مفاهیم پایه در برداشت مغناطیس سنجی

[XMEHRDADX 7514]

بازار کسب کار داغ سنگ آهن توجه سوداگران و سرمایه دارن را به سمت سرمایه گذاری در این بخش یعنی تولید وخرید و فروش سنگ آهن جلب کرده .استخراج و تولید سنگ آهن نیاز به دسترسی به منابع مناسب سنگ آهن یا همان معادن سنگ آهن را دارد و اولین قدم در رسیدن به چنین منابعی و تشخیص اقتصادی بودن و خوب بودن آنها اکتشاف اصولی این کانسارها می باشد.بنابراین بخش عظیمی از سرمایه گذاری در این کسب و کار در جهت اکتشاف این منابع صرف می شود.

بدلیل اینکه بخشی ازمنابع سنگ آهن از سنگهای مگنتیت و یا هماتیت مگنتیت تشکیل شده و این سنگها دارای خاصیت مغناطیسی هستند،پس یکی از بهترین روشها و راههای اولیه شناخت کلی این منابع استفاده از روش ژئو مغناطیس یا مغناطیس سنجی از روشهای ژئو فیزیکی است.

از اینرو در این تاپیک قصد دارم آشنایی مفاهیم پایه دراین روش علمی را برای علاقمندان تشریح کنم.

[XMEHRDADX 7514]

مفاهيم پايه دربرداشت مغناطيسي زميني

پيش ازآنكه به شرح وتوضيح مراحل پردازش وتحليل داده هاي مغناطيسي بپردازیملازم است تاپاره اي ازمفاهيم پايةاين علم رابه اختصارمروركنيم تادرهنگام مواجهه باآنهادچارسرگرداني نشويم.

به زبان ساده ميتوان گفت زمين يك آهنرباست كه قطب مثبت آن به سمت جنوب جغرافيايي زمين نشانه رفته است. ميدان مغناطيسي زمين درهرنقطه يك برداراست وبه تبع داراي يك جهت ويك بزرگاياشدت زواياي شيب وانحراف ميدان مغناطيسي درهرنقطه مشخص كننده جهت بردارميدان مغناطيسي درآن نقطه اند . جهت وبزرگاي ميدان محلي مغناطيسي زمين،درنقاط مختلف زمين درمقياس بزرگ مشخص وازپيش تعيين شده اند واحد ميدان مغناطيسي زمين نانوتسلااست وشدت ميدان مغناطيسي زمين درمناطق مختلف بين 25000 تا 70000 نانوتسلااست.

شکل 1 میدان مغناطیسی زمین

 

 

غالب مگنتومترهاي مورداستفاده دربرداشتهاي مغناطيسي تنهاشدت ميدان مغناطيسي رااندازه گيري كرده ودرموردجهت گيري بردارميدان مغناطيسي چيزي به مانمي گويند. اينكه كميت اسكالراندازه گيري شده توسط دستگاه دقيقا" چه مي باشدنيازبه توضيحي مختصردارد .ميدان زمينه درهرنقطه مولفه اي ازميدان كل است كه توسط هسته مغناطيسي زمين توليدمي شود، اين مولفه بابردارfدرشكل 2 نامگذاري شده است.به اين مولفه مغناطيسي هسته زمين،يك اختلال توسط منشأهاي موجوددرپوسته زمين اضافه مي شودكه اين اختلالات درشكل زيربابردار mنامگذاري شده است. برآيندايندوبردارميدان كلtراتشكيل مي دهند.

دستگاههاي مگنتومترشدت كل،اندازةتصويراين ميدان رادرراستاي ميدان محلي ياهمان مولفه fرااندازه گيري مي كنند . پس بزرگاي بردارfهمان كميت اسكالري است كه دستگاه قرائت مي كند.

شکل 2 برهمکنش میدان مغناطیس محلی با میدان آنومالی جسم مغناطیس

 

[XMEHRDADX 7514]

آنومالي مغناطيسي

آنومالي يا تغييرات شدت ميدان مغناطيسي نسبت به زمينه ،در اثر برهمكنش منشأهاي سطحي آنومالي اعم از اجسام فلزي مدفون، كاني‌هاي مغناطيسي يا هر منشأ ديگر كه داراي ميدان مغناطيسي باشد، ايجاد مي گردد. با اندازهگيري شدت ميدان مغناطيسي كل در راستاي يك پروفيل و رسم آن بر اساس مختصات اندازهگيري شده، شكل آنومالي از ميان مقادير زمينه و نوفههاي موجود، براي ما مشخص مي گردد. يك نمونه از آنومالي ثبت شده در راستاي پروفيل در شكل زير قابل مشاهده است

 

 

 

شکل 3: نمونه ای از آنومالی ثبت شده

شکل 4:نقشه میدان مغناطیسی از یک منطقه

شكل تودة سازندة آنومالي

يكي از عوامل مهم و تاثير گذار بر شكل آنومالي ثبت شده، شكل تودة منشأ آن آنومالي است. هر كدام از اشكال شناخته شده، از قبيل دايكها، صفحات بينهايت، استوانهها و غيره داراي پاسخ خاص خود هستند. البته نكته جالب در مورد اين اشكال متفاوت آنست كه ميدان منتج از آنها قابل بازتوليد توسط توزيعي از تك قطبي‌ها و دو قطبيهاي مغناطيسي است. علاوه بر اين بايد بدانيم كه ميدان برآيند مجموعهاي از دو قطبي‌ها با نسبت 1/r3 تغيير كرده و ميدان برآيند مجموعهاي از تك قطبي‌ها با نسبت 1/r2 تغيير خوهد كرد .

شکل 5: پاسخ اشکال متداول معادل دو قطبی و تک قطبی

دامنه

[/url]آنومالي

همانطور كه ديديم شكل آنومالي تابع توزيع هندسي تودة سازندة آنومالي نسبت به نحوة جهت گيري ميدان مغناطيس محلي زمين در آن نقطه است حال آنكه اندازة دامنه ميدان آنومالي به صورت تركيبي از سه عامل مغناطش پذيري[1]توده، مولفه ميدان مغناطيس مانا[2] و فاصله نقطه اندازهگيري از منشأ آنومالي ميباشد. به صورت يك قانون سرانگشتي اينطور ميتوان بيان كرد كه هر چه مغناطش پذيري جسم بزرگتر باشد دامنه قله آنومالي ثبت شده در راستاي پروفيل، بلندتر و تيزتر است واز آن طرف هر چه منشأ آنومالي عميق تر باشد، آنومالي ثبت شده كشيده تر و دامنه قله ما كوچكتر است.

 

شکل6:تاثیر فاصله بر دامنه و گسترش آنومالی

[1] Susceptibility

[2] Remanent magnetism

[XMEHRDADX 7514]

مولفههاي ميدان مغناطيس زمين و تغييرات زماني آنها

ميدان مغناطيس زمين داراي سه مولفه است :

1) مولفه نشات گرفته از هسته زمين و پديده دينامو

2) مولفه نشات گرفته از منشأهاي مغناطيسي درون پوسته زمين اعم از كاني‌هاي مغناطيسي يا اجسام مغناطيسي

3) مولفه نشات گرفته از فضا در اثر برهمكنش لايه بالايي يونوسفر با بادهاي خورشيدي.

از اين ميان مولفه دوم يا همان ميدان مغناطيسي پوسته داراي پريود تغييرات بسيار طولاني مدت است كه عملا" بدون تغيير فرض مي شود بنابراين بحث تغييرات زماني شامل آن نمي شود.

اما دو مولفه باقي مانده هر دو داراي تغييرات زماني هستند با اين تفاوت كه پريود تغييرات آنها متفاوت است. مولفه ميدان مغناطيس هستة زمين داراي پريود تغييرات بلند مدت از مرتبه چندين سال ميباشد. ايستگاههاي ثابتي براي اندازهگيري تغييرات اين مولفه از ميدان مغناطيسي زمين در سرتاسر جهان برپا شدهاند كه اين مراكز به طور دائم به اندازهگيري تغييرات مولفههاي ميدان مغناطيسي زمين مشغولند. بر اساس توافقات جهاني، سازمانهايي مسئول گشته اند تا از اين مشاهدات يك مدل رياضي به نام ميدان مرجع مغناطيسي جهاني[1]، با نام اختصاصي IGRF منتشر كنند كه اين مدل هر 5 سال يكبار به روز مي گردد. به كمك اين مدل رياضي و داشتن پارامترهاي طول و عرض و ارتفاع جغرافيايي محل به علاوة زمان مورد نظر، به عنوان ورودي ، ميتوان شدت و جهت بردار (زاويه شيب و انحراف) ميدان مغناطيسي هسته زمين را در محل دلخواه محاسبه كرد

مولفه سوم يا مولفه نشات گرفته از تغييرات جوي، داراي تغييرات كوتاه مدت است. زمين بطور دائم در حال چرخش به دور خود و خورشيد است و اين حركت به انضمام برهمكنش ميان لايه بالايي يون كره و بادهاي خورشيدي باعث ايجاد تغيير در ميدان مغناطيس زمين مي شود. اين مولفه يكي از پيچيده ترين مولفههاي ميدان مغناطيسي زمين است چرا كه خود داراي مولفههايي با پريود تغييرات از مرتبه چندين ثانيه تا چندين روز است.

مولفههاي اصلي سازندة تغييرات كوتاه مدت ميدان زمين سه مورد هستند :يك تغييرات روزانه[2]دوم تغييرات آني[3] و سوم طوفانهاي مغناطيسي[4].

 

 

 

 

[1] International Geomagnetic Reference Field (IGRF)

 

[2] Diurnal

 

[3] Micro-Pulsation

 

[4] Magnetic Storm

[XMEHRDADX 7514]

تغييرات روزانه

تغييراتي با دوره تناوب حدود يك روز هستند و اين تغييرات از نظر دوره تناوب شبيه جزر و مد عمل ميكنند. اين تغييرات داراي دامنه ماكزيمم 50 نانوتسلا بر ساعت هستند و قابل پيش بيني نميباشند. به طور كلي اين تغييرات تاثير به سزائي درمرحله تفسير عمليات اكتشافي نمي گذارند و با روش هاي متعددي قابل حذف شدن هستند و گاها بسته به دامنه آنومالي مورد انتظار در عمليات، قابل صرفنظر كردن هستند. منحني زير دامنه نوسانات اين نوع تغييرات در بازهاي دلخواه نمايش ميدهد.

شکل 7:دامنه تغییرات روزانه

 

 

تغييرات آني ميدان

نوسانات ناگهاني و پالس گونه در ميدان مغناطيسي زمين، اين دسته از تغييرات را تشكيل ميدهند. دامنه اين تغييرات ميتوانند از حدود چند ده نانوتسلا تا حدود چندصد نانوتسلا باشد. اين نوع تغييرات ميتواند در اكتشافات مشكل زا باشد چرا كهشكل آنومالي ميتواند آنها بسيار شبيه آنومالي‌هاي اجسام مدفون باشد. يك نمونه از اين نوع تغييرات ثبت شده در شكل زير قابل مشاهده هستند.

شکل 8:نمونه ای از تغییرات آنی میدان

 

 

طوفانهاي مغناطيسي

چنانچه تغييرات آني ميدان از نظر شدت و زمان، شديد شوند تشكيل يك طوفان مغناطيسي را ميدهند. تغييرات آني ميدان نهايتا" چندين ساعت به طول مي انجامند اما طوفانهاي مغناطيسي ميتوانند تا چند روز به طول انجامند. با توجه به دامنه شديد تغييرات ميدان در زمان طوفان مغناطيسي انجام عمليات اكتشافي در اين مدت اصلا" توصيه نمي شود چرا كه آنومالي‌هاي ثبت شده در اين زمان ميتوانند بسيار خطاپذير باشند و حذف اثرات آن عملا" مقدور نميباشد. شكل2- 9 يك نمونه از طوفان هاي مغناطيسي ثبت شده را نشان ميدهد.

شکل 9:نمونه ای از طوفان مغناطیسی ثبت شده

[XMEHRDADX 7514]

مغناطيس بازماند[1] ومغناطيس القايي[2]

همانطور كه گفتيم بردار مغناطيس زمين داراي 3 مولفه است كه مولفه نشات گرفته از تودههاي موجود در پوسته يكي از آنهاست. در برداشت هاي اكتشافي اين مولفه مهمترين آنهاست و شايد هدف غايي ما باشد. در يك تقسيم بندي ريزتر، اين مولفه خود نيز به دو جزء كوچكتر تقسيم مي شود: مولفة دائمي يا پايدار و مولفة القايي.

توانايي اجسام آهن دار در نگهداري ميدان مغناطيسي درون خودشان را به خاصيتي از جسم وابسته مي سازند كه از آن به نام مغناطش پذيري ياد مي شود. در واقع ميدان مغناطيسي القايي در جسم با ميدان خارجي متناسب بوده و ضريب تناسب در اينجا همان مغناطش پذيري ميباشد.

داستان ميدان مغناطيسي دائمي قدري متفاوت است.اين ميدان به صورت دائمي در اجسام وجود داشته و جهت گيري آن تابع جهت گيري ميدان در هنگامي است كه اين جسم از دماي بالاتر از دماي كوري به زير آن مي رسد. اصولا" دو قطبي‌هاي مغناطيسي درون اجسام در دماهاي بالاتر از دماي كوري، داراي شكل گيري كاتورهاي بوده و ميدان برآيند مغناطيسي جسم صفر است. باسرد شدن جسم و كاهش يافتن انرژي جنبشي گرمايي جسم، اين دو قطبي‌ها در جهت ميدان مغناطيسي زمين جهت دار شده و يك ميدان مغناطيسي برآيند ايجاد ميكنند كه اين ميدان مادامي كه دما بالاي دماي كوري باشد، در جسم باقي خواهد ماند.

در غالب اكتشافات معدني مولفه ميدان مانا مولفة غالب ميباشد. همانطور كه در بالا بيان شد اين مولفه ميتواند هر گونه جهت گيري داشته باشد، بنابراين تاثير آن بر ميدان برآيند مغناطيس كل از هر نوعي ميتواند باشد و اين نكته، بحث اكتشاف و نوع آنومالي‌هاي مشاهده شده را قدري پيچيده مي سازد. براي روشن شدن اين مساله و مشاهده نوع آنومالي‌هاي محتمل در اثر اين جهت گيري‌هاي دلخواه بررسي مثال زير خالي از لطف نيست.

براي مثال فرض كنيد جسم مدفوني با بردار مغناطش دائمي T در سه حالت نمايش داده شده در شكل 2-10 متصور است، توجه كنيد كه در هر سه حالت عمق جسم ثابت، و بردار ميدان خارجي نيز بدون تغيير است و بردار مغناطش دائمي داراي بزرگاي يكسان است و تنها جهت آن در سه حالت تغيير خواهد كرد. توجه كنيد كه جهت پيمايش پروفيل نيز در سه حالت يكسان است. علاوه بر اين فراموش نكنيد كه دستگاه مگنتومتر تنها تصوير ميدان مغناطيس كل را در راستاي ميدان خارجي اندازهگيري ميكند.

 

 

شکل 10تاثير جهت گيري بردار قطبش بر دامنه آنومالي.

 

 

در مورد a تصوير بردار مغناطش دائمي در راستاي ميدان مخدوش نشده بوده و بنابراين آنومالي ثبت شده در راستاي پروفيل مثبت ميباشد.در مورد b جهت گيري بردار مغناطش دائمي به نحوي گشته است كه تصوير آن در راستاي ميدان مخدوش نشده باعث تضعيف ميدان اصلي شده و باعث مي شود كه آنومالي ثبت شده در راستاي پروفيل منفي باشد. مورد c جالب ترين مورد است چرا كه با وجود بردار مغناطش دائمي، ما هيچ پاسخي در راستاي پروفيل دريافت نكردهايم. دليل اين امر نيز واضح است چرا بردار مغناطش دائمي عمود بر ميدان مخدوش نشده است و در نتيجه هيچ گونه تصويري در اين راستا ندارد.

در پايان بايد خاطر نشان كرد كه اين موارد تنها موارد ساده شدة آكادميك بوده و تنها براي فهم بهتر مسالة آورده شدهاند. در طبيعت ما با پيچيدگي‌هاي بيشتري روبرو هستيم و همواره در تفاسير خود ميبايست اين پيچيدگي‌ها را در ذهن داشته باشيم.

 

 

 

[1] Remanent magnetism

 

[2] Induced magnetism

[XMEHRDADX 7514]

پردازش دادههاي مغناطيس سنجي زميني

پس از طراحي و برداشت دادههاي مغناطيسي، نوبت به پردازش اين دادهها مي رسد. در واقع منظور ما از پردازش دادههاي ژئوفيزيك انجام كليه مراحلي است كه دادهها را براي مرحله تحليل دادهها آماده مي سازد. پردازش دادهها يكي از مهمترين مراحل هر پروژه است كه صحت مراحل بعدي در گروي حسن انجام اين مرحله است. اگر بخواهيم اين مراحل را به صورت تيتروار برشماريم، مراحل پردازش عبارت خواهند بود از :

1) مختصات دار كردن دادههاي برداشت شده

2) كنترل كيفيت دادهها و حذف دادههاي خارج و تكينه[1]

3 ) تصحيح روزانه[2]

4 )حذف مولفه ميدان محلي يا همان حذف IGRF

5 )گريد كردن دادهها

براي روشن تر شدن هر يك از مراحل فوق شرح مختصري از هر كدام را در ادامه خواهيم آورد.

 

1- مختصات دار كردن دادههاي برداشت شده

آنچه بطور معمول در اولين مرحله پس از طراحي عمليات برداشت هاي زميني ژئوفيزيك صورت ميگيرد، پياده سازي گريد نقاط بر روي منطقه مورد مطالعه است. در برداشت هاي با شبكه بندي‌هاي چگال و فاصله نقاط كوچك اين مرحله توسط گروه نقشه برداري انجام ميگيرد بدين معنا كه نقشه بردارها به كمك دوربين هاي نقشه برداري مختصات هاي از پيش تعيين شده را روي زمين پياده سازي و علامت گذاري ميكنند. البته در مواردي كه شبكه ما آنقدر داراي چگالي كمتري بوده و فاصله نقاط در حدي است كه خطاي جي پي اس[1]دستي خللي در آن ايجاد نميكند ميتوان پياده سازي شبكه را به كمك جيپياس دستي انجام داد.

در مرحله بعد، برداشت دادههاي ژئوفيزيكي در محل نقاط شبكه پياده سازي شده، صورت ميگيرد. نكته اساسي در اينجا اينست كه از هر روش كه عمل كنيم، مختصات نقاط و دادهها به صورت مجزا موجود بوده و مستقيما" به هم نسبت داده نشدهاند، در اين مرحله ميبايست بر اساس نام‌گذاري خاص يا پارامتر مشترك استفاده شده، به هر يك از دادههاي برداشت شده، مختصات متناظر آنرا نسبت دهيم.

2- كنترل كيفيت دادهها و حذف دادههاي تكينه

پس از مختصات دار كردن دادههاي برداشت شده نوبت به كنترل كيفيت اين دادهها مي رسد. صحت اين دادهها از چند نظر مورد بررسي قرار ميگيرند.

اولين مرحله كنترل، بررسي صحت پياده سازي شبكه نقاط ما بر روي منطقه است بدين معنا كه خطاي ماكزيمم مجاز در تعيين مختصات نقاط شبكه روي منطقه يك چهارم فاصله بين خطوط برداشت است و چنانچه نقطهاي از راستاي خط بيش از اين منحرف شد ميبايست دوباره تعيين مختصات و برداشت شود.

دومين مورد آنست كه دادهها نميبايست در محدوده ناحيه اشباع دستگاه برداشت شده باشند. همانطور كه مي دانيم دستگاه مگنتومتر پروتون داراي محدوديتهايي مي‌باشد، از جمله آنكه در نواحي نزديك به منشأ و ميدان قوي دستگاه دچار خطاي برداشت مي شود، بدين منظور دستگاه در هنگام قرائت ميدان مغناطيسي، به جز پارامتر شدت ميدان، پارامتر ثانويهاي به نام نوفه نيز به هر قرائت نسبت ميدهد، در حالت ايده آل اين عدد مقداري بين صفر و يك دارد و چنانچه دستگاه به هر قرائتي عددي بالاتر از اين مقدار نسبت داد، ميبايست در اين مرحله بررسي و در صورت لزوم داده حذف گردد.

مرحله سوم رسم پروفيل نقاط بر اساس مختصات برداشت شده است، چنانچه نقطهاي در روند دادههاي برداشت شده، به صورت تكينه ظاهر شد و هيچ توجيهي براي آن نداشتيم، اين داده ميبايست از بانك دادهها حذف گردد

 

شكل 11نمونهاي از دادههاي واقع درناحيه اشباع و تكينه

 

 

[1] GPS

 

[1] Outlier data

 

[2] Diurnal correction

[XMEHRDADX 7514]

3- تصحيح روزانه

بحث بر سر نياز به اعمال تصحيحات براي حذف اثرات زماني، اصولا" تابع نوع عمليات اكتشافي و مرتبه آنومالي‌هايي است كه ما به دنبال آنيم. پس بسته به شرايط ميتوانيم اين تصحيحات را اعمال يا از آنها صرفنظر كنيم. بطور كلي سه روش براي حذف اين اثرات متصور است كه در ادامه به اختصار توصيف خواهند شد.

a)روش استفاده از مگنتومتر مبنا[1]

در اين روش يك مگنتومتر در محل ثابتي نزديك به محدودة برداشت نصب شده و اين مگنتومتر در بازههاي زماني ثابتي ميدان مغناطيسي را ثبت كرده و ما را قادر خواهد ساخت تا روند تغييرات ميدان را در طول زمان برداشت ثبت كرده و و اين روندها را در انتهاي برداشت ازدادهها حذف نماييم. از ميان روشهاي موجود اين روش دقيقترين روش ممكن و در عين حال پرهزينهترين روش است چرا كه نيازمند به كارگيري يك دستگاه مجزا در محل ايستگاه ثابت است.

b) استفاده از روش نقاط كنترل[2]

در اين روش فرض برآن است كه تغييرات ميدان مغناطيس آرام و يكنواخت است. اين روش به كمك همان دستگاهي كه به برداشت داده مشغول است صورت ميگيرد و از نظر اقتصادي به صرفه ميباشد.

ايده اصلي در اين روش آن است كه اگر تاثيرات زماني از دادهها حذف شوند، نتيجه اندازهگيري در نقاط يكسان و در تكرار برداشت يكسان خواهد بود. بنابراين خطوطي عمود بر دادهها و با چگالي بالاتر در انتهاي عمليات برداشت زده مي شود تا كل دادهها نسبت به آنها تصحيح شوند. در واقع با استفاده از دو مقدار برداشت شده در يك نقطه و خطاي موجود در نقطه تقاطع، روند تغييرات زماني را يافته و آنرا از دادهها حذف ميكنيم.

c )روش گراديان عمودي[3]

در اين روش به جاي يك سنسور از دو سنسور كه در يك فاصله عمودي نسبت به هم قرار گرفته اند وبطور همزمان به برداشت داده مشغولند، استفاده مي شود. هر گونه تغيير در ميدان زمينه بر دادههاي هر دو سنسور اثر يكساني خواهد گذاشت و در نهايت با كم كردن دادهها از هم كه معادل همان گراديان گيري است، حذف خواهند شد. البته اندازهگيري به اين روش مستلزم داشتن دستگاه گراديان متر خواهد بود ولي در عين حال روش بسيار موثري براي حذف اثرات زماني ميدان است.

در عمليات اكتشافي جاري به دليل آنكه هدف ما يافتن آنومالي آهن بود و اين آنومالي‌ها براي منشاء هاي مگنتيتي از مرتبه چند هزار نانوتسلا ميباشد، عملا" مرتبه تغييرات روزانه در حدي هستند كه حذف آنها باعث حذف يا برجسته شدن آنومالي‌هاي دلخواه ما نخواهند شد.

 

[1] Base Station Magnetometer

 

[2] Tie point method

 

[3] Vertical gradient survey

 

 

[XMEHRDADX 7514]

4- حذف مولفه ميدان ناحيه اي يا IGRF

 

ايستگاههاي ثابتي براي اندازهگيري تغييرات اين مولفه از ميدان مغناطيسي زمين در سرتاسر جهان برپا شدهاند كه اين مراكز به طور دائم به اندازهگيري تغييرات مولفههاي ميدان مغناطيسي زمين مشغولند ونهايتا" اين مشاهدات يك مدل رياضي به نام ميدان مرجع مغناطيسي جهاني[1]، با نام اختصاصي IGRF منتهي مي شوند كه اين مدل هر 5 سال يكبار به روز مي گردد. به كمك اين مدل رياضي و داشتن پارامترهاي طول و عرض و ارتفاع جغرافيايي محل به علاوة زمان مورد نظر، به عنوان ورودي ، ميتوان شدت و جهت بردار (زاويه شيب و انحراف) ميدان مغناطيسي هسته زمين را در محل دلخواه محاسبه كرد.

برنامههاي مختلفي در دست است كه با وارد نمودن پارامتر هاي ورودي برنامه، اين مدل رياضي بزرگا و جهت ميدان مغناطيسي زمين در محل مورد نظر را تعيين خواهد كرد. در شكل زير نتيجه نهايي اجراي نمونهاي از اين برنامهها نمايش داده شده است.

 

 

شكل12 )نمونهاي از محاسبه ميدان IGRF

 

5- شبكه بندي[2] دادهها

در اين مرحله از كار دادهها آماده شبكهبندي شدن هستند. شبكهبندي دادهها را ميتوان به عنوان آخرين گام از پردازش دادههاي برداشت مغناطيس زميني برشمرد و خروجي اين قسمت به عنوان ورودي و اساس كار در مراحل بعدي مورد استفاده قرار خواهد گرفت. بنابراين انتخاب پارامترهاي اين مرحله و تهيه يك شبكة با كيفيت از ملزومات كار پردازش و تفسير به حساب ميآيد، به همين دليل ابتدا به شرح مختصري از مفاهيم شبكهبندي دادهها پرداخته و در پايان استراتژي اتخاذ شده در اين ارائه گريدهاي اين گزارش تشريح خواهد شد.

زماني که با دادههاي دو بعدي کار مي کنيم ارائه کردن دادهها به صورتي که مقادير آنها روي نقاطي که با فاصلههاي مساوي، گرهها[3]،توزيع شدهاند يکي از بهترين روشهاست؛ چرا که استفاده از فرمت گريد براي دادهها در بسياري از پردازش هاي دو بعدي از جمله اعمال *****هاي دوبعدي و نيز پردازش تصوير بسيار مناسب و کار گشاست و خيلي از توابع رياضي در عمل فقط بر روي شبكههاي منظم قابل پياده سازي ميباشند.

شكل13)ارتباط بين نقاط برداشت شده ( قرمز ) و نقاط شبكه بندي شده

مقادير دادهها در محل گرهها ميتواند با برداشت مستقيم داده در محل گرهها بدست آيد، حال اينکه اين امر از نظر عملي ميسر نميباشد؛ و در عمل ما بيشتر به جمع آوري دادهها با توزيع کاتورهاي علاقه منديم و يا چگالي دادهها نسبت فاصله شبکه بندي، کم است.

به طور کلي به اين نوع داده،دادة XYZ ميگويند؛ چرا که به هرنقطه(X،Y) يک مقدار،Z ، نسبت ميدهد.

فرآيند گريدبندي ،به فرايندي اتلاق ميشود که دادههاي XYZ را به عنوان ورودي گرفته و با استفاده از آنها مقادير دادههاي مطلوب را، در نقاط گره درون يابي ميکند.

در اصطلاح به دادههاي منتج از اين مرحله داده‌هاي شبكه‌بندي شده يا گريد گفته ميشود.

به طور کلي شبكهبندي دادهها مستلزم استفاده از نوعي فرآيند درون يابي است. براي مثال ما از سه نوع الگوريتم درون يابي در ژئوسافت براي شبكه بندي داده‌ها استفاده‌ مي‌كنيم :

1.RANGRID : اساس اين روش درونيابي اينست که، اين الگوريتم دادههاي خام XYZ را گرفته و سعي ميکند سطحي با مينيمم انحنا را به اين دادهها پردازش کند.

2.KRIGRID : پايه اين روش درونيابي الگوريتم Kriging است. اين الگوريتم بر پايه روشهاي آماري استوار است و محتملترين مقدار را براي هر نقطه گره مي‌يابد.

.BIGRID : اين روش درون يابي از الگوريتم bidirectional استفاده مي‌کند که مناسب براي دادههايي است که بطور نسبي در امتداد خط برداشت شدهاند. اين الگوريتم اين قابليت را دارد که بنا به دلخواه کاربر از روشهاي درونيابي خطي، انحناي مينيمم[4] و اكيما اسپلاين[5] براي يافتن دادهها در محل گرهها استفاده کند.

اندازه سلول بري گريد کردن دادهها بايد بين 8/1 تا 4/1 فاصله بين خطوط باشد.

براي گريد كردن دادهها در اين عمليات پارامتر طول سلول 8/1 فاصله بين خطوط انتخاب شده تا گريدي با نهايت دقت و جزئيات به دست آيد و گريدها با نرم افزار ژئوسافت ساخته شده و الگوريتم استفاده شده براي شبكه بندي دادهها، الگوريتم مينيمم انحنا بوده است.

 

 

[1] International Geomagnetic Reference Field (IGRF

[2] Gridding

[3] Nodes

[4] Minimum curvature

[5] Akima Spline

منبع:گزارش تحلیلی ژئوفیزیک مغناطیس سنجی ناحیه ...مهندسین مشاور کاوشگران