Ανάπτυξη αλγόριθμων αντιστροφής διαχρονικών γεωηλεκτρικών δεδομένων

Abstract

In this thesis, a comparative study between the existing time-lapse inversion algorithms of geoelectrical data is taken place and based on the results a new improved algorithm is proposed. Each algorithms has its advantages and disadvantages. While ratio of independent inversion elevates areas with great changes between the phases, allowing rough changes, many artifacts are observed making the final interpretation hard. While difference inversion 1in some cases reduces those artifacts, it does not eliminates them. 4D inversion 2succeed to reduce the artifacts allowing to elevate the area of great changes, but at the same time it smoothes this change. As a results sometimes, especially in spatial changes, cannot represent the actual position and shape of this change. By using active time constrained inversion results best results are achieved since: • It smoothes areas without actual change, reducing this way the artifacts, like 4D inversion. • The same time elevates the area with the actual change since in that area the constrained are minimal. So most of the times, it represents the shape and position of the change in the best way.. It is crucial for the active time constrained inversion to pre-predict the area of the actual change. By using synthetic data, it was found that the use of the difference matrices is able to pre-predict the area with great accuracy. But even in cases that the difference matrices are not able to pre-predict the actual change, the produced ratio images are similar to the images produced with the other algorithms. Finally, in cases that independent inversion represents the actual change best, the quantity of the artifacts is making the distinguish between actual changes and artifacts hard. Generally, active time constrained inversion can be applied in all cases, making safely predictions of the area with the actual change. Comparing active time constrained inversion with the other algorithms the following advantages can be extracted: • It is the optimum choice, since it represents the actual change best. • The same time it reduces artifacts. • One solution to invert all time-lapse data simultaneous.

Στα πλαίσια της παρούσας διδακτορικής διατριβής μελετώνται οι τεχνικές επεξεργασίας διαχρονικών γεωηλεκτρικών δεδομένων και βάσει των αποτελεσμάτων της μελέτης προτείνεται μια νέα βελτιωμένη τεχνική διαχρονικής αντιστροφής ηλεκτρικών δεδομένων. Κάθε τεχνική παρουσιάζει πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Έτσι ενώ η αντιστροφή διαφορών αναδεικνύει τις περιοχές με τη μεγαλύτερη αλλαγή από φάση σε φάση, επιτρέποντας το μοντέλο να έχει απότομες αλλαγές, το πλήθος των τεχνουργημάτων είναι σημαντικό με αποτέλεσμα πολλές φορές να επηρεάζει την τελική εικόνα δυσκολεύοντας την ερμηνεία. Με την τεχνική της αντιστροφής διαφοράς 1σε κάποιες περιπτώσεις παρατηρείται μια ελάττωση των τεχνουργημάτων, αλλά δεν εξαλείφονται. Η τεχνική της σύγχρονης χρονοεξαρτημένης αντιστροφής 2πετυχαίνει σε πολύ μεγάλο βαθμό την εξάλειψη των τεχνουργημάτων αναδεικνύοντας την περιοχή της πραγματικής αλλαγής, αλλά όμως οδηγεί σε μεγάλη εξομάλυνση της εικόνας. Αποτέλεσμα είναι πολλές φορές, ιδίως σε μοντέλα που έχουμε και χωρική αλλαγή μεταξύ των φάσεων, να αδυνατεί να αναπαραστήσει την πραγματική θέση και μορφή της αλλαγής. Με την τεχνική της ενεργά χρονομεταβλητής αντιστροφής πετυχαίνεται ένα καλύτερο αποτέλεσμα καθώς: • υπάρχει μεγάλη εξομάλυνση σε περιοχές που δεν υπάρχουν αλλαγές, εξαλείφοντας έτσι τα τεχνουργήματα όπως συμβαίνει και με την τεχνική 4D. • Αναδεικνύονται έντονα οι περιοχές με μεγάλη αλλαγή, καθώς σε αυτές ο αλγόριθμος δεν επιτρέπει εξομάλυνση. Έτσι τις περισσότερες φορές αναπαριστάνεται καλύτερα η θέση, η μορφή και η αλλαγή μεταξύ των φάσεων. Απαραίτητο στάδιο για τη χρήση της ενεργά χρονομεταβλητής αντιστροφής είναι η προεκτίμηση της περιοχής μεγάλων αλλαγών. Από το σύνολο των συνθετικών μοντέλων που δοκιμάστηκαν, φάνηκε ότι η χρήση των πινάκων διαφοράς είναι σε θέση να αναπαραστήσει με ακρίβεια την περιοχή των αλλαγών, με αποτέλεσμα οι λόγοι που παράγονται να είναι πλησιέστερα στους πραγματικούς. Αλλά ακόμα και σε περιπτώσεις που οι πίνακες διαφορών αδυνατούν να απεικονίσουν τις πραγματικές αλλαγές, οι παραγόμενοι λόγοι είναι άμεσα συγκρίσιμοι με αυτούς των άλλων τεχνικών. Τέλος, στους λόγος που η διαφορά αντιστροφών πετυχαίνει να αναπαραστήσει την πραγματική αλλαγή, το επίπεδο θορύβου των τεχνουργημάτων είναι τέτοιο που δεν είναι ξεκάθαρη η πραγματική αλλαγή από τον θόρυβο. Γενικά, η τεχνική της ενεργά χρονομεταβλητής αντιστροφής μπορεί να εφαρμοστεί σε όλων των ειδών τα δεδομένα, ώστε να γίνει μια ασφαλής εκτίμηση των περιοχών αλλαγών. Συγκριτικά, από τις γνωστές τεχνικές, η τεχνική της ενεργής χρονομεταβλητής αντιστροφής παρουσιάζει τα ακόλουθα πλεονεκτήματα Αποτελεί τη βέλτιστη επιλογή, καθώς πετυχαίνει ρεαλιστικότερη απεικόνιση της αλλαγής. Συγχρόνως επιτυγχάνει ελαχιστοποίηση των τεχνουργημάτων. Λύνει το πρόβλημα για όλα τα διαχρονικά δεδομένα συγχρόνως.