00060000725 Phát Triển, Xây Dựng Các Thuật Toán Và Chương Trình Xử Lý, Phân Tích Số Liệu Thăm Dò Điện Đa Cực 2D Cải Tiến Và Trường Thế (Từ Và Trọng Lực).Pdf

- Áp dụng các thuật toán và chương trình mới xử lý, phân tích số liệu Từ và Trọng lực để xác định biên của nguồn gây dị thường ở khu vực Tuần Giáo, thuộc Tây Bắc Việt Nam cho kết quả có

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI KH&CN

CẤP ĐẠI HỌC QUỐC GIA

Tên đề tài: Phát triển, xây dựng các thuật toán và chương trình xử

lý, phân tích số liệu Thăm dò điện đa cực 2D cải tiến và trường thế (Từ và Trọng lực)

Mã số đề tài: QG.20.13

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Hà Nội - 2022

PHẦN I THÔNG TIN CHUNG

1.1 Tên đề tài: Phát triển, xây dựng các thuật toán và chương trình xử lý, phân tích số liệu

Thăm dò điện đa cực 2D cải tiến và trường thế (Từ và Trọng lực) 1.2 Mã số: QG.20.13

1.3 Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực hiện đề tài

TT Chức danh, học vị, họ và tên Đơn vị công tác Vai trò thực hiện đề tài

tài

Viengthong Xayavong

Đại học Quốc gia Lào Tham gia chính các công việc

của đề tài về trường điện

Đỗ Anh Chung

Viện Sinh thái và Bảo

vệ công trình - Viện Khoa học Thuỷ Lợi Việt

1.4 Đơn vị chủ trì: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

1.5 Thời gian thực hiện:

1.5.1 Theo hợp đồng: từ tháng 04 năm 2020 đến tháng 04 năm 2022

1.5.2 Gia hạn (nếu có): đến tháng… năm…

1.5.3 Thực hiện thực tế: từ tháng 04 năm 2020 đến tháng 04 năm 2022

1.6 Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có): Không

(Về mục tiêu, nội dung, phương pháp, kết quả nghiên cứu và tổ chức thực hiện; Nguyên nhân; Ý kiến

của Cơ quan quản lý)

1.7 Tổng kinh phí được phê duyệt của đề tài: 450 triệu đồng

PHẦN II TỔNG QUAN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1 Đặt vấn đề

* Với mục tiêu làm tăng hiệu quả của các phương pháp Thăm dò điện dòng không đổi nói chung, các phương pháp Đo sâu điện dòng không đổi nói riêng, một hệ các phương pháp Đo sâu điện 1D cải tiến (IES) đã được chúng tôi đề xuất thành công

Tiếp tục nghiên cứu cải tiến theo hướng kết hợp phương pháp Thăm dò điện đa cực truyền thống (MEE) với các phương pháp IES để tận dụng được mọi ưu việt của các phương pháp, kết quả phương pháp Đo sâu điện đa cực 1D cải tiến (IMES) đã ra đời Tuy nhiên cũng còn hạn chế là mới chỉ hoàn thiện ở khảo sát 1D

Việc nghiên cứu phát triển, tích hợp những ưu việt của các phương pháp MEE/IMES và các phương pháp IES đã tạo ra được phương pháp Thăm dò điện đa cực 2D cải tiến (AMEE) Tuy nhiên, những kết quả đã công bố về phương pháp AMEE mới chỉ chủ yếu tập trung vào hệ cực đo đa cực 2D cải tiến - gọi tắt là hệ cực đo MC, qui trình thu thập và xử lý số liệu chủ yếu dựa trên các phần mềm có sẵn, áp dụng thử nghiệm trên mô hình lý thuyết và môi trường thực tế nhằm khẳng định tính

ưu việt của phương pháp Do đầu tư chưa được thích đáng kể cả thời gian và kinh phí nên phương pháp này chưa được thật hoàn thiện

Do đó, đề tài sẽ tập trung vào việc nghiên cứu phát triển thuật toán và xây dựng chương trình

xử lý, phân tích số liệu mới nhằm hoàn thiện và nâng cao hiệu quả của phương pháp

* Bên cạnh sự phát triển nhanh chóng của các phương pháp địa vật lý khác, các phương pháp

từ và trọng lực cũng không ngừng được phát triển và mở rộng Trong đó phải kể đến nhóm các phương pháp xác định biên đóng vai trò thiết yếu trong xử lý, phân tích tài liệu từ và trọng lực, bao gồm các phương pháp dựa trên biên độ đạo hàm và các phương pháp pha

Trên cơ sở tổng quan tình hình nghiên cứu các phương pháp xử lý, phân tích tài liệu Từ và Trọng lực, có thể nhận thấy, các phương pháp này những ưu điểm và hạn chế như sau:

- Các phương pháp dựa trên biên độ đạo hàm không sinh ra các cạnh thứ cấp nhưng không thể cân bằng các tín hiệu gây bởi các nguồn nằm ở những độ sâu khác nhau

- Các phương pháp dựa trên pha mặc dù hiệu quả trong việc cân bằng các dị thường có biên

độ khác nhau nhưng lại sinh ra nhiều ranh giới ảo khi trường quan sát gây bởi đồng thời các nguồn

có mật độ dư (hoặc độ từ hóa dư) trái dấu, hoặc các kết quả thu được có độ phân giải kém, hoặc cấu trúc thu được lớn hơn cấu trúc thực

Trong đề tài này sẽ nghiên cứu xây dựng các thuật toán và chương trình xử lý, phân tích số liệu trường thế nhằm khắc phục những hạn chế nói trên, nâng cao khả năng áp dụng của một vài phương pháp hiện có

3 Phương pháp nghiên cứu

3.1 Phương pháp Thăm dò điện 2D cải tiến:

- Nghiên cứu phát triển các công thức chuyển đổi giữa các đường cong điện trở suất Đây sẽ

là thuật toán được sử dụng để xử lý, phân tích số liệu

- Xây dựng các chương trình xử lý, phân tích số liệu của phương pháp Thăm dò điện đa cực 2D cải tiến theo các thuật toán đã được lựa chọn

- Áp dụng thực tế: áp dụng thử nghiệm các chương trình nói trên để xử lý, phân tích số liệu

tìm nước ngầm ở CHDCND Lào

định khả năng áp dụng của các thuật toán

- Áp dụng thực tế: áp dụng thử nghiệm các chương trình nói trên để xử lý, phân tích tài liệu

Từ và Trọng lực ở một số vùng cụ thể

4 Tổng kết kết quả nghiên cứu

- Xây dựng được các thuật toán mới xử lý, phân tích số liệu Thăm dò điện đa cực 2D cải tiến

và Từ, Trọng lực

- Xây dựng được các chương trình xử lý, phân tích số liệu Thăm dò điện đa cực 2D cải tiến

và Từ, Trọng lực bằng ngôn ngữ Matlab theo các thuật toán đã được thiết lập nêu trên

- Áp dụng thử nghiệm các thuật toán và chương trình mới xử lý, phân tích số liệu Thăm dò điện đa cực 2D cải tiến để tìm nước ngầm ở CHDCND Lào, có so sánh với các kết quả lỗ khoan cho kết quả tốt

- Áp dụng các thuật toán và chương trình mới xử lý, phân tích số liệu Từ và Trọng lực để xác định biên của nguồn gây dị thường ở khu vực Tuần Giáo, thuộc Tây Bắc Việt Nam cho kết quả có độ

phân giải, độ chính xác cao và có thể tránh sinh ra các biên thứ cấp

5 Đánh giá về các kết quả đã đạt được và kết luận

- Các công thức chuyển đổi giữa các đường cong điện trở suất đã được phát triển, xây dựng

áp dụng cho phương pháp Thăm dò điện đa cực 2D cải tiến có tính mới và ưu việt hơn những công thức đã có Đây chính là các công thức để tính toán các tham số cải tiến của phương pháp này

- Các hàm xác định biên mới áp dụng cho xử lý, phân tích số liệu Từ và Trọng lực khắc phục được các nhược điểm của các thuật toán cũ Phương pháp không yêu cầu một hệ số tùy chỉnh như những kỹ thuật được phát triển gần đây Tuy nhiên, do sử dụng các đạo hàm bậc hai của dị thường trường thế, phương pháp đề xuất bị ảnh hưởng bởi nhiễu Vấn đề này có thể được giải quyết thông qua việc áp dụng một bộ lọc thông thấp đến trường quan sát

- Các chương trình xử lý, phân tích số liệu được viết bằng ngôn ngữ lập trình Matlab bao gồm tất cả các bước từ nhập dữ liệu vào đến biểu diễn kết quả phân tích và dễ dàng sử dụng Có sơ đồ logic, chương trình mã nguồn mở, hướng dẫn sử dụng Các kết quả phân tích có thể được lưu dưới dạng file số hoặc file ảnh

- Các kết quả áp dụng thử nghiệm thuật toán và chương trình mới xử lý, phân tích số liệu Thăm dò điện đa cực 2D cải tiến để tìm nước ngầm ở CHDCND Lào, có so sánh với các kết quả lỗ khoan đạt độ phân giải và độ chính xác cao hơn

- Các kết quả áp dụng thuật toán và chương trình mới xử lý, phân tích số liệu Từ và Trọng lực

để xác định biên của nguồn gây dị thường có độ phân giải và chính xác cao hơn so với các kết quả thu được từ các thuật toán cũ Các biên thu được từ phương pháp đề xuất không bị trượt khỏi biên thực như một số phương pháp phổ biến khác

Kết luận: Các kết quả thu được từ việc thực hiện đề tài là hoàn toàn mới, có tính khoa học và thực tiễn cao Đây sẽ là sản phẩm góp phần nâng cao hiệu quả của công tác xử lý, phân tích số liệu Thăm dò điện, Từ và Trọng lực

6 Tóm tắt kết quả (tiếng Việt và tiếng Anh)

6.1 Tiếng Việt

- Đóng góp mới về học thuật

+ Góp phần nâng cao hiệu quả của phương pháp Thăm dò điện đa cực và các phương pháp

Từ, Trọng lực

+ Góp phần bổ sung thêm vào các phương pháp xử lý số liệu Điện, Từ và Trọng lực

- Kết quả khoa học và công nghệ

+ Việc đề xuất và xây dựng được các thuật toán, chương trình Matlab mới đã góp phần phát triển modul xử lý và phân tích số liệu của phương pháp Thăm dò điện đa cực cải tiến, trước mắt phục

vụ cho việc tìm kiếm nước ngầm ở Lào

+ Đã tìm được nước ngầm ở Lào

+ Đã phát triển một phương pháp xác định biên mới dựa trên hàm sigmoid nhanh Phương pháp được đề xuất hiệu quả hơn các phương pháp thường được sử dụng trong xác định biên của nguồn gây dị thường trường thế Một chương trình Matlab cũng đã được xây dựng theo phương pháp được

đề xuất Đã áp dụng các phương pháp xác định biên cho dị thường từ và dị thường trọng lực khu vực Tuần Giáo, thuộc Tây Bắc Việt Nam

+ Có 3 bài báo đăng trên các tạp chí khoa học ISI/Scopus

+ Kết quả đề tài này sẽ cung cấp thêm cơ sở khoa học cho việc chuẩn bị các thủ tục cần thiết

để đăng ký bản quyền sở hữu trí tuệ Phương pháp Thăm dò điện đa cực cải tiến

+ Các kết quả này dự kiến sẽ được sử dụng tại các cơ sở đào tạo, nghiên cứu về Địa Vật lý và tại các cơ sở sản xuất, ứng dụng KH&CN có liên quan đến Địa Vật lý

- Kết quả đào tạo

+ Hỗ trợ cho 3 nghiên cứu sinh thực hiện luận án Tiến sĩ, trong đó có 1 NCS đã bảo vệ thành công luận án năm 2021 và 1 NCS sẽ bảo vệ luận án cấp cơ sở vào đầu tháng 4 năm 2022

6.2 Tiếng Anh

- New academic contributions

+ Contribute to improving efficiency of the multi-electrode electrical exploration and Magnetic, Gravity methods

+ Contributes to adding to the list of the Magnetic and Gravity data processing methods to

detect the anomaly source's edges

- Scientific and technological products

+ The proposal and creation of new algorithms and programs have contributed to the development of the data processing and analyzing module of the improved multi-electrode electrical exploration method, in the immediate future for groundwater investigation in Laos

+ Groundwater has been found in Laos

+ Developed a new edge determination method based on a modified fast sigmoid function The proposed method is more effective than other commonly used methods in detecting the edge

of potential field sources Developed a Matlab program for detecting the edge of potential field sources using the proposed method Applied edge determination methods for magnetic anomaly and gravity anomaly in Tuan Giao area, northwest of Vietnam

+ There are 3 articles published in the scientific journals ISI / Scopus

+ The results of research project will provide additional scientific basis for the preparation

of necessary procedures to register intellectual property for the improved multi-electrode electrical exploration method

+ These results are expected to be used in Geophysical training and research facilities and science and technology application facilities related to Geophysics

- Training:

+ Supporting 3 PhD students to perform doctoral thesis, including 1 PhD student successfully defended the thesis in 2021 and 1 PhD student will defend the university level thesis

in early April 2022

PHẦN III SẢN PHẨM, CÔNG BỐ VÀ KẾT QUẢ ĐÀO TẠO CỦA ĐỀ TÀI

3.1 Kết quả nghiên cứu

TT Tên sản phẩm Yêu cầu khoa học hoặc/và chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật

- Các hàm xác định biên mới áp dụng cho xử lý, phân tích số liệu

Từ và Trọng lực khắc phục được các nhược điểm của các thuật toán

cũ

- Công thức chuyển đổi giữa các đường cong điện trở suất áp dụng cho phương pháp Thăm dò điện đa cực 2D cải tiến có tính mới và ưu việt hơn những công thức đã có (Thuật toán xử lý, phân tích số liệu)

- Các hàm xác định biên mới áp dụng cho xử lý, phân tích số liệu Từ

độ chính xác cao và dễ dàng sử dụng

- Có sơ đồ logic, chương trình mã nguồn mở, hướng dẫn sử dụng

- Các kết quả phân tích có thể được

lưu dưới dạng file số hoặc file ảnh

- Các chương trình được viết bằng ngôn ngữ lập trình Matlab bao gồm tất cả các bước từ nhập dữ liệu vào đến biểu diễn kết quả phân tích, với

độ chính xác cao và dễ dàng sử dụng

- Có sơ đồ logic, chương trình mã nguồn mở, hướng dẫn sử dụng

- Các kết quả phân tích có thể được

lưu dưới dạng file số hoặc file ảnh

3 Các kết quả áp

dụng thử

nghiệm

- Các kết quả áp dụng thử nghiệm thuật toán và chương trình mới xử

lý, phân tích số liệu Thăm dò điện đa cực 2D cải tiến để tìm nước ngầm ở CHDCND Lào, có so với các kết quả thu được từ thuật toán cũ đạt độ phân giải và độ chính xác cao hơn

- Các kết quả áp dụng thuật toán và chương trình mới xử lý, phân tích

số liệu Từ và Trọng lực để xác định biên của nguồn gây dị thường có

độ phân giải và chính xác cao hơn

so với các kết quả thu được từ các thuật toán cũ Kết quả áp dụng không làm phát sinh các cấu trúc địa chất ảo trong các bản đồ phân

tích

- Các kết quả áp dụng thử nghiệm thuật toán và chương trình mới xử lý, phân tích số liệu Thăm dò điện đa cực 2D cải tiến để tìm nước ngầm ở CHDCND Lào, có so sánh với các kết quả lỗ khoan đạt độ phân giải và

độ chính xác cao

- Các kết quả áp dụng thuật toán và chương trình mới xử lý, phân tích

số liệu Từ và Trọng lực khu vực Tuần Giáo, thuộc Tây Bắc Việt Nam để xác định biên của nguồn gây dị thường có độ phân giải và chính xác cao hơn so với các kết quả thu được từ các thuật toán cũ Kết quả áp dụng không làm phát sinh các cấu trúc địa chất ảo trong

Đánh giá

chung

1 Công trình công bố trên tạp chí khoa học quốc tế theo hệ thống ISI/Scopus

1.1 Minh Duc Vu,Viengthong Xayavong, Chung

Anh Do, Luan Thanh Pham, David

Gómez-Ortiz, Ahmed M Eldosouky, Application of

the improved multi-electrode electrical

exploration methods for groundwater

investigation in Vientiane Province, Laos,

Journal of Asian Earth Sciences: X,5, 2021,

100056, DOI:

https://doi.org/10.1016/j.jaesx.2021.100056

(Scopus)

Đã in Đúng qui định Đạt

1.2 Luan Thanh Pham, Erdinc Oksum, Thanh Duc

Do, Minh Duc Vu, Comparison of different

approaches of computing the tilt angle of the

total horizontal gradient and tilt angle of the

analytic signal amplitude for detecting source

edges, Bulletin of the Mineral Research and

Exploration, General Directorate of Mineral

Research and Exploration, Turkey, 165, 2021,

1.3 Erdinc Oksum, Dung Van Le, Minh Duc Vu,

Thu-Hang Thi Nguyen, Luan Thanh Pham, A

novel approach based on the fast sigmoid

function for interpretation of potential field

data, Bulletin of Geophysics and

(số tháng/số

tiền)

Công trình công bố liên quan

(Sản phẩm KHCN, luận án, luận văn)

Đã bảo vệ

Nghiên cứu sinh

Ortiz, Ahmed M Eldosouky, Application of

the improved multi-electrode electrical exploration methods for groundwater investigation in Vientiane Province, Laos,

Journal of Asian Earth Sciences: X,5, 2021,

100056, DOI:

https://doi.org/10.1016/j.jaesx.2021.100056 (Scopus)

2 Đỗ Anh Chung 5 tháng /

73 triệu đồng

1 Minh Duc Vu,Viengthong Xayavong, Chung Anh Do, Luan Thanh Pham, David Gómez-

Ortiz, Ahmed M Eldosouky, Application of

the improved multi-electrode electrical exploration methods for groundwater investigation in Vientiane Province, Laos,

Journal of Asian Earth Sciences: X,5, 2021,

100056, DOI:

https://doi.org/10.1016/j.jaesx.2021.100056 (Scopus)

Đã bảo vệ cấp cơ

sở tháng 3/2022

3 Phạm Thành

Luân

6 tháng /

95 triệu đồng

1 Luan Thanh Pham, Erdinc Oksum, Thanh Duc

Do, Minh Duc Vu, Comparison of different approaches of computing the tilt angle of the total horizontal gradient and tilt angle of the analytic signal amplitude for detecting source

edges, Bulletin of the Mineral Research and Exploration, General Directorate of Mineral Research and Exploration, Turkey, 165, 2021,

53-62, DOI:

https://doi.org/10.19111/bulletinofmre.746858 (Scopus)

2 Minh Duc Vu,Viengthong Xayavong, Chung Anh Do, Luan Thanh Pham, David Gómez-

Đã bảo vệ

2021

Ortiz, Ahmed M Eldosouky, Application of

the improved multi-electrode electrical exploration methods for groundwater investigation in Vientiane Province, Laos,

Journal of Asian Earth Sciences: X,5, 2021,

100056, DOI:

https://doi.org/10.1016/j.jaesx.2021.100056 (Scopus)

3 Erdinc Oksum, Dung Van Le, Minh Duc Vu, Thu-Hang Thi Nguyen, Luan Thanh Pham, A novel approach based on the fast sigmoid function for interpretation of potential field

data, Bulletin of Geophysics and Oceanography, 62 (3), 2021, 543-556,

DOI: 10.4430/bgta0348 (ISI)

PHẦN IV TỔNG HỢP KẾT QUẢ CÁC SẢN PHẨM KH&CN VÀ ĐÀO TẠO CỦA ĐỀ TÀI

đăng ký

Số lượng đã hoàn thành

1 Bài báo công bố trên tạp chí khoa học quốc tế theo hệ thống

(đồng)

Kinh phí thực hiện

(đồng)

Ghi chú

A Chi phí trực tiếp

Các kết quả đề tài cần được phổ biến để sử dụng cho các cơ quan đào tạo, nghiên cứu Địa Vật

lý, cũng như các cơ sở sản xuất trong ngành Địa Vật lý và có liên quan

PHỤ LỤC 1 CÁC THUẬT TOÁN MỚI XỬ LÝ, PHÂN TÍCH SỐ LIỆU THĂM DÒ ĐIỆN ĐA CỰC 2D CẢI TIẾN VÀ TỪ, TRỌNG LỰC

1.1 PHƯƠNG PHÁP THĂM DÒ ĐIỆN ĐA CỰC 2D CẢI TIẾN

1.1.1 Giới thiệu tham số Petrovski 𝝆𝒑

Mục đích của các phương pháp Đo sâu điện trở là muốn thu được từ số liệu thực địa các hàm biểu diễn sự biến đổi của điện trở suất biểu kiến 𝜌𝑏𝑘(𝑟) theo kích thước hệ cực đo sao cho các hàm

đó gần nhất so với hàm biểu diễn sự biến đổi của điện trở suất thật theo độ sâu 𝜌(ℎ) Tuy nhiên, mục

đích đó không phải là trong mọi trường hợp đều đạt được

* Như đã biết, Petrovski có đề nghị một phương pháp biến đổi đường cong đo sâu điện trở đối xứng 𝜌𝑠(𝑟) (đo bằng hệ Schlumbecgiê - 4 cực đối xứng) thành một đường cong khác cho độ nghiên cứu lớn hơn và khả năng phân giải cao hơn - gọi là đường cong Petrovski Phép biến đổi này [1] được thực hiện theo công thức:

𝜌𝑝 = 𝑑𝑟

[1−(𝑟/𝜌𝑠).(𝜕𝜌𝑠/𝜕𝑟)] (1)

trong đó r = AB/2 gọi là kích thước hệ cực đo (nửa khoảng cách giữa hai điện cực phát AB);

𝜌𝑠(𝑟) là giá trị điện trở suất thu được bằng hệ cực đo 4 cực đối xứng

Đã có nhiều người đưa ra các công thức tính chuyển giữa các đường cong đo sâu điện trở, tuy nhiên công thức vẫn thường được sử dụng từ trước đến nay biểu diễn mối quan hệ giữa giá trị đo sâu điện trở đối xứng 𝜌𝑠(𝑟) và giá trị đo sâu điện trở lưỡng cực 𝜌𝑟(𝑟) [2] như sau:

Cụ thể, phép biến đổi Petrovski còn thể hiện một số nhược điểm chính sau:

- Các đường 𝜌𝑝(𝑟) bám gần với lát cắt điện thật hơn nhiều so với các đường cong 𝜌𝑠(𝑟) và

𝜌𝑟(𝑟), tuy nhiên chúng có các cực trị giả trước khi đi vào tiệm cận phải

- Chúng nhận giá trị âm trong quá trình tính toán

* Các tác giả Lâm Quang Thiệp và Lê Viết Dư Khương đã đề nghị tính giá trị điện trở suất biểu kiến vi phân Petrovski suy rộng 𝜌𝑝∗ thay cho 𝜌𝑝(𝑟):

𝜌𝑝∗ = 𝜌𝑠/(2𝜌𝑟

𝜌𝑠− 1)𝛼 (4) trong đó:

𝜌𝑠: giá trị trung bình nhân của điện trở suất biểu kiến ứng với hệ 4 cực đối xứng

𝜌𝑟: trung bình cộng của điện trở suất biểu kiến ứng với hệ lưỡng cực trục trái và phải

𝛼 = [0,1]: hệ số điều chỉnh phép biến đổi phụ thuộc tỷ số 𝜌𝑟/𝜌𝑠

Các đại lượng 𝜌𝑟, 𝜌𝑠, 𝜌𝑝, 𝜌𝑝∗ đều được biểu diễn phụ thuộc vào kích thước trung bình của hệ cực đo được quy ước đối với hệ cực đối xứng và lưỡng cực:

𝑟 = √𝐴𝑁4 1 𝐴𝑁2 𝐵𝑁1 𝐵𝑁2 (5) Theo công thức (4) cho phép rút ra nhận xét: 𝜌𝑝(𝑟) và 𝜌𝑠(𝑟) chẳng qua là các trường hợp riêng của 𝜌𝑝∗ khi số mũ  lấy tương ứng bằng 1 và 0 Có thể chọn giá trị của  thích hợp sao cho ứng với các phần điện trở suất thật của lát cắt điện tăng theo chiều sâu thì đường cong 𝜌𝑝∗ có dạng gần giống đường cong 𝜌𝑝(𝑟) nhưng giảm bớt độ lớn cực đại; ứng với các phần điện trở suất thật giảm theo chiều sâu thì đường cong 𝜌𝑝∗ có dạng bám sát lát cắt điện thật hơn 𝜌𝑠(𝑟) và 𝜌𝑟(𝑟) nhưng tránh được các cực trị giả Như vậy, các giá trị của  có thể chọn tuỳ thuộc vào độ dốc của đường cong

𝜌𝑠(𝑟) tương ứng, hoặc nói cách khác tuỳ thuộc vào giá trị tỷ số 𝜌𝑟/𝜌𝑠 tính được trực tiếp từ số liệu thực địa Bằng phương pháp thử nghiệm số trên máy tính điện tử có thể chọn hàm =(𝜌𝑟/𝜌𝑠) thích hợp cho các đường cong 𝜌𝑝(𝑟) đối với cả trường hợp lát cắt điện hai lớp và nhiều lớp

Công thức Petrovski mở rộng nêu trên đã khắc phục được các cực trị giả Tuy nhiên, theo chúng tôi công thức Petrovski mở rộng này vẫn còn một nhược điểm là chưa khắc phục được các giá trị âm khi tính toán, đồng thời khó khăn là việc xác định hệ số điều chỉnh  còn phức tạp do tuỳ thuộc vào giá trị tỷ số 𝜌𝑟/𝜌𝑠 của số liệu thực địa

Chúng tôi đã đề xuất một phép biến đổi Petrovski khác - tạm gọi là phép biến đổi Petrovski

cải tiến Nội dung của nó như sau

Nhìn vào công thức (3) ta thấy ngay giá trị 𝜌𝑝(𝑟) sẽ âm khi 𝜌𝑟 < 1

2𝜌𝑠

𝜌 𝑠 (6) và: 𝑓1(𝑥) = 1

𝑥−1 ; 𝑓2(𝑥) = 𝑎𝑥 + 𝑏 +𝑐

𝑥 (7) thì hàm 𝑓1(𝑥) sẽ tiến tới tiệm cận khi x =1 hay 𝜌𝑟 =1

2𝜌𝑠 Khi đó ta đặt:

thỏa mãn các điều kiện:

𝑓1(1.025) = 𝑓2(1.025) (9.1)

𝑓1′(1.025) = 𝑓2′(1.025) (9.2)

𝑓1′′(1.025) = 𝑓2′′(1.025) (9.3) thì hàm 𝑓(𝑥) sẽ liên tục, giá trị 𝜌𝑝(𝑟) không bị âm

1

x

x

c b ax

với x  1.025

(8)

với 0  x  1.025

f (x) =

trong đó 𝑓(𝑥) là biểu thức (8)

Công thức (10) chính là công thức biến đổi Petrovski cải tiến cho phương pháp Đo sâu điện 1D cải tiến Theo công thức này thì luôn luôn đảm bảo cho 𝜌𝑝(𝑟) biến đổi liên tục và các giá trị của

nó không bị âm

1.1.3 Giới thiệu các công thức chuyển đổi giữa các đường cong điện trở suất của phương pháp

Đo sâu điện 1D cải tiến

Mục đích của phương pháp Đo sâu điện 1D cải tiến là tại mỗi điểm khảo sát chỉ cần sử dụng một loại hệ cực đo, qua một vài phép biến đổi đơn giản ta vẫn có được cả thông tin về đường cong

đo sâu đối xứng s, đường cong lưỡng cực trục r và đường cong Petrovski p (thu được từ các đường cong s , r)

Ví dụ: khi xét hệ cực đo đối xứng ta thấy với mỗi khoảng cách của hai điện cực phát A, B ta

có thể đo được hiệu điện thế giữa các điện cực thu M1N1, M2N2, N1N2, M1M2

Từ đó tính được giá trị các đường cong điện trở suất biểu kiến (tương ứng với hệ cực

đo sâu đối xứng M1ABN1) và (tương ứng với hệ cực đo sâu đối xứng M2ABN2), và (tương ứng với đo sâu lưỡng cực trục cánh phải và cánh trái)

Các giá trị đo sâu điện trở 𝜌𝑠1 và 𝜌𝑠2 đã đo được ngoài thực địa Từ các giá trị 𝜌𝑠1và 𝜌𝑠2 ta tính giá trị trung bình:

𝜌𝑠 = √𝜌𝑠1 𝜌𝑠2 (11)

đây chính là các giá trị của đường cong đo sâu điện trở đối xứng thu trực tiếp từ các phép đo ngoài thực địa

Với phương pháp Đo sâu điện đối xứng cải tiến, tuy không trực tiếp đo 2 đường cong 𝜌𝑟𝑇 và

𝜌𝑟𝐹, nhưng ta hoàn toàn có thể dễ dàng tính được đường cong trung bình 𝜌𝑠𝑟 của các đường cong

𝜌𝑟𝑇 và 𝜌𝑟𝐹 từ các đường cong 𝜌𝑠1 và 𝜌𝑠2 bằng các phép tính đại số đơn giản

Xuất phát từ mối liên hệ giữa các thành phần hiệu điện thế đo được trong hệ cực đo sâu đối xứng và lưỡng cực hợp nhất ta có:

trong đó: 𝐾𝑟là hệ số hệ lưỡng cực trục một cánh cải tiến (đã được các tác giả tính trước);

là đường cong đo sâu lưỡng cực thu được không phải bằng cách đo trực tiếp mà do biến đổi từ đường cong đo sâu đối xứng

Như vậy, nếu dùng hệ cực đo đối xứng vải tiến ta sẽ đo trực tiếp được , có nghĩa là ta đo trực tiếp được đường cong đo sâu điện trở tương ứng với kích thước hệ cực Công thức (12) chính là công thức tính chuyển đổi đường cong sang đường cong

Từ các giá trị 𝜌𝑠𝑟 tính được bằng công thức trên, theo công thức (3) ta có thể xác định các giá trị điện trở suất Petrovski 𝜌𝑝𝑠𝑟 tương ứng với dùng hệ lưỡng cực trục thu được từ biến đổi các giá trị

𝜌𝑠 đo thực tế bằng hệ cực đối xứng cải tiến:

𝜌𝑝𝑠𝑟 = 𝜌𝑠/(2𝜌𝑠𝑟/𝜌𝑠 − 1) (13)

)(1

1 r

s

)

Như vậy, khi chỉ sử dụng hệ cực đo sâu đối xứng cải tiến và các phép biến đổi như đã trình bầy ở trên thì ta vẫn có thể xác định được mọi giá trị đường cong đo sâu điện trở ứng với các hệ cực

đo khác nhau

1.1.4 Thuật toán xử lý, phân tích số liệu của phương pháp Thăm dò điện đa cực 2D cải tiến

Chúng tôi cũng đã đề xuất phương pháp Đo sâu điện đa cực 1D cải tiến trên cơ sở kết hợp phương pháp Thăm dò điện đa cực truyền thống với các phương pháp Đo sâu điện 1D cải tiến nhằm tận dụng được mọi ưu việt của các phương pháp này (hệ cực đo, quy trình đo, hệ thiết bị, phần mềm

xử lý, phân tích…) để nâng cao hiệu quả của chúng Điều cần lưu ý ở đây là hệ cực đo đa cực 1D cải tiến thực chất là hệ cực đo cải tiến, nhưng các cực được đấu nối tương ứng với các take-out có sẵn của thiết bị SuperSting Chúng tôi xây dựng file điều khiển quá trình đo tự động trên toàn tuyến giống như phương pháp Thăm dò điện đa cực truyền thống Tuy nhiên, phương pháp này vẫn thu thập số liệu 1D, vì vậy:

- Khi xử lý, phân tích số liệu của các phương pháp Đo sâu điện 1D cải tiến còn nhược điểm là: sau khi thu được số liệu đo bằng phương pháp Đo sâu đa cực 1D cải tiến, vẫn phải chuyển số liệu đo vào các file riêng để xử lý phân tích nên quá trình xử lý phân tích chưa được tự động hoá hoàn toàn

- Mặt khác, nếu muốn kết hợp với các phần mềm sẵn có của các tác giả trên thế giới để xử lý, phân tích thì còn những hạn chế nhất định, đó là: Vì hệ cực đo của phương pháp Đo sâu điện 1D cải tiến là không đều nên để xử lý từng điểm đo thì không gặp khó khăn gì, nhưng khi liên kết để xử lý 2D thì thực sự khó khăn vì chúng ta phải định nghĩa lại vị trí các điện cực để đảm bảo các điểm ghi số liệu theo đúng yêu cầu định dạng về vị trí của các file số liệu; đồng thời vấn đề chia lưới sai phân khi tiến hành nghịch đảo trong quá trình xử lý phân tích vẫn còn là vấn đề cần nghiên cứu thêm vì với cự ly nhỏ thì lưới sai phân là rất dày, còn với những cự ly lớn thì ngược lại Chính vì thế tại tâm mỗi điểm

đo, môi trường được chia rất nhỏ và hình ảnh thu được rất khó minh giải

Từ những nhận xét nêu trên, chúng tôi đã tiếp tục nghiên cứu đề xuất phương pháp Thăm dò điện đa cực 2D cải tiến, phát triển thuật toán xử lý, phân tích số liệu của phương pháp này nhằm khắc phục các hạn chế trên

Các phương pháp Thăm dò điện đa cực 2D cải tiến có tất cả các ưu điểm của các phương pháp Đo sâu điện 1D cải tiến, vì vậy dựa trên các công thức chuyển đổi đường cong của các phương pháp Đo sâu điện 1D cải tiến mà chúng tôi đã phát triển cho các phương pháp Thăm dò điện đa cực 2D cải tiến Sự khác biệt duy nhất ở chỗ: đối với phương pháp Đo sâu điện 1D cải tiến khảo sát 1D nên từng đường cong được chuyển đổi, trong khi đối với phương pháp Thăm dò điện đa cực 2D cải tiến khảo sát 2D, việc chuyển đổi được thực hiện theo yêu cầu của thuật toán với toàn bộ mảng dữ liệu điện trở suất thu được trên thực địa Phương pháp Thăm dò điện đa cực 2D cải tiến có quá trình

đo liên tục và thu được các số liệu trên cả tuyến nhờ file điều khiển được xây dựng và cài đặt trong máy, đồng thời các số liệu đo được lưu trữ trong máy theo một định dạng sẵn phù hợp với phần mềm

xử lý phân tích đã có

Với quy trình đo đạc ngoài thực địa và file điều khiển đã đề xuất, các số liệu thu được tự động ghi vào file số liệu (*.stg) lưu trữ trong thiết bị đo Từ các file số liệu này, chúng ta tiến hành xử lý, phân tích số liệu theo 2 phương án:

- Phương án 1: Sử dụng chương trình tự xây dựng để lọc số liệu, tính giá trị 𝜌𝑠𝑐𝑡 rồi lưu vào tệp có cấu hình giống như cấu hình của tệp đầu vào của phần mềm EarthImager 2D yêu cầu Sau đó dùng phần mềm EarthImager 2D để xử lý, phân tích 𝜌𝑠𝑐𝑡

- Phương án 2: Sử dụng chương trình do chúng tôi thiết lập để lọc số liệu và tính toán các tham số cải tiến theo thuật toán đã đề xuất trên cơ sở phát triển thuật toán xử lý số liệu của phương pháp Đo sâu điện 1D cải tiến Đồng thời kết hợp với phần mềm EarthImager 2D và Surfer để xử lý, phân tích số liệu đã thu được và biểu diễn kết quả của 𝜌𝑝𝑚𝑐𝑡

Ví dụ, tóm tắt các bước xử lý, phân tích số liệu của phương pháp Thăm dò điện đa cực 2D đối xứng cải tiến như sau:

* Nhập số liệu từ file số liệu đo *.stg:

- File số liệu có chuẩn như sau: TT, user, date, time, U/I, lỗi, I, R, cmd, A(x), A(y), A(z), B(x), B(y), B(z), M(x), M(y), M(z), N(x), N(y), N(z) (còn 6 cột cuối là thông tin của số liệu không cần quan tâm)

- Thứ tự các cực sắp xếp là: M, A, B, N

(File số liệu gốc có đuôi *.stg nhưng thực ra đây là 1 file text có thể chuyển đổi thành *.txt hay

*.dat)

* Chọn ra file số liệu đo đối xứng, thỏa mãn đồng thời các điều kiện sau:

- Chỉ sử dụng các giá trị A, B, M, N tại các cột A(x), B(x), M(x), N(x)

- (A(i) + B(i))/2 = (A(i+1) + B(i+1))/2 hoặc (A + B)/2 = (M + N)/2

(điều kiện để có 1 điểm đo sâu đối xứng)

- M(i) - A(i)=A(i) - B(i) (điều kiện hệ cực M1N1)

- M(i+1) - A(i+1) = 4*(A(i+1) - B(i+1)) (điều kiện hệ cực M2N2)

Số liệu phải đủ 3 điều kiện mới lấy, nghĩa là muốn lấy số liệu phải có ít nhất 1 cặp phù hợp

* Lưu số liệu đã chọn:

- Lưu số liệu đo đối xứng đã chọn vào file với các cột giữ nguyên theo chuẩn ban đầu Lưu theo thứ

tự (A(i)+B(i))/2 và (N(i)-M(i))/2 tăng dần

* Sắp xếp lại file số liệu:

- Xóa những hàng trong mảng mà tại đó (A+B)/2 khác (A+B)/2 ở hàng trước hoặc sau nó

- Xóa những cặp mà AB tại hàng trên khác AB tại hàng dưới

- Sắp xếp lại các cặp hai hàng liên tiếp trong mảng theo thứ tự tăng dần của MA

- Lọc những cặp hai hàng liên tiếp trong mảng mà tại đó hàng trên có MA=AB và hàng dưới có

MA = 4AB

- Lưu file số liệu đã được sắp xếp

Yêu cầu: Sau khi số liệu được chọn thì số liệu được lưu vào file đúng theo chuẩn ban đầu và các thứ

tự liên tiếp của số liệu là các điểm đo sâu tăng dần theo tuyến đo

* Tính toán các đại lượng theo các công thức sau:

- Chỉ số i biểu diễn cho các khoảng cách r i của một điểm đo sâu

- Chỉ số j biểu diễn cho các điểm đo sâu

* Biểu diễn kết quả:

- Tất cả các đại lượng vừa tính được ghi vào file kết quả có định dạng: X, Y, Kết quả các đại lượng (lần lượt là s; sr; psr, pmsr) Biểu diễn các mặt cắt của các kết quả này

- Lưu các kết quả vào file có định dạng chuẩn theo các phần mềm điện 2D đang có

- Kết hợp với các phần mềm 2D có sẵn để xử lý tiếp và biểu diễn kết quả

1.2 PHƯƠNG PHÁP TỪ VÀ TRỌNG LỰC

Xử lý, phân tích tài liệu từ và trọng lực đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu cấu trúc vỏ trái đất, giải đoán các cấu trúc địa chất cũng như tìm kiếm và thăm dò khoáng sản Thực tế hiện nay, các phương pháp xử lý, phân tích tài liệu từ và trọng lực vẫn được áp dụng thường xuyên và phổ biến như một trong những phương pháp cơ bản trong các nhiệm vụ điều tra, khảo sát trên mặt đất, qua đó góp phần giải quyết các vấn đề phân vùng, kiến tạo, thạch học, tìm kiếm các khu vực có triển vọng khoáng sản để tiến hành công tác thăm dò địa chất, địa vật lý chi tiết Bên cạnh sự phát triển nhanh chóng của các phương pháp địa vật lý khác, các phương pháp từ và trọng lực cũng không ngừng được phát triển và mở rộng Trong đó phải kể đến hai nhóm phương pháp chính: nhóm phương pháp xác





+ + 1

1

x

x

c b ax

với x  x0 (x0 = 1.025)

với 0  x  x0

f (x) =

định biên ngang của các nguồn gây dị thường trường thế và nhóm phương pháp xác định độ sâu ranh giới phân chia mật độ, ranh giới từ tính

Nhóm các phương pháp xác định biên bao gồm các phương pháp dựa trên biên độ đạo hàm

và các phương pháp pha Hạn chế của các phương pháp dựa trên biên độ đạo hàm là không thể cân bằng các dị thường gây bởi các nguồn nằm ở những độ sâu khác nhau Các phương pháp pha mặc dù hiệu quả trong việc cân bằng các dị thường có biên độ khác nhau nhưng kết quả xác định biên theo các phương pháp đó còn tồn tại một số hạn chế như: các biên thu được lớn hơn biên thực của nguồn, kết quả có độ phân giải thấp hoặc sinh ra các biên thứ cấp trong bản đồ phân tích

Các phương pháp xác định biên đóng vai trò thiết yếu trong xử lý, phân tích tài liệu từ và trọng lực Hiểu biết về vị trí biên của nguồn gây dị thường trường thế rất quan trọng trong việc lập bản đồ địa chất cũng như các ứng dụng môi trường và kỹ thuật (Hsu và nnk, 1996; Fedi và Florio, 2001; Cooper và Cowan, 2008; Zuo và nnk, 2014) Có rất nhiều phương pháp được sử dụng để xác định các biên của nguồn, hầu hết được xây dựng dựa trên các đạo hàm ngang hoặc đạo hàm thẳng đứng của dị thường trường thế hoặc dựa trên sự kết hợp giữa các đạo hàm đó Một trong những phương pháp được sử dụng phổ biến nhất là phương pháp gradient ngang toàn phần được đề xuất bởi Cordell và Grauch (1985) Đây coi là cách tiếp cận đơn giản nhất để xác định các ranh giới ngang của các nguồn gây dị thường Ưu điểm lớn nhất của phương pháp này là độ nhạy đối với nhiễu thấp vì nó chỉ yêu cầu tính toán các đạo hàm ngang bậc nhất của trường quan sát Tuy nhiên, khả năng áp dụng của phương pháp gradient ngang toàn phần trong tăng cường các cạnh của nguồn sâu rất hạn chế vì

nó không thể cân bằng đồng thời các dị thường có biên độ khác nhau (Cooper và Cowan, 2008; Cooper, 2009; Zhang và nnk, 2014) Một phương pháp phổ biến khác là biên độ tín hiệu giải tích, được giới thiệu bởi Nabighian (1972) cho trường hợp hai chiều và sau đó được mở rộng bởi Roest và nnk (1992) cho trường hợp ba chiều Các giá trị cực đại của biên độ tín hiệu giải tích được sử dụng

để phát hiện biên ngang của các cấu trúc từ tính Phương pháp này được mô tả là có khả năng áp dụng trực tiếp cho các dị thường từ Tuy nhiên, tương tự như phương pháp gradient ngang toàn phần, phương pháp biên độ tín hiệu giải tích vẫn kém hiệu quả trong việc tăng cường đồng thời các dị thường có biên độ khác nhau (Cooper, 2009; Hidalgo-Gato và Barbosa, 2017) Để tăng cường khả năng xác định ranh giới các cấu trúc sâu, cũng như giảm các hiệu ứng giao thoa từ các nguồn lân cận, Hsu và nnk (1996) đề xuất sử dụng phương pháp biên độ tín hiệu giải tích được tăng cường Phương pháp dựa trên việc tính toán biên độ tín hiệu giải tích của các đạo hàm thẳng đứng bậc cao Fedi và Florio (2001) giới thiệu phương pháp gradient ngang nâng cao Họ sử dụng gradient ngang toàn phần của các đạo hàm thẳng đứng có bậc tăng dần để làm tăng độ phân giải của kết quả phân tích Cella và nnk (2009) đề xuất sử dụng phương pháp xác định biên đa tỉ lệ bằng cách cải thiện phương pháp gradient ngang nâng cao của Fedi và Florio (2001) Beiki (2010) đề xuất sử dụng các đạo hàm các biên độ tín hiệu giải tích theo các hướng khác nhau để phân định các cấu trúc nguồn Các phương pháp của Hsu và nnk (1996), Fedi và Florio (2001), Cella và nnk (2009) và Beiki (2010) dựa trên các đạo hàm bậc cao nên có thể phân định các cấu trúc nằm gần nhau tốt hơn phương pháp biên độ tín hiệu giải tích và gradient ngang toàn phần, tuy nhiên, sử dụng các đạo hàm này có thể dẫn đến việc khuếch đại các tín hiệu nhiễu luôn tồn tại trong trường quan sát Một hạn chế khác của các phương pháp dựa trên đạo hàm bậc cao kể trên là chúng vẫn không thể cân bằng biên độ của các dị thường được sinh ra bởi các cấu trúc nằm ở những độ sâu khác nhau

Trong khoảng 25 năm gần đây, các phương pháp dựa trên pha của dị thường trường thế có một sự phát triển nhanh chóng Các phương pháp này có khả năng cân bằng các tín hiệu có biên độ khác nhau bằng cách chuẩn hóa các đạo hàm của dị thường trường thế Phương pháp pha đầu tiên được đề xuất bởi Miller và Singh (1994), gọi là phương pháp góc nghiêng Phương pháp được định nghĩa là arctan của tỷ số giữa đạo hàm thẳng đứng và gradient ngang toàn phần của trường quan sát Verduzco và nnk (2004) đã chỉ ra rằng gradient ngang toàn phần của góc nghiêng có độ phân giải tốt hơn phương pháp góc nghiêng trong xác định biên Tuy nhiên, khi độ sâu nguồn tăng, biên độ của các tín hiệu biến đổi giảm Do đó, tính toán gradient ngang toàn phần của góc nghiêng đã biến một phương pháp cân bằng trở thành không cân bằng Điều này vô tình gây khó khăn cho việc đánh giá

các cấu trúc địa chất sâu Wijns và nnk (2005) đã đề xuất một phương pháp pha khác, được gọi là phương pháp bản đồ theta Phương pháp sử dụng biên độ tín hiệu giải tích để chuẩn hóa gradient ngang toàn phần Sử dụng phương pháp bản đồ theta, biên độ của phản hồi từ các nguồn nằm ở các

độ sâu khác nhau là tương tự, tuy nhiên phản hồi từ các nguồn sâu hơn bị khuếch tán (Cooper và Cowan, 2008) Cooper và Cowan (2006) đã giới thiệu một phương pháp sửa đổi của góc nghiêng, được gọi là phương pháp góc nghiêng ngang hay phương pháp TDX Phương pháp sử dụng giá trị tuyệt đối của đạo hàm thẳng đứng để chuẩn hóa gradient ngang toàn phần Ferreira và nnk (2013) phân tích góc nghiêng ngang của các dị thường sinh ra bởi các cấu trúc nằm ở những độ sâu khác nhau và chỉ ra rằng phương pháp này phụ thuộc nhiều vào độ sâu của nguồn Một hạn chế khác và cũng là vấn đề nghiêm trọng của các phương pháp cân bằng kể trên là sinh ra các ranh giới ảo khi trường quan sát chứa đồng thời các dị thường âm và dương Cooper và Cowan (2008) giới thiệu một phương pháp khác dựa trên tỷ lệ của độ lệch chuẩn để phân định biên của nguồn Nhược điểm của phương pháp này là kết quả thu được phụ thuộc rất nhiều vào kích thước của cửa sổ, khiến chúng không hiệu quả đối với các cấu trúc lớn Một phương pháp pha khác được giới thiệu bởi Cooper (2009), gọi là biên độ tín hiệu giải tích cân bằng Phương pháp sử dụng phép biến đổi Hilbert để chuẩn hóa biên độ tín hiệu giải tích Mặc dù có thể cung cấp các phản hồi có cùng biên độ nhưng kết quả thu được từ phương pháp có độ phân giải thấp Ma và Li (2012) đã trình bày một phương pháp khác sử dụng tỷ số giữa gradient ngang toàn phần và cực đại của các gradient ngang gần đó để cân bằng các biên độ khác nhau Phương pháp này có thể cân bằng các cạnh biên độ lớn và nhỏ, nhưng các biên thu được bị làm mờ bởi các điểm gần đó (Yao và nnk, 2015) Một hạn chế khác của phương pháp, tương tự như phương pháp của Cooper và Cowan (2008) là kết quả tính toán phụ thuộc rất nhiều vào kích thước của cửa sổ Do đó, phương pháp kém hiệu quả đối với các dị thường có nằm trong một không gian lớn Ferreira và nnk (2013) giới thiệu một công cụ hữu ích khác để xác định biên của các vật thể gây dị thường, gọi là góc nghiêng của gradient ngang toàn phần Phương pháp này sinh ra các giá trị cực đại trên các cạnh nguồn và cân bằng các tín hiệu phản hồi từ các nguồn nông và sâu một cách đồng thời Mặc dù phương pháp hiệu quả hơn tất cả các phương pháp đã được thảo luận trước đó, các kết quả xác định biên của các cấu trúc sâu vẫn bị phân tán Hạn chế này được Zhang và nnk (2014) khắc phục bằng cách sử dụng góc nghiêng của đạo hàm thẳng đứng của gradient ngang toàn phần Mặc dù phương pháp này giúp tăng độ phân giải của các kết quả xác định cạnh, nó cũng sinh ra nhiều cấu trúc ảo xung quanh các cấu trúc từ tính thực Yao và nnk (2015) sử dụng một cách tiếp cận khác, gọi là phương pháp biên độ tín hiệu giải tích được tăng cường và chuẩn hóa Phương pháp thu được kết quả với độ phân giải cao hơn phương pháp góc nghiêng của gradient ngang toàn phần, nhưng kết quả tính toán bị ảnh hưởng mạnh bởi nhiễu do sử dụng các đạo hàm thẳng đứng bậc ba Sun và nnk (2016) đề nghị sử dụng các moment phổ để tăng độ phân giải các kết quả xác định ranh giới ngang của nguồn Tuy nhiên, hiệu quả của phương pháp cũng phụ thuộc nhiều vào việc lựa chọn kích thước cửa sổ Một cách tiếp cận khác dựa trên phương pháp bản đồ theta được giới thiệu bởi Chen và nnk (2017), gọi là phương pháp bản đồ theta cải tiến Tương tự như phương pháp của Yao và nnk (2015), phương pháp bản đồ theta cải tiến cũng bị ảnh hưởng mạnh bởi nhiễu do sử dụng các đạo hàm thẳng đứng bậc cao Phương pháp cũng kém hiệu quả trong trường hợp trường quan sát chứa đồng thời các dị thường dương và âm Nasuti Y và Nasuti A (2018) đề xuất sử dụng phương pháp sửa đổi của góc nghiêng dựa trên tỷ số giữa đạo hàm thẳng đứng bậc hai và gradient ngang toàn phần của biên độ tín hiệu giải tích với các bậc khác nhau Mặc dù kết quả tính toán có độ phân giải cao, nhưng phương pháp sinh ra các biên ảo xung quanh cấu trúc thực Một phương pháp có độ phân giải cao khác được giới thiệu bởi Nasuti và nnk (2018) Họ sử dụng tỷ số giữa đạo hàm thẳng đứng bậc hai và gradient ngang toàn phần của gradient ngang để cân bằng các tín hiệu Phương pháp này tồn tại hạn chế tương tự phương pháp sửa đổi của góc nghiêng Castro và nnk (2018) sử dụng sự kết hợp giữa hai hàm góc nghiêng và góc nghiêng ngang để đánh giá vị trí ngang của nguồn Họ chỉ ra rằng tổng hai hàm là một hằng số trên toàn bộ vật thể, trong khi hiệu của chúng đạt cực đại tại tâm của nguồn Tuy nhiên, trong trường hợp trường quan sát chứa đồng thời các dị thường âm và dương, các phương pháp này sinh ra nhiều cấu trúc lỗi Zareie và Moghadam (2019) giới thiệu một phương pháp sửa đổi khác của bản đồ theta Mặc dù hiệu quả hơn phương pháp ban đầu, phương pháp của Zareie và Moghadam (2019) vẫn sinh ra các cạnh thứ cấp trong bản đồ phân tích

Như vậy, có thể nhận thấy cho tới thời điểm hiện tại, việc cải tiến nâng cao khả năng áp dụng các phương pháp hiện có hoặc phát triển các phương pháp/tổ hợp phương pháp mới hiệu quả hơn là nhiệm vụ hết sức quan trọng trong xử lý, phân tích tài liệu trường thế

Ý tưởng của việc đề xuất phương pháp mới dựa trên đặc điểm toán học của hàm sigmoid nhanh Chúng ta biết rằng, hàm sigmoid nhanh thuộc họ các hàm sigmoid với hình dáng đồ thị của

nó có dạng đường cong chữ S Dạng đồ thị này rất giống với hình dáng của hàm arctan Đây cũng là một hàm thuộc họ các hàm sigmoid và thường được sử dụng để xác định biên ngang của nguồn gây

Các đặc điểm chính của hàm đề xuất FSED là cung cấp biên độ cực đại trên biên của vật thể gây dị thường và cân bằng tín hiệu từ các nguồn nông và sâu

Xin xem chi tiết trong các bài báo:

- Luan Thanh Pham, Erdinc Oksum, Thanh Duc Do, Minh Duc Vu, Comparison of different

approaches of computing the tilt angle of the total horizontal gradient and tilt angle of the analytic

signal amplitude for detecting source edges, Bulletin of the Mineral Research and Exploration, 165,

2021, p 53-62, DOI: https://doi.org/10.19111/bulletinofmre.746858

- Erdinc Oksum, Dung Van Le, Minh Duc Vu, Thu-Hang Thi Nguyen, Luan Thanh Pham, A

novel approach based on the fast sigmoid function for interpretation of potential field data, Bulletin

of Geophysics and Oceanography, 62 (3), 2021, p 543-556, DOI: 10.4430/bgta0348

PHỤ LỤC 2 CÁC CHƯƠNG TRÌNH XỬ LÝ, PHÂN TÍCH SỐ LIỆU THĂM DÒ ĐIỆN ĐA CỰC 2D CẢI TIẾN VÀ TỪ, TRỌNG LỰC

2.1 Các sơ đồ khối, chương trình xử lý, phân tích số liệu Thăm dò điện đa cực 2D cải tiến, hướng dẫn sử dụng chương trình

2.1.1 Đối với phương pháp Đo sâu điện 1D cải tiến

2.1.1.1 Chương trình tính chuyển điện trở suất từ Đối xứng sang Lưỡng cực

%Goi so lieu tu file, ve do thi

%legend('rodsng','rodstr','rodstb');

%etadstb=(A(:,k1)+B(:,k1))/2;

%subplot(2,1,2);semilogx(rs(1:m1),A(:,k1),rs(1:m1),B(:,k1),rs(1:m1),etads tb);shg;grid;

%Cho luong cuc

2.1.1.2 Hàm tính chuyển điện trở suất từ Đối xứng sang Lưỡng cực

%Ham tinh chuyen DS sang LC

2.1.2 Đối với phương pháp Thăm dò điện đa cực 2D cải tiến

2.1.2.1 Sơ đồ khối

2.1.2.2 Chương trình

%% Chuong trinh loc va xu ly file dien tro

%% Code by Pham Thanh Luan, Vu Duc Minh, Do Anh Chung

%% Matlab version: 2017a

clc; close all; clear all;

%% If (A+B)/2=(M+N)/2 then save rows

An=Array0(:,6); Bn=Array0(:,7); Mn=Array0(:,8); Nn=Array0(:,9);

AB2n=Array0(:,10); MN2n=Array0(:,11); MAn=Array0(:,12); ABn=Array0(:,13); M=[MAn(:) ABn(:) AB2n MN2n(:)];

%% If AB(i) = AB(i+1) then save rows

% Mang=[AB2nn(:) MN2nn(:) ABnn(:) MAnn(:)]

IP6nnn(:) IP7nnn(:) AB2nnn(:) MN2nnn(:) MAnnn(:) ABnnn(:)];

%% If MA = AB and MA(i+1)==4*AB(i+1) then save rows

l5=length(STTnnn(:))

k=1;

i=1;

while i<= length(Annn)-1

if(MAnnn(i)==ABnnn(i) & MAnnn(i+1)==4*ABnnn(i+1)); STTnnnn(k)=STTnnn(i);

%% Mo lai file dau de lay USER Data time Filecmd IP01

fid2=fopen('L1.4_Luan.txt'); % xu ly cac so lien sat nhau

fprintf(fileIDD,'%4.0f %12s %12s %12s %12.2E %12.0f %12.0f %12.2E %12s

%12.2E %12.0f %12.0f %12.2E %12.0f %12.0f %12.2E %12.0f %12.0f %12.2E

%12.0f %12.0f',

c1,c2,c3,c4,c5,c6,c7,c8,c9,c10,c11,c12,c13,c14,c15,c16,c17,c18,c19,c20,c2 1);

xmin = min(x_s); xmax = max(x_s);

ymin = min(y_s); ymax = max(y_s);

figure;

contourf(x,y,R_psr_G,30,'edgecolor','none');set(gca,'fontsize',20);xlabel ('m','FontSize',20); shading flat;ylabel('Depth (m)','FontSize',20);hold on;

- Bước 1: Nhập file số liệu đo được

- Bước 2: Chọn phím F5 để chạy chương trình

- Bước 3: Lưu kết quả tự động dưới dạng txt với tên 'Solieuloc’ va ‘Ketquatinh’

2.2 Các sơ đồ khối, chương trình xử lý, phân tích số liệu Từ và Trọng lực, hướng dẫn sử dụng chương trình

2.2.1 Sơ đồ khối:

gitude (^{o})' , 'FontSize' ,20); ylabel( 'Latitude (^{o})' , 'FontSize' ,20);

ongitude (^{o})' , 'FontSize' ,20); ylabel( 'Latitude (^{o})' , 'FontSize' ,20);

Các chương trinh con:

Chương trình tính đạo hàm theo trục x:

if cdiff == 0 && rdiff == 0

nmax = nmax+1; npts=2^nextpow2(nmax);

- Bước 1: Nhập số liệu bằng hàm importdata

- Bước 2: Nhập số điểm và khoảng cách giữa các điểm đo theo trục x và trục y

- Bước 3: Chọn phím F5 để chạy chương trình

- Chương trình tự động lưu kết quả dưới dạng dat với tên 'FSED’