Development of joint inversion method for investigation of 3D layered geological structures  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
62416
Type K
Principal investigator Ormos, Tamás
Title in Hungarian Együttes inverziós módszer fejlesztése rétegzett földtani szerkezetek 3D kutatására
Title in English Development of joint inversion method for investigation of 3D layered geological structures
Keywords in Hungarian együttes inverzió, 3D, függvény közelítés
Keywords in English joint inversion, 3D, function approximation
Discipline
Geophysics, Physics of the Lithosphere, Seizmology (Council of Complex Environmental Sciences)100 %
Panel Earth sciences 1
Department or equivalent Nyersanyagkutató Földtudományi Intézet (University of Miskolc)
Participants Gyulai, Ákos
Turai, Endre
Starting date 2006-03-01
Closing date 2011-02-28
Funding (in million HUF) 8.353
FTE (full time equivalent) 1.50
state closed project
Summary in Hungarian
A kutatómunka során olyan együttes inverziós módszer(ek) kifejlesztése a cél, amelyekkel a rétegzett földtani szerkezetek fizikai és geometriai paramétereinek térbeli, háromdimenziós közelítő leképezése (becslését) valósítható meg. A módszerfejlesztés fontosabb prioritásai: együttes inverzió előnyei kihasználása, különböző geometriai elrendezésű (pontszerű, vonal menti, területi) geofizikai mérése adatainak együttes kezelése, apriori információk figyelembevétele. A kutatási cél megvalósításának módszere a 3D rétegzett földtani szerkezetek paramétereinek folytonos kétváltozós bázisfüggvények sorával való közelítése, és e függvények együtthatóinak együttes inverzióval való meghatározása. Ezáltal egy közelítő 3D együttes inverziós megoldáshoz jutunk, amely során a meghatározandó (becsülendő) közös ismeretlenek – a kétváltozós sorfejtési együtthatók – teremtenek kapcsolatot az egyes geofizikai módszerek között, amely feltétele az együttes inverziónak. A közelítő megoldás pedig abban valósul meg, hogy az inverzióban az egyváltozós bázisfüggvényekre alapozott 1D 1.5D és 2D direkt feladat megoldásokat alkalmazunk, amely fejlesztése és alkalmazása terén a Miskolci Egyetem Geofizikai Tanszékének kutatói évtizedes eredményekkel és tapasztalatokkal rendelkeznek. A módszerfejlesztés eredményeit terepi mérési adatokon próbáljuk ki.
Summary
In the course of this research the objective is developing such joint-inversion methods with which spatial, 3D approximate mapping (estimating) of physical and geological parameters of layered geological structures is achievable. The major priorities of developing are: pushing the advantage of joint-inversion, collective data management of geophysical measurements with different geometrical arrays (point wise, profile, regional), considering a priori information. Towards the realization of research target the principle is approximating the parameters of 3D layered geological structures with the series expansion of continual, two-variable base functions, and determinating the expansion coefficients of the base functions by joint-inversion procedure. Hereby we get an approximate 3D joint-inversion solution in which common unknowns (two-variable expansion coefficients) for determinate (estimate) makes contact between individual geophysical methods, which is the condition of joint-inversion. The approximate solution comes true to the effect that in inversion procedure we apply such 1D, 1.5D and 2D direct problem solutions based on one-variable base functions of which development and adaptation have many results thanks to the researchers of Department of Geophysics at University of Miskolc possessing experiments aiming at this speciality for more decades. The results of developed methods will be tested on field data.




 

Final report

  
Results in Hungarian
Kifejlesztettük egy közelítő 3D sorfejtéses együttes inverziós módszer algoritmusát, amellyel geoelektromos és refrakciós időadatok együttes inverzióját lehet megvalósítani. A számítási időszükséglet várhatóan nem lesz nagy mivel direkt feladat megoldást szelvény mentén 1.5D illetőleg 2D közelítésben oldjuk meg. A szoftver még tesztelés alatt áll. Kimutattuk, hogy még viszonylag gyorsan változó modellparaméterek esetén is elfogadható pontosságú eredményeket kaptunk a sorfejtéses közelítő refrakciós direkt feladat megoldással. Kimutattuk, hogy a többréteges sorfejtéses refrakciós inverziós megoldásban rejlő bizonytalanság a modellparaméterek eltérő bázisfüggvények szerinti sorbafejtése, illetőleg eltérő hosszúságú sorok alkalmazásával csökkenthető. A geoelektromos adatok sorfejtéses kombinált inverziójával kimutattuk, hogy ezzel a „valódi” 2D eljárással jelentősen növelhető a leképezés pontossága, és emellett az inverz feladat megoldás ideje nem növekedett irreálisan. Egy módszer dolgoztunk ki, amellyel a sorfejtési együtthatók számának optimumát lehet megbecsülni. Az együttes inverz feladat megoldása során a különböző geofizikai módszerek közötti új súlyozási módszert vezettünk be, amely alkalmazása a legkisebb hibájú valamint legmegbízhatóbb paraméterbecslést eredményezi. A publikációk közül nemzetközi konferencia részvétel (min. 4 oldalas cikk): 10; megjelent folyóirat cikk: 3, becsült IF: 1.294; folyamatban lévő folyóiratcikk: 1, becsült IF: 0.22.
Results in English
We have developed the algorithm of an approximate 3D series expansion based joint inversion method, for joint inversion of geoelectric and refraction data. The calculation time is not expected to be long because of 1.5D and 2D approximation along the sections. The software is still being tested. It was shown that acceptably precise results can be achieved in case of relatively quickly changing model parameters with the series expansion based approximate refraction forward problem solution. It was pointed out that the uncertainty inherent in the solution of the multilayer series expansion based refraction inversion can be reduced by using different basis functions for the model parameters, or by using series of different lengths. The series expansion based combined inversion of geoelectric data has shown that by using this “real” 2D procedure the accuracy of imaging can be significantly increased and also the solution time of the inverse problem has not increased unrealistically. We have developed a method for estimating the optimal number of the series expansion coefficients. In solving joint inversion problem a new weighting method was introduced, which is resulting a parameter approximation with less error and highest reliability. Amongst publications, number of participation in international conferences (articles of min. 4 pages): 10; number of articles published in journals: 3, estimated IF: 1.294; number of journal articles in progress: 1, estimated IF: 0.22.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=62416
Decision
Yes





 

List of publications

  
Gyulai, Á., Ormos, T., Dobróka, M., Kavanda, R.: The Strategy of Joint Inversion using Function Series, EAGE Near Surface, Extended Abstracts, P024, Istanbul 3-5.09., 2007
Ormos, T., Dobróka, M., Daragó, A.: Joint Interpretation of P and SH Refraction Data, EAGE Near Surface, Extended Abstracts, P021, Istanbul 3-5.09., 2007
ORMOS, T., GYULAI, Á., DOBRÓKA, M., SASVÁRI, T., ZELENAK, S.: Detection of Tectonic Faults Using In-mine Geolectric Method, EAGE 70th Conference and Exhibition. Rome, 09-12 June 2008. P213., 2008
DOBRÓKA, M., SZABÓ, N., ORMOS, T., KISS, B., TÓTH, J., SZABÓ, I.: Interval Inversion of Borehole Geophysical Data for Surveying Multimineral Rocks, “Near Surface” 14th European Meeting of Environmental and Engineering Geophysics, Krakow, 15-17. September 2008. P11., 2008
ORMOS, T., GYULAI, Á., DOBRÓKA, M.: In-mine Geoelectric Methods for detection of Tectonic Disturbances of Coal Seams, “Near Surface” 14th European Meeting of Environmental and Engineering Geophysics, Krakow, 15-17. September 2008. P62., 2008
ORMOS, T., GYULAI, Á., DOBRÓKA, M., DRAHOS, D.: 2D Series Expansion Based Geoelectric Inversion Using Optimized Weights, EAGE 70th Conference and Exhibition. Rome, 09-12 June 2008. P307., 2008
ORMOS, T., GYULAI, Á., DOBRÓKA, M.: In-mine Geoelectric Methods for detection of Tectonic Disturbances of Coal Seams, 22nd Symposium on the Application of Geophysics to Engineering and Environmental Problems (SAGEEP), Fort Worth, Texas, USA 29. March-02 Apr. 2009. “Best of NSG”, 2009
GYULAI, Á., ORMOS, T.,DOBRÓKA, M.: 2-D földtani szerkezetek vizsgálata új geoelektromos inverziós módszerrel, A Miskolci Egyetem Közleményei. 2010. ISSN 1417-5398 pp. 141-154., 2010
GYULAI, Á., ORMOS, T., DOBRÓKA, M.: A quick 2-D geoelectric inversion method using series expansion, Journal of Applied Geophysics, 72. 232-241., 2010
DRAHOS, D., GYULAI, Á., ORMOS, T., DOBRÓKA, M.: Two Dimensional Series Based Geoelectric Inversion Using Optimized Weights (bírálat alatt), Acta Geodaetica and Geophysica Hungarica, 2011
Paripás, N,A.: Examination of a refraction inverse problem on different geological models, XXIV. MicroCAD International Scientific Conference 18-20. March 2010. Proceedings pp. 13-18. ISBN 978-963-661-907-7, 2010
Gyulai, Á., Ormos, T., Dobróka, M.: Sorfejtéses Inverzió V. Gyors 2-D geoelektromos inverziós módszer, Magyar Geofizika, 51. 4. 1-11., 2010
Paripás, N., Ormos, T.: Investigations on Kinematic Refraction Inversion at Different Geological Models, 14th European Meeting of Environmental and Engineering Geophysics , Zürich, 2010
Paripás, N., Ormos, T.: Investigating the problem of Equivalence in Kinematic Refraction Inversion, XXV. MicroCAD International Scientific Conference 30-31. March 2011. Proceedings B, pp. 29-34. ISBN 978-963-661-9558, 2011
Paripás N, A.: Solution of a refraction inverse problem using field data measured in the Telkibánya region, Doktoranduszok nemzetközi fóruma, Miskolc, 2010, 2010



Back »