СтатистикаБлок "СТАТИСТИКА" предназначен для расчета и анализа статистических, спектральных, корреляционных и градиентных характеристик геофизических полей. С помощью модулей этого блока реализуется первый этап обработки данных, на котором решаются следующие задачи: - анализируются статистические и спектрально-корреляционные характеристики геофизического поля с целью оценки параметров аномальных составляющих поля и осложняющих их помех (частотный состав, статистические и корреляционные характеристики, амплитуда, размеры, направления простираний аномалий);
- рассчитываются статистические характеристики геополей в скользящих "окнах", градиентные характеристики, которые непосредственно анализируются в процессе интерпретации, а также могут быть включены в обработку на этапе анализа многопризнаковых данных с помощью алгоритмов распознавания образов и классификации;
- с учетом анализа полученных оценок статистических и спектрально-корреляционных характеристик выбирается граф дальнейшей обработки исследуемого геофизического поля с использованием алгоритмов технологии "КОСКАД 3D";
 Модули блока "СТАТИСТИКА" позволяют осуществить полный и детальный анализ спектрально-корреляционных характеристик геополей посредством расчета автокорреляционных функций вдоль каждого профиля сети, взаимно корреляционных функций между отдельными профилями и различными признаками сети, двумерных автокорреляционных и взаимно корреляционных функций, а также трехмерных автокорреляционных функции. Имеется возможность оценки одномерных спектров вдоль отдельных профилей и двухмерных спектров для площадных данных. Процедуры расчета статистических характеристик геополей в одно- двух- и трехмерных скользящих "окнах", позволяют получить поля среднего, дисперсии, асимметрии, эксцесса, моды, медианы и энтропии анализируемого геополя. Основной интерес при интерпретации полей статистических моментов высших порядков представляют области их экстремальных значений, контролирующие границы стационарных областей геополя. Их выделение повышает эффективность решения актуальной задачи геологического районирования и картирования исследуемых территорий. В полях других статистических параметров, более четко подчеркиваются иные, не всегда очевидные детали исходного поля, которые могут быть эффективно использованы в процессе интерпретации. Расчет статистических характеристик геополей можно осуществлять в динамических "окнах", автоматически настраивающихся на изменение спектрально-корреляционных характеристик геополя вдоль профилей, по площади или в пространстве. Такой подход повышает точность оценки статистических характеристик нестационарных геополей. Это особенно важно с учетом того, что практически все геофизические наблюдения не являются стационарными. В блок "СТАТИСТИКА" включены модули для расчета градиентных характеристик геополей (градиенты поля вдоль профилей, между и слоями сети, полный градиент и его направление). Анализ градиентных характеристик геополя позволяет получить дополнительную информацию о его структуре, подчеркнуть границы стационарных областей и аномальных областей. Кроме этого, интерес представляет процедура разбиения исследуемой территории на однородные, по значениям поля и его градиентным характеристикам, области. Таким образом, функциональное наполнение блока "СТАТИСТИКА", предоставляет возможность исследователю провести детальный анализ геополей, посредством изучения особенностей их статистических и градиентных характеристик, различных корреляционных функций и спектров. 1. Cтатиcтичеcкие характеристикиПрограммы, включенные в данный блок, предназначены для оценки статистических характеристик фрагмента поля или их оценки в скользящих окнах фиксированных размеров, динамических размеров и в окнах "живой формы". 

2. Корреляционные характеристикиВ данном блоке объединены модули, позволяющие оценить корреляционные характеристики геополей: одномерные и двумерные автокорреляционные функции АКФ(m) и ДАКФ(m,p), одномерные и двумерные взаимно-корреляционные функции ВКФ(m) и ДАКФ(m,p), трехмерные автокорреляционные функции ТАКФ(m,p,s) и т.д. 2.1. Автокорреляционная функцияПрограмма предназначена для расчета автокорреляционной функции для каждого профиля исходной сети. 2.2. Взаимно-корреляционная функция между профилямиЭта программа предназначена для вычисления взаимно-корреляционной функции ВКФ(m) между соседними профилями слоев исходной сети. 2.3. Взаимно-корреляционная функция между полямиЭта программа предназначена для вычисления взаимно-корреляционной функции между двумя различными признаками двух сетей B(m). 2.4. Двумерная автокорреляционная функцияМодуль предназначен для оценки корреляционных свойств поля по площади путем расчета двумерной автокорреляционной функции. 2.5. Двумерная взаимно-корреляционная функцияЭтот модуль предназначен для расчета двумерной взаимно-корреляционной функции между двумя f 1 и f 2 признаками сети. С помощью двумерной взаимно-корреляционной функции оцениваются корреляционные связи между двумя признаками по площади. Двумерная взаимно-корреляционная функция предназначена для анализа корреляционных связей между двумя признаками по площади и построения двумерных фильтров. 2.6. Трехмерная автокорреляционная функцияЭта программа предназначена для расчета трехмерной автокорреляционной функции ТАКФ(m,p,k) для признака сети. Трехмерная автокорреляционная функция позволяет детально изучить корреляционные характеристики поля в пространстве. На основе ТАКФ(m,p,k) осуществляется расчет весовых коэффициентов трехмерных фильтров. 2.7. Расчет коэффициента корреляции в скользящем окнеПрограмма предназначена для расчета обычного коэффициента корреляции и коэффициента ранговой корреляции Спирмена между двумя признаками в скользящем трехмерном окне фиксированных размеров. Высота окна, то есть число профилей (или слоев), может быть равно единице (при работе с двумерными сетями). 
3. Спектральные характеристикиСпектральный анализ занимает центральное место при обработке геофизических данных. Разложение наблюденного поля на различные частотные составляющие, что и представляет сущность спектрального анализа, уже само по себе дает много информации о структуре поля. При этом важно подчеркнуть применимость спектрального анализа для описания свойств геофизических полей, заданных как детерминированными, так и случайными функциями. Необычайно широки и разнообразны возможности спектрального анализа при фильтрации исходных данных, оценке погрешностей и сравнении эффективности обработки данных различными приемами. В данном разделе содержатся модули по расчету одномерного и двумерного спектров Фурье. 3.1. Одномерный спектрПрограмма предназначена для расчета спектра Фурье для каждого профиля сети. С помощью этой процедуры можно рассчитать амплитудный и фазовый спектры Фурье по всем профилям сети. Анализ значений энергетического спектра, позволяет оценить амплитуду, частоту полезных сигналов и амплитуду высокочастотной помехи. 3.2. Двумерный спектрВ этой программе реализован алгоритм быстрого двумерного преобразования Фурье, в предположении, что число пикетов и профилей в сети кратно степеням чисел два, три, пять и семь. 3.3. Расчет мгновенной мощностиПрограмма предназначена для оценки мгновенной мощности в скользящем окне вдоль сейсмических трасс (по одноименным пикетам в случае с потенциальными полями), то есть вкрест простирания профилей. В скользящем окне рассчитывается спектр Фурье по числу трасс, равному ширине окна. Длина реализации для оценки спектра Фурье равна высоте окна. Оценивается осредненный спектр, в нем выбираются несколько максимальных гармоник (их число задается параметром "Количество максимальных гармоник") и определяется их частота. 
4. Градиентные характеристикиДанная программа предназначена для вычисления в каждой точке исходной сети градиента поля вдоль профилей, вкрест простирания профилей, между слоями сети, полного градиента поля и направления полного градиента в плоскостях слоев и плоскостях разрезов. Направление полного градиента рассчитывается в радианах. 
5. ЗондированиеВ данном разделе представлены программы, реализующие оригинальный подход к оценке изменения статистических и корреляционных характеристик поля с глубиной на основе их вычисления в скользящих окнах различных размеров. Рассматриваются возможности применения вероятностно-статистических методов при построении физико-геологических моделей и оценке геометрических параметров аномалиеобразующих объектов. 5.1. Статистическое зондированиеПредлагаемое статистическое зондирование позволяет проследить изменение статистических характеристик, вычисленных в скользящем окне, в зависимости от анализируемых частотных составляющих поля. Так, первый слой результирующей сети будет представлять значения статистических моментов высокочастотных составляющих поля, последний - низкочастотных. Учитывая тот факт, что экстремальные значения поля дисперсии, асимметрии и эксцесса контролируют области нарушения стационарности поля (которые часто приурочены к геологическим и петрофизическим границам), представляется возможным проследить положение этих границ для разных по размерам и расположению геологических объектов. 
5.2. Корреляционное зондированиеЭта программа предназначена для вычисления двумерного радиуса корреляции площадных данных. При этом радиус корреляции записывается в результирующую сеть со знаком минус. То есть, например значение r=-5090.3 - следует интерпретировать как r=5090.3. Знак минус водится из-за ориентации оси Z. Таким образом, например, значения r=-100.2 и r=-320.1 свидетельствуют о том, что во втором случае анамалиеобразующий источник располагается на более глубокой глубине. 5.3. Градиентное зондированиеЭта программа предназначена для вычисления градиентных характеристик с последовательным разряжением исходной сети. Такая процедура позволяет исследовать изменение градиентных характеристик с глубиной. При этом первый слой результирующей сети есть результат вычисления градиентных характеристик с минимальным разряжением сети, последний слой - с максимальным. 
6. Оценка параметров аномалиеобразующих объектовРаздел представлен модулями, позволяющими оценить параметры анамалиеобразующих объектов посредством использования как вероятностно-статистических методов, так и подходов, базирующихся на аналитических продолжениях поля в нижнее полупространство (по Приезжеву И.И.). 6.1. По И.И.Приезжеву (2D)Программа предназначена для расчета эквивалентного распределения масс источников на глубине. В алгоритме реализован профильный вариант расчета. 6.2. По Андрееву Б.А.Программа предназначена для оценки геометрии и относительного распределения масс аномальных источников (имеет модуль преобразования относительных масс в реальные). Программа базируется на интегрированном использовании статистических, спектрально-корреляционных методов и алгоритма адаптивной фильтрации в окне живой формы. В результате вычислений образуется трехмерная сеть, содержащая 3 признака и совпадающая по пикетам и профилям с исходной. - 1-ый признак - относительное распределение масс.
- 2-ой признак - распределение масс расположенных на малых глубинах (аналогично пересчету вниз).
- 3-ий признак - аналог пересчета вверх.
 Пример использования модифицированного метода Б.А.Андреева. а) магнитное поле и в) локальная компонента гравитационного поля; б) относительное распределение магнитных масс вдоль диагональной линии; г) относительное распределение гравитационных масс вдоль диагональной линии;
6.3. Автоматическое трассирование осей аномалийПрограмма предназначена для трассирования аномалий различных энергий и различного направления. Для трассирования используется оригинальная модификация одномерной адаптивной фильтрации. В результате работы программы формируется сеть, содержащая статистику, максимумы которой соответствуют осям положительных аномалий, а минимумы - осям отрицательных аномалий.  Результат трассирования осей аномалий.
6.4. Оценка глубины главных аномальных поверхностейПрограмма предназначена для оценки положения глубины главных грави-магнитных поверхностей на основе анализа радиуса корреляции в скользящем окне "живой" формы. 6.5. Прямая задача гравиразведки по Зиновкину С.В.Программа предназначена для решения прямой 2D и 3D задачи гравиразведки. В программе реализован оригинальный алгоритм, позволяющий решать прямую 3D гравитационную задачу непосредственно по 3D сетям, содержащим распределение источников. Алгоритм характеризуются высокой производительностью, по отношению к традиционным способам решения прямых задач. 6.6. Обратная задача гравиметрии по Приезжеву И.И. (3D)Программа предназначена для решения обратной 3D задачи гравиразведки, посредством аналитического продолжения поля в нижнее полупространство. Алгоритм реализован в спектральной области, что делает его самым высокоскоростным из известных. 6.7. Обратная задача магнитометрии по Приезжеву И.И. (3D)Программа предназначена для решения обратной 3D задачи магниторазведки, посредством аналитического продолжения поля в нижнее полупространство. Алгоритм реализован в спектральной области, что делает его самым высокоскоростным из известных.  Пример решения обратной задачи магнитометрии по Приезжеву И.И.
6.8. Прямая задача гравиметрии по Приезжеву И.И. (3D)Программа предназначена для решения прямой 3D задачи гравиразведки. В программе реализован оригинальный алгоритм, позволяющий решать 3D прямую гравитационную задачу непосредственно по 3D сетям, содержащим распределение источников. Алгоритм реализован в спектральной области, что делает его самым высокоскоростным из известных. В результате образуется сеть, содержащая решение 2D или 3D прямой задачи (один слой). Число пикетов и профилей сети совпадает с их числом в исходной сети. Расстояние между пикетами и профилями совпадает со значениями этих параметров в исходной сети. 6.9. Прямая задача магнитометрии по Приезжеву И.И. (3D)Программа предназначена для решения прямой 3D задачи магнитометрии. В программе реализован оригинальный алгоритм, позволяющий решать 3D прямую задачу магниторазведки непосредственно по 3D сетям, содержащим распределение источников. Алгоритм реализован в спектральной области, что делает его самым высокоскоростным из известных. В результате образуется сеть, содержащая решение 2D или 3D прямой задачи (один слой). Число пикетов и профилей сети совпадает с их числом в исходной сети. Расстояние между пикетами и профилями совпадает со значениями этих параметров в исходной сети. 7. Коэффициент анизотропииДанная программа предназначена для вычисления в каждой точке исходной сети коэффициента анизотропии. При обработке образуется сеть, содержащая один признак, с оценкой коэффициента анизотропии. В процессе интерпретации необходимо учитывать, что большие значения анизотропии обычно позволяют трассировать границы аномалий, которые обычно соответствует областям нарушения стационарности поля. Минимумы коэффициента анизотропии практически трассируют экстремальные (минимальные или максимальные) значения поля, соответствующие положению осей аномалий. 
8. Оценка энтропии в скользящем окне живой формыЭта программа предназначена для оценки энтропии в двумерном скользящем окне "живой" формы. Анализ значений энтропии позволяет получить дополнительную полезную для исследователя информацию об особенностях геополя. Кроме того, наряду с другой информацией, эти характеристики поля могут быть эффективно использованы в задачах геологического районирования классификационными программами комплекса. 
9. Вейвлет анализВ разделе представлены алгоритмы, базирующиеся на теории Вейвлет-анализа, позволяющие корректно оценивать спектры нестационарных полей, при этом оценивать не только наличие сигналов определенных частот, но и указывать их расположение. Кроме этого имеется возможность осуществлять полосовую частотную фильтрацию, при этом качество фильтрации намного лучше, чем при традиционных подходах, базирующихся на Фурье-анализе. 9.1. Вейвлет спектрВ программе реализовано по-профильное вейвлет преобразование исходной сети.  Пример вейвлет-разложения
9.2. Интегральный Вейвлет спектрПрограмма предназначена для расчета интегрального вейвлет преобразования для каждого профиля сети. Интегральное вейвлет преобразование является аналогом спектра Фурье, но дает более корректный результат при обработке нестационарных геополей. 9.3. Расчет мгновенной мощности (вейвлет преобразование)Программа предназначена для оценки энергии сигнала с использованием Вейвлет - преобразования. 10. Метод межтрассовой корреляцииПрограмма реализует метод межпрофильной корреляции в скользящем базовом окне и предназначена для выявления и трассирования от профиля к профилю слабых линейных аномалий, амплитуда которых соизмерима с уровнем помех.  Архангельский геотраверс, верхняя часть профиля (мгновенная амплитуда).
 Результат обработки методом межтрассовой корреляции верхней части Архангельского профиля.
|