ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --- Nguyễn Thị Thuỳ Dương NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP NỘI SUY TRONG XỬ LÝ SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM LUẬN VĂN THẠC SĨ
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-
Nguyễn Thị Thuỳ Dương
NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP NỘI SUY
TRONG XỬ LÝ SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội – 1/2015
Trang 2ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-
Nguyễn Thị Thuỳ Dương
NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP NỘI SUY
TRONG XỬ LÝ SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM
Chuyên ngành: Vật lý địa cầu
Mã số: 60.44.0111
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS Nguyễn Đức Vinh
Hà Nội – 1/2015
Trang 3MỤC LỤC
Mở đầu
Chương 1 Các phương pháp nội suy thông dụng 5
Chương 2 Các phép nội suy trong phần mềm SURFER 24
2.2.1 Phương pháp nghịch đảo khoảng cách (Inverse Distance to a
Trang 42.2.3 Phương pháp lân cận gần nhất (Nearest Neighbor ) 33 2.2.4 Phương pháp trung bình cửa sổ trượt (Moving Average ) 33
2.2.8 Phương pháp hàm xuyên tâm cơ bản (Radial Basic Function) 37
Chương 3 Thử nghiệm một số phép nội suy 41
Kết luận Tài liệu tham khảo
Trang 5Các ký hiệu và chữ viết tắt
- độ dẫn điện [đơn vị Siemens/m]
- hằng số điện môi
- độ thẩm từ
- độ suy giảm của sóng điện từ [dB/m2]
E - cường độ điện trường [Volt/m]
D - véc tơ cảm ứng điện
Trang 6DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Trang
Hình 1.1 Mô tả phương pháp hồi qui chính xác tại các nút 6
Hình 1.2 Kết quả nội suy Spline bằng phần mềm Maple 16
Hình 1.3 Ví dụ nội suy xấp xỉ 17
Hình 1.4 Các điểm thực nghiệm và đương cong hàm thực nghiệm 21
Hình 2.1: Cửa sổ chính của phần mềm Surfer 24
Hình 2.2 Các tiểu thực đơn của chức năng Grid 25
Hình 2.3 Các tiểu thực đơn của chức năng Map 26
Hình 2.4 Ví dụ bản đồ dạng các đường đẳng trị 26
Hình 2.5 Ví dụ hình vẽ dạng 3D 27
Hình 2.6 Sơ đồ mô tả phương pháp nghịch đảo khoảng cách 28
Hình 2.7 Cửa sổ chính của thực đơn Grid 30
Hình 2.8 Cửa sổ Option của nội suy Inverse Distance to a Power 30
Hình 2.9 Minh hoạ sử dụng đường Breakline 31
Hình 2.10 Minh hoạ dùng đường Fault 32
Hình 2.11 Minh hoạ việc điều chỉnh thông số Anisotropy 32
Hình 2.12 Cửa sổ điều chỉnh thông số của phương pháp hàng xóm gần nhất 33
Hình 2.13 Cửa sổ của phương pháp trung bình cửa sổ trượt 34
Hình 2.14 Cửa sổ chọn thông số của phương pháp đa thức địa phương 36
Hình 2.15 Cửa sổ chọn thông số của phương pháp độ cong tối thiểu 37
Hình 2.16 Cửa sổ chọn thông số của phương pháp Radial Basic Function 38
Hình 2.17 Cửa sổ chọn thông số của phương pháp Kriging 39
Hình 3.1 Đường cong trước hồi qui 42
Hình 3.2 Đường cong trước và sau khi hồi qui 43
Hình 3.3 Đường cong trước hồi qui 44
Hình 3.4 Đường cong trước và sau khi hồi qui 45
Hình 3.5 Bản đồ đẳng trị theo số liệu trên bảng 3.3 47
Hình 3.6 Bản đồ đẳng trị theo số liệu nội suy từ số liệu trên bảng 3.3 47
Trang 7iii
Hình 3.7 Bản đồ đẳng trị theo số liệu nội suy từ số liệu trên bảng 3.4 49
Hình 3.8 Bản đồ đẳng trị theo số liệu nội suy từ số liệu trên bảng 3.5 51
Hình 3.9a Bản đồ đảng trị mảng số liệu a 52
Hình 3.9b Bản đồ đảng trị mảng số liệu b 52
Hình 3.10 Dùng phương pháp nghich đảo khoảng cách với 2 số liệu hình 3.9 53
Hình 3.11 Dùng phương pháp Kriging với 2 số liệu hình 3.9 53
Hình 3.12 Dùng phương pháp độ cong tối thiểu với 2 số liệu hình 3.9 54
Hình 3.13 Dùng phương pháp Shepard với 2 số liệu hình 3.9 54
Hình 3.14 Dùng phương pháp lân cận gần nhất (Nearest neighbor) 55
Hình 3.15 Dùng phương pháp hàm xuyên tâm cơ bản (Radial Basic Function) 55
Hình 3.16 Dùng phương pháp trung bình cửa sổ trượt 56
Hình 3.17 Dùng phương pháp đa thức địa phương bậc 2 56
Hình 3.18 Dùng phương pháp đa thức địa phương bậc 3 57
Hình 3.19 Sơ đồ các điểm số liệu ban đầu trên 2 mảng số liệu hình 3.9 57
Hình 3.20 Dùng phương pháp nghịch đảo khoảng cách và Kriging 58
Hình 3.21 Dùng phương pháp độ cong nhỏ nhất và phương pháp Shepard 59
Hình 3.22.Phương pháp lân cận gần nhất và phương pháp xuyên tâm cơ bản 59
Hình 3.23 Phương pháp nội suy đa thức bậc 2 và 3 59
Trang 8DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Trang
Bảng 1.1 5
Bảng 1.2 8
Bảng 1.3 11
Bảng 1.4 15
Bảng 1.5 20
Bảng 2.1 Ví dụ tệp số liệu chuẩn bị cho Grid 25
Bảng 3.1 Số liệu mô hình tuyến tính 42
Bảng 3.2 Số liệu mô hình phi tuyến 44
Bảng 3.3 Số liệu tính lý thuyết 46
Bảng 3.4 Số liệu tính lý thuyết được cắt bớt 48
Bảng 3.5 Số liệu đã cài nhiễu 50
Bảng 3.6 Hàm lượng chì khu vực X 58
Trang 93
MỞ ĐẦU
Xử lý số liệu là công việc không thể tránh khỏi trong công tác khảo sát, thực nghiệm Một trong những khâu xử lý số liệu là nội suy các giá trị theo mạng lưới cần thiết Toán học tính toán đã cung cấp cho lĩnh vực xử lý số liệu rất nhiều thuật toán nội suy khác nhau Việc tìm hiểu để ứng dụng một cách hiệu quả những thuật toán này cũng là một bước quan trọng trong qui trình xử
lý số liệu Tin học và máy tính phát triển cũng góp phần đẩy mạnh việc ứng dụng những thuật toán phức tạp hơn, mạnh mẽ hơn Các hãng sản xuất phần mềm ngày càng đưa ra các phần mềm hoàn thiện hơn, chuyên nghiệp hơn để phục vụ nhu cầu của các nhà xử lý Cũng như nhiều quốc gia trên thế giới, Việt Nam hàng năm đầu tư một khoản tiền khổng lồ cho công tác điều tra, khảo sát nói chung Một số lượng lớn thông tin được thu nhập, những thông tin ấy đòi hỏi được xử lý tốt hơn, nhanh hơn, chính xác và rẻ hơn
Những năm gần đây ở các Viện, các Trường, trong đó có Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, nhiều đơn vị của Trường đã đóng góp một phần đáng kể trong nghiên cứu, xây dựng các bộ chương trình phục vụ công tác xử lý số liệu Lĩnh vực nghiên cứu Trái đất cũng như thăm dò khoáng sản rất quan tâm
và phát triển mảng nghiên cứu này
Trong khuôn khổ của luận văn này , do thời gian có hạn và hạn chế về mặt
kiến thức, học viên được giao đề tài “Nghiên cứu thử nghiệm một số phương pháp nội suy trong xử lý số liệu thực nghiệm” Nội dung chính của bài luận
văn này là tóm tắt hệ thống các phép nội suy thông dụng, nhất là các phép nội suy được cài đặt trong các phần mềm xử lý số liệu như bộ phần mềm SURFER Bản luận văn được chia làm ba phần: phần thứ nhất trình bày về các phép nội suy dạng đường thông dụng, phần thứ hai trình bày về các phép
Trang 10nội suy dạng mặt được cài đặt trong phần mềm SURFER Phần cuối trình bày một số kết quả thử nghiệm
Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo ở bộ môn Vật lý địa cầu Xin cảm ơn các bạn cùng khóa đã tận tình giúp đỡ để chúng tôi có thể hoàn thành luận văn này
Trang 11
5
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1 Tạ Văn Đĩnh Phương pháp tính Nhà xuất bản Giáo dục, 1994
2 Dương Thuỷ Vỹ Phương pháp tính Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, 2001
Tiếng Anh
3 Golden Sofware Inc SURFER User’s Guide
4 Mathews J.H Numerical methods Using Matlab Prentice Hall, 2001
Tiếng Nga
5 Ivanova I.А., Chekansev V.А Giải các bài toán địa chất với phần mềm Surfer Nhà xuất bản Đại học bách khoa Tômxk, 2008
6 Kalitkin N N, Samarxki А.А Phương pháp số Nhà xuất bản "BKV- Peterbua", 2011
7 Palovko А., Butusov P Phép nội suy Nhà xuất bản "BKV- Peterbua",
2004
8 Sinkin К.J Hệ thông tin địa lý với Golden Software Surfer Nhà xuất bản Bách khoa, 2008
9 Sirkerov S.A Thăm dò từ và trọng lực Nhà xuất bản Nedra, 1999
10 Slepak Z.M Sử dụng phương pháp trọng lực trong dầu khí Nhà xuất bản Nedra, 1980
11 Trukhachep A.A Thực hành phương pháp số Nhà xuất bản MIFI Moxcva, 2010
12 Uchômôv E.V Thăm dò trọng lực ĐH Tổng hợp Kazan, 1999