как коэффициенты

(VI.7) и (VI.8) симметричны относительно осейх и у, а также диагона­ лей палетки, достаточно иметь х / 4 или 1 / 8 часть коэффициентов палетки.

Рассмотренный алгоритм задачи трансформации позволяет про­ водить вычисления Ѵг (z), Vz (z) — Vz (0) и роз. простираний. Аномалии, объединенные в зоны простираний аномалий, дают дополнительные сведения о геологическом строении региона. Быстро

подобный

анализ можно провести

по розам простираний аномалий

Ѵгг или

Ѵг (0) — Vz (z), которые

вычисляются на машинах. Для

их вычисления производятся следующие операции: 1) вычисление

градиента

поля

и азимута

 

линии, перпендикулярной

градиенту,

по

каждым

четырем точкам

матрицы

результативного

квадрата;

2)

суммирование

модулей

градиента

по

азимутам в

интервалах

 

 

 

 

 

 

18

 

 

 

 

через А =

Ю*, от нуля до 180°, ^ I

нулевой

. азимут

имеет

 

 

 

 

 

 

д

 

 

 

 

 

направление,

параллельное

вертикальной

координатной

оси

квад-

1 рата, а углы

(через 10°) отсчптываются

по часовой

стрелке; 3) сум-

 

 

 

 

 

 

 

,

225

 

 

 

мирование модулей градиента

всей матрицы 2 I

I >'

определе-

 

 

 

 

 

 

 

 

і = 1

 

 

 

ние числа градиентов по интервалам в процентах:

А * = ЧГь

2 Iw i і

2.ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СХЕМЫ

ИВЫБОР ПАРАМЕТРОВ

Вобщем случае приближенное вычисление интеграла (VI.3) приводит к погрешностям, складывающимся из погрешностей исход­ ных данных, погрешностей за счет замены интеграла суммой, погреш­ ностей за счет вычисления интегралов (сумм) в ограниченных пре­ делах.

Если о — ередняя квадрэтическая ошибка исходной функции, то средняя квадратическая ошибка о"т функции, трансформирован­

ной по (VI.6), определяемая

ошибками исходных

данных,

 

2 П - 1

2 П - 1

 

/

2

2 {Сц)\

(vi.?)

где Сц определяется по (VI.7) и (VI.8) при расчетах Vz (z) и Ѵгг соответственно.

Корень квадратный из суммы квадратов коэффициентов палетки и сумма коэффициентов палетки, характеризующие точность транс­ формаций, вычисляются в программе и выдаются на печать. Абсо-

60

/

 


лютная погрешность за счет ограниченных пределов интегрирования при расчетах Ѵг (z) равна

271-1 2 П - 1

 

A = l - S 2 Cij,

(VI.10)

так как интеграл (VI.4) от ядра в бесконечных пределах равен еди­ нице.

При вычислении Ѵгг абсолютная погрешность

271-і -1

А = 2

X Су.

(VI.11)

і - 1

j = l

 

6,А,мгл

 

1

 

S

I8S_

Ю

15

20

25

!£s_

 

 

 

 

zon

 

 

 

 

z

 

Pnc. 9. График

для выбора

оптимальных (в смысле точности) параметров

 

 

 

 

 

трансформации Vz

(z).

 

 

 

l — Д — абсолютная

погрешность; г — ат — среднеквадратическая погрешность

с а =

= ± І м г л ; 3 — 7 вт

с С =

±2,5; ±2,0 ; —0,8; ±0,4; ±0, 2 игл соответственно; г — шаг па­

 

 

 

 

 

летки; z — высота пересчета.

 

 

 

а

При расчетах Ѵг

(z) с увеличением z погрешность (VI.9) убывает,

погрешность

(VI. 10)

возрастает.

Оптимальные

коэффициенты

в

смысле

точности лежат

в зоне пересечения

этих ошибок {рис. 9).

Точность

трансформированных аномалий о и

оптимальная

высота

2 0

П при оптимальных коэффициентах определяются по рис. 9 в точке

пересечения

кривых

Л и

ат .

 

 

 

 

Помимо этих оценок, были проведены расчеты на модельных полях Vz, создаваемых телом правильной формы. Проведенный анализ погрешностей полей силы тяжести от тел различной гео­ метрической формы, но равной массы и одинакового местоположения центров тяжести показал, что максимальные отличия в Ѵг наблюда­ ются над центром тела. Если проводить оценку ошибок трансформа­ ций по площади (среднеквадратические погрешности), то получае­ мые величины погрешностей не будут зависеть от геометрической

61


формы аыомалиеобразующнх объектов, а будут характеризовать лишь точность исследуемого алгоритма при расчетах полей от изо­ лированных масс.

Ошибки трансформаций исследовались иа точно заданных функ­ циях Ѵг (0), Vz (s) (ИХ значения рассчитывались по аналитической формуле на ЭВМ с точностью до ошибок округления), так и на функ­

циях Ѵ2 £ , осложненных некоторой случайной погрешностью

[103].

Результаты анализа сведены в табл. 12, которая позволяет

выби­

рать оптимальные в смысле точности высоты пересчета в соответствии с густотой сети массива исходных данных, определяемой технической инструкцией, что соответствует шагу s = 1 см в масштабе исходной карты.

СЗ — О U

nS S Масштаб исходных карт

о га

ь о

О =

1

2

101 : 2 500 000

1 : 1 000 000

1 : 1 000 000

5

1 : 500 000

 

1 : 200 000

2

1 : 100 000

 

1

1 : 100 000

1 : 50000

 

0,5

1 : 50 000

1 : 25 000

 

0.25-0,2

1 : 10 000

1 : 5 000

 

Точность опре­ деления анома­ лий, мгл

3

±2,5

±2.0

±0,8

±0,4

±0,2

±0.08 или

Шаг

Точность

s, км

трансформа­

ции о о п , мгл

 

4

5

25

±0,10

10

 

10

 

5

±0,14

2

±0,09

1

 

1

±0,06

0,5

 

0.5

±0,04

0,25

±0,03

0.1

0.05

 

Т а б л и ц а 12

Оптимальная высота перес­ чета, км

Предельная вы­ сота пересчета, км

6

7

75

75

30

30

20

30

15

15

3

5

2

3

1.2

, 3

0,5

1,5

0,8

1,5

0,4

0,8

0,6

 

0,3

 

11 р и м с ч a h u е. Данные в колонках 1,2, 3 взяты из [А7].

Наряду с определением высоты пересчета, оптимальной в смысле точности, к выбору высоты пересчета и размеров палетки можно подойти и с точки зрения оптимальности целей трансформации, т. е. в зависимости от глубин аномальных масс, гравитационное влияние которых нужно ослабить при пересчете в верхнее полупро­ странство. В качестве критерия разделения полей получено соотно­ шение, аналогичное мере осреднения, которое принято в методе осреднения [92].

В методе осреднения за меру осреднения принимается отношение трансформированного поля к исходному и дается выражение этой меры как функции центров тяжести локальных масс и радиуса палетки. При пересчете на высоту мера осреднения е, которую по

62


существу можно назвать мерой уменьшения или мерой смешивания, выразится так:

при z =j= H

Affmax (H +

z)

2H3z

Я 2 - І - 22

2Д2 + # 2 + г 2

Affmax

 

( Я 2 - 2 2 ) 2

2-^2

2 V № + 2 3) (лг _ | _ Я2)

при z = H

e =

Affmax (22)

Г

1

 

Affmax(z)

4 L

* 4

(/?2+ 2 2)2 _ ) -

; (VI.12)

(VI.13)

На

рис. 10

представлено семейство кривых, рассчитанных по

формулам

(VI. 12), (VI. 13). За параметр семейства принято отношение

к/и

 

 

 

z/H.

Семейство

кривых

можно

 

 

 

разделить на две области: С 4 и

Сг.

w

 

 

 

Если

выбирать параметры

такие,

 

 

 

 

которые определяют

область

С 2 ,

S

 

 

 

то е не изменится

при увеличении

 

 

 

 

размеров палетки R

и

будет

зави­

 

 

 

 

сеть только от z/H.

В

этой

обла­

 

 

 

 

сти расчеты ведутся с максимально

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

13

 

 

 

 

s, км

 

 

 

 

 

 

20

 

SO

5

3,71"

 

 

0,11

 

Рис. 10.

Крішые

зависимости меры

2

9,28

 

 

• 0,27

 

1

18,55

 

 

0,54

 

смешивания

от

отношения радиуса

0,5

37,10

 

 

1,09

 

палетки R к глубине центра тяжести.

возможной точностью и единственным параметром пересчета, вли­ яющим на изменение региональных и остаточных аномалий, будет высота пересчета. Оценив по исходной карте глубины аномальных масс и задавшись е, по рис. 10 выбирается z. Если мы будем выбирать

параметры, которые лежат в области

Clf то

пересчитанное поле

будет зависеть от трех параметров z/H

и R/H.

Используя эти пара­

метры в области Cj, можно получить

более

яркую качественную

картину выделения локальных аномалий, но одновременно возникнут и ложные аномалии, которые характерны для метода осреднения.

При расчетах Vzz

по вычислительной схеме (VI.6), так же как

и в других схемах

[92], величины коэффициентов (VI.8) обратно

пропорциональны шагу s. Среднеквадратическая и абсолютная погрешности коэффициентов, рассчитанных по (VI.8), указаны в табл. 13.

Приводимые данные показывают, что вычислительные схемы (VI.6) и (VI.8) дают меньшее влияние случайных погрешностей,

63


чем схема

в [118]

при s è= 1 км. (В схеме, приведенной в [118],

ÖT

22,6

при

s =

l . ) Как известно, с уменьшением погрешности

(VI.9)

и" (VI.11)

возрастают, а увеличение s приводит к увеличению

точности трансформации, но одновременно возникает опасность, что

мелкие аномалии будут пропущены. Гендерсон

[118]

рекомендует

на основе модельных расчетов принимать

s = х / 4

Я .

моделях и на

Итак, как показали оценка точности,

расчеты

на

материалах съемок, рассмотренная схема дает удовлетворительную точность для задачи трансформации, результаты которой эффективно используются в основном для качественной интерпретации, под

которой понимаются анализ

изменения формы, размеров, амплитуд

и

направления простираний

выделенных

аномалий

и установление

их

связи с геологическими

объектами.

 

 

 

 

I

т

*-

TT,

Н,кп

Pue 11. Разрез трехмерной модели.

Элементом количественных расчетов может явиться исследование отношения максимальной амплитуды аномалии на высоте к макси­ муму аномалии исходного поля, что дает возможность оценить порядок глубин центров тяжести локальных аномалий. Для этого можно воспользоваться элементарно получаемыми теоретическими графиками отношений Ѵг (0, 0, z - j - Н)/Ѵг (О, О, H) для шара и бес­ конечного горизонтального цилиндра. Но поскольку расчеты проводятся по относительным амплитудам, величины которых существенно зависят от выбора нормального поля, глубины, полу­ чаемые по убыванию поля с высотой, отягощены ошибками за счет выбора нормального уровня и за счет меры смешивания. При пере­ счете сложных аномалий на различные высоты каждое элементарное поле, входящее в сложную аномалию, убывает с различной степенью, поэтому на каждой высоте в сложную аномалию будут входить поля от локальных масс с различной степенью смешивания.

Оценка погрешностей была сделана на трехмерной модели слож­ ной конфигурации для выяснения возможности определения глубин по трансформированным картам. Модель состояла из контактной

поверхности (H і =

1,37 4-1,94 км) и шара с параметрами z =

0,3 км,

Я =

0,6

км

(рис. 11). От этой модели была рассчитана прямая

задача"

на машине

с точностью

3%, не зависящей от глубины аномальных

масс.

Распределение Ѵг

получено на исходной плоскости

z =

0

и н а г , =

0,5 Я ; 1,0 Я ; 2,0 Я ; 5,0 Я , где Я — глубина центра тяжести

шара

(рис. 12, а).

Далее

исходное поле Ѵг (0) было пересчитано

по

рассмотренной в

настоящей работе программе на эти же

уровни.

64