Оценка качества данных электротомографии на основе принципа взаимности

А.Е. Каминский, www.kaminae.narod.ru

Оценка качества полевых данных электротомографии обычно ограничивается анализом стандартных статистик, получаемых в процессе обработки сигналов. Электротомография оперирует значительно большим  объемом информации по сравнению с классическими профилированием и зондированием. Поэтому считается допустимым использование данных с некоторым процентом брака при инверсии.

Рис.1. Пример трудно интерпретируемого разреза, полученного в результате инверсии.

Наличие некачественных измерений, конечно, может и не отразиться на результатах интерпретации (например, когда шум представлен редкими некоррелируемыми выбросами), но иногда приводит к существенному искажению модели. Нами отмечены неоднократные случаи, когда небольшой процент брака приводил к образованию ложных аномалий в виде систем "скомпенсированных диполей". Это проявляется в виде чередующихся локальных аномалий относительно низкого и высокого сопротивления (Рис.2) . В такой ситуации не помогает использование адаптивных робастных схем - только полное удаление некачественных данных из инверсии.

Рис.2. Ложная аномалия в виде системы скомпенсированных диполей.

Достаточно объективным критерием, позволяющим оценить качество данных, является  принцип взаимности. Принцип взаимности состоит в неизменности  значения потенциала при смене положений источника и приемника.

            Для аппаратуры, позволяющей проводить постобработку (сохранять временные ряды), нами предлагается алгоритм, который на базе небольшой выборки взаимных измерений определяет оптимальный граф первичной обработки данных. Алгоритм перебирает параметры графа обработки таким образом, чтобы добиться минимума невязки между взаимными значениями.  В качестве тестовой выборки лучше всего использовать данные двух встречных диполь-дипольных установок с точкой записи в центре косы. При минимуме дополнительных измерений полученные данные будут содержать информацию о шумовой составляющей со всех участков косы. Данный алгоритм был многократно опробован при постобработке полевых данных и реализован в программе SGD-Zond. На рисунке 3 показан результат опробования предлагаемой методики на полевых измерениях. Алгоритм использовался при обработке сета данных с прямой и обратной диполь-дипольной установкой. Два верхних псевдоразреза (прямая и обратная установки) обработаны на основе принципа взаимности  - практически идентичны. Нижние обработаны по стандартной методике,  имеют различия в области больших разносов. 

Рис.3. Псевдоразрезы кажущихся сопротивлений для прямой и обратной диполь-дипольных установок.

            В тех случаях, когда данные представлены в виде значений разностей потенциалов или кажущихся сопротивлений, оценку качества материала также можно проводить,  используя принцип взаимности. Для систем с двухэлектродной или диполь-дипольной установкой в качестве критерия оценки можно использовать разницу между взаимными измерениями.  Трехэлектродную установку необходимо предварительно преобразовать в диполь-дипольную. Для этого необходимы два измерения прямой установкой и два обратной.

Рис.4. Схема взаимных измерений для четырехэлектродной (вверху) и трехэлектродной установки.

При использовании данного алгоритма можно рассчитать ошибки для каждого измерения, разноса или электрода косы и произвести отбраковку данных. Описанный алгоритм реализован и успешно используется нами в системе ZondProtocol (Рис.5).

Программа ZondProtocol - представляет готовое решение для электрической тотомографии, и решает широкий спектр задач от задания протоколов измерений и управления процессом измерений до обработки и анализа данных. Благодаря простоте использования и полной совместимости с аппаратурой  , ZondProtocol позволяет получать качественные результаты прямо на профиле.

Комплекс поддерживает следующие методики электротомаграфических  наблюдений: наземная электротомография 2D, наземная электротомография 3D,  межскважинная электротомография, электротомография на акваториях.

Программа решает следующие задачи: задание протокола (автоматическое и интерактивное), управление процессом измерений, слив данных, визуализация и анализ результатов измерений, раздельное отображение установок, пересчет данных в различные установки, импорт и экспорт, подготовка данных к инверсии.

Рис.6. Разрез удельных сопротивлений до и после отбраковки данных.

Выводы

         Данные электротомографии следует  анализировать даже при большой плотности измерений.

         Принцип взаимности является единственным правильным  критерием оценки качества данных.

         Следует применять предлагаемый алгоритм на уровне первичной  обработки и при последуещей отбраковке данных.