Разработка наукоемкого программного обеспечения для обработки больших объемов данных аэрогеофизической разведки по теме: Обоснование и выбор направления исследований. Теоретические исследования поставленных перед ПНИ задач (промежуточный)

Проведен аналитический обзор. В современных публикациях отмечаются существенные недостатки одномерных инверсий, которые применяются для обработки аэроданных во временной области, а также необходимость перехода к 3D-инверсиям. Предложенные в публикациях программно-алгоритмические разработки плохо внедряются в практику из-за больших вычислительных затрат и невысокого качества получаемых решений – геолого-геофизических моделей (во многом зависящих от настроек в регуляризациях и квалификации пользователя), поэтому основные усилия направлены на повышение вычислительной эффективности многомерного моделирования электромагнитных полей с учетом особенностей аэросъемки и повышение адекватности изучаемым средам геолого-геофизических моделей, получаемых в результате решения многомерных обратных задач. Проведены патентные исследования, задачами которых было определение технического уровня и тенденций развития способов и технологий аэрогеофизической разведки и используемых в них методов обработки данных, анализ возможности использования известных объектов промышленной собственности при выполнении ПНИ и анализ деятельности хозяйствующего субъекта и перспектив ее развития. Установлено, что предлагаемые к разработке методы многомерной обработки данных аэроэлектроразведки с учетом различных 3D-неоднородностей (рельеф дневной поверхности и изогнутые границы между слоями, латеральные неоднородности в слоях, локальные субвертикальные объекты и объекты трубочной формы) актуальны и позволят существенно повысить качество обработки практических данных и усовершенствовать аэрогеофизические технологии. Выполнены вычислительные эксперименты по сравнению вычислительной эффективности двух подходов к аппроксимации рельефа и негоризонтальных границ между слоями «ступенчатой» аппроксимации и аппроксимации границ с использованием элементов «гибкой» формы. Разработана конечно-элементная модель для расчета трехмерного электромагнитного поля с учетом особенностей аэросъемки. Разработаны математические модели для расчета трехмерного магнитного поля с учетом особенностей магнитной съемки, включая градиентометрию, для решения трехмерных обратных задач геоэлектромагнетизма с восстановлением трехмерного распределения электрофизических параметров геологической среды и геометрических параметров локальных поисковых объектов по данным электромагнитной аэросъемки. Предложена математическая модель для решения трехмерных обратных задач с определением локальных тел с аномальной намагниченностью и/или магнитной проницаемостью по данным магниторазведки, включая градиентометрию. На основе анализа практических данных электромагнитной и магнитной аэросъемок, выполненных на ряде площадей Восточной Сибири, в том числе с участием индустриального партнера, разработаны 10 геолого-геофизических моделей, которые будут использованы для получения синтетических данных при тестовых запусках алгоритмов 3D-инверсии на этапе проведения экспериментальных исследований. Выполнено 3D-моделирование с целью оценки возможного уровня осреднения кривых для процедур инверсии. Показано, что осреднение с шагом порядка 14 – 15 м не приводит к погрешностям свыше 3%, что соответствует порогу погрешностей, принятого для теоретических данных. Выполнено моделирование с целью оценки возможных влияний собственных процессов на измеряемые сигналы. Показано, что при проведении аэросъемки в условиях слабопроводящих сред собственные процессы аэросистем, возникающие вследствие протекания остаточных «паразитных» токов, могут искажать измеряемые практические кривые. Предложена достаточно простая (и физически обоснованная) процедура коррекции снятых сигналов на ранних временах. Проведены тестовые полевые работы с аппаратурой «Импульс-Аэро». Полученные данные будут использоваться на следующих этапах выполнения ПНИ. Дан предварительный анализ имеющихся у индустриального партнера полевых данных аэросъемки путем сравнения с результатами предварительного моделирования. Показано, что форма возбуждающего сигнала в процедурах моделирования учитывается корректно, а точность моделирования в рассматриваемом временном диапазоне с учетом уровня шумов в практических данных является достаточной. На основе предложенной конечно-элементной математической модели разработан алгоритм расчета трехмерного электромагнитного поля с учетом особенностей аэросъемки. На основе предложенной математической модели разработаны алгоритм расчета трехмерного магнитного поля с учетом особенностей магнитной съемки, включая градиентометрию, алгоритм 3D-инверсии данных электромагнитной аэросъемки, алгоритм 3D-инверсии данных магнитной аэросъемки.