Nghiên cứu áp dụng phương pháp khoảng
cách - tần suất - nhận dạng trong giải đoán địa
chất số liệu địa vật lý hàng không Nguyễn Trí Tiến Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Luận văn ThS. ngành: Địa vật lý; Mã số: 60 44 61
Người hướng dẫn: PGS.TS. Võ Thanh Quỳnh
Năm bảo vệ: 2012 Abstract. Cơ sở lý thuyết nhận dạng trong xử lý số liệu địa vật lý: lý thuyết xử lý tổ
hợp số liệu; mẫu và các đặc trưng thông kê số liệu địa vật lý; các thuật toán nhận
dạng. Hoàn thiện và mở rộng phạm vi áp dụng phương pháp khoảng cách - tần xuất -
nhận dạng trong xử lý số liệu địa vật lý máy bay: các phương pháp phân tích tài liệu
địa vật lý máy bay trong nước và trên thế giới; hoàn thiện và mở rộng phạm vi áp
dụng phương pháp Khoảng cách-Tần suất-Nhận dạng trong xử lý-phân tích số liệu
địa vật lý. Áp dụng phương pháp khoảng cách – tần suất – nhận dạng vào xử lý số
liệu địa vật lý hàng không vùng đông Tuy Hòa.

Keywords. Địa vật lý; Hàng không; Số liệu địa chất Content
MỞ ĐẦU
Các phương pháp nhận dạng đóng vai trò hết sức quan trọng trong xử lý, phân tích tài liệu địa
vật lý, đặc biệt là đối với các dạng số liệc có đặc tính phân bố ngẫu nhiên như các số liệu địa
hóa, các số liệu phổ gamma v.v…. Hiện nay trong địa vật lý có rất nhiều thuật toán nhận

cách-Tần suất-Nhận dạng hiện mới chỉ đưa ra được thuật toán phân tích đối sánh, xác định
mức độ đồng dạng của đối tượng đối sánh so với đối tượng mẫu, làm cơ sở cho việc đánh giá,
dự báo mức độ triển vọng của chúng, khi đối tượng đối sánh đã biết; chưa giải quyết được
nhiệm vụ tìm kiếm, phát hiện, khoanh định ranh giới các đối tượng đồng dạng cũng như mức
độ đồng dạng của chúng khi chưa biết trước các đối tượng đối sánh; một nội dung quan trọng
đối với các phương pháp phân tích nhận dạng nói chung. Phương pháp này cũng mới áp dụng
có hiệu quả đối với tài liệu dị thường phổ gamma hàng không mà chưa được mở rộng cho các
dạng tài liệu địa vật lý khác, kể cả tài liệu từ hàng không. Hiện nay phương pháp Khoảng
cách-Tần suất-Nhận dạng đã được các tác giả: Nguyễn Xuân Bình, Nguyễn Đức Vinh, Võ
Thanh Quỳnh và nnk nghiên cứu hoàn thiện, khắc phục những hạn chế đã nêu và mở rộng
hơn nữa phạm vi áp dụng của phương pháp. Luận Văn này trình bày nội dung của phương
pháp đã được hoàn thiện, bằng việc mở rộng thuật toán cho cả trường hợp biết trước đối
tượng đối sánh và trường hợp chưa biết trước đối tượng đối sánh, cùng với phần mềm xử lí
trên máy tính tương ứng. Tiến hành áp dụng phân tích thử nghiệm đối với tài liệu địa vật lý
hàng không (bao gồm cả tài liệu từ và tài liệu phổ gamma), góp phần làm rõ ý nghĩa khoa học
cũng như khả năng áp dụng thực tế của phương pháp vừa mới được hoàn thiện, đồng thời góp
phần làm sáng tỏ đặc điểm địa chất và triển vọng khoáng sản vùng Đông Tuy Hòa.

Luận văn gồm các nội dung chính :
- Mở đầu.
- Chương 1 – Cơ sở ly thuyết nhận dạng trong xử lý số liệu địa vật lý.
- Chương 2 - Hoàn thiện và mở rộng phạm vi áp dụng phương pháp khoảng cách - tần
xuất - nhận dạng trong xử lý số liệu địa vật lý máy bay.
- Chương 3 - Áp dụng phương pháp khoảng cách – tần suất – nhận dạng vào xử lý số liệu địa
vật lý hàng không vùng đông Tuy Hòa
- Kết luận.
Luận văn là kết quả thực hiện chương trình cao học tại Khoa địa chất – trường Đại học Khoa
Học Tự Nhiên – ĐHQGHN dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Võ Thanh Quỳnh – trường Đại
học Khoa Học Tự Nhiên – ĐHQGHN.


1
, p
2
, p
3
…
Tất cả cá giá trị có thể của X sẽ tạo thành nhóm đầy đủ vì bao giờ trong kết quả của một phép
đo cúng sẽ xuất hiện một giá trị xi nào đó (biểu hiện nào đó của X); nghĩa là bao giờ cúng tồn
tại đẳng thức:
=1 (1.1)
Để mô tả các đại lượng ngẫu nhiên, người ta sử dụng công cụ toán học xác suất
thông qua hàm phân bố xác suất và các đặc trưng thống kê.
1.2.2. Hàm mật độ xác suất
Hàm mật độ xác suất có các tính chất sau:
(1.2)

(1.3) P(x
1
<X< x
2
)= (1.4)

Với P(x
1
<X< x
2
) là xác suất rơi khoảng (x

(1.7)
 Độ lệch trung bình bình phương = (1.8)
1.3. Các thuật toán nhận dạng
1.3.1. Mẫu chuẩn các đặc điểm đặc trƣng và sử dụng mẫu chuẩn trong nhận
dạng
Các mẫu hay đối tượng chuẩn là phần diện tích ở đó bằng các số liệu khoan và các số liệu địa
chất khác đã xác định được bản chất địa chất của từng đối tượng gây ra trường địa vật lý.
Một đối tượng chuẩn nào đó có phạm vi ứng dụng là giới hạn và nó phụ thuộc vào các yếu tố
sau:
 Đối tượng chuẩn phải có giá trị thông tin tin cậy theo mục tiêu tìm kiếm.
 Đối tượng chuẩn phải phù hợp với diện tích nghiên cứu.
 Mật độ lưới khảo sát các loại thông tin phải tương ứng với đối tượng
Dựa vào các giá trị trường quan sát được trên các đối tượng chuẩn người ta tiến hành
xác định các đặc trưng thống kê của trường cho từng đối tượng. Các đặc trưng này được sử
dụng tùy thuộc vào thuật toán nhận dạng áp dụng. Thường các đặc trưng bao gồm:
 Đường cong biến phân (hàm phân bố mật độ xác suất thực nghiệm).
 Kỳ vọng và phương sai của trường (tính thông qua đường cong biến phân).
1.3.2. Các thuật toán nhận dạng có mẫu chuẩn
- Phương pháp nhận dạng sử dụng toán logic.
- Phương pháp nhận dạng sử dụng phân tích hồi quy.
- Phương pháp kiểm định giả thuyết thống kê
1.3.3. Các thuật toán nhận dạng không có mẫu chuẩn
- Thuật toán kiểm chứng thống kê
- Thuật toán K trung bình Chƣơng 2 - HOÀN THIỆN VÀ MỞ RỘNG PHẠM VI ÁP DỤNG PHƢƠNG PHÁP
KHOẢNG CÁCH -TẦN SUẤT - NHẬN DẠNG TRONG XỬ LÝ SỐ LIỆU ĐỊA
VẬT LÝ MÁY BAY.
2.1. Các phƣơng pháp phân tích tài liệu địa vật lý máy bay trong nƣớc và trên

phân bố). Từ các đường cong biến phân xác định khoảng giá trị đặc trưng cho từng tham số.
Sau khi có được các khoảng giá trị đặc trưng, dùng nó làm “cửa sổ quét” để tạo ra các đơn vị
thông tin cho từng chủng loại thông tin, nếu nó nằm trong khoảng giá trị đặc trưng sẽ nhận
giá trị là 1, nằm ngoài sẽ nhận giá trị là 0. Bằng cách này sẽ chuyển được một ma trận thông
tin với các số liệu địa chất, địa vật lý bất kì về ma trận thông tin chuẩn theo yêu cầu của thuật
toán với các phần từ là các giá trị 1 hoặc 0.
b. Đánh giá lựa chọn tổ hợp thông tin
Việc đánh giá lựa chọn tổ hợp thông tin được tiến hành trên cơ sở vận dụng kết hợp cả 2
phương pháp theo cách như sau:
- Tiến hành phương pháp phân tích khoảng cách khái quát trên ma trận thông tin của 2 đối
tượng mẫu (quặng và không quặng) xác định tập {
2
i

}.
- Tiến hành phương pháp phân tích tần suất trên ma trận thông tin của đối tượng mẫu quặng
thông qua các giá trị Q
h
.
c. Phân tích đối sánh xác định các đối tượng đồng dạng
Các đối tượng cần đối sánh với đối tượng mẫu để xem nó có đồng dạng với đối tượng mẫu
hay không được thực hiện theo cách như sau:
- Tiến hành đánh giá lượng tin I
i
cho tất cả các tính chất của đối tượng đối sánh bằng phương
pháp phân tích tần suất và xác định được tập {I
i
}. Ở đây ma trận thông tin của đối tượng đối
sánh được xây dựng thông qua chính các khoảng giá trị đặc trưng của đối tượng mẫu với cách
làm như đã nêu.

tượng mẫu (quặng và không quặng) xác định tập {
2
i

}.
+ Tiến hành phương pháp phân tích tần suất trên ma trận thông tin của đối tượng mẫu quặng.
Đến đây ta không sắp xếp {
i
I
} theo thứ tự giảm dần của chính nó để được tập {
*
i
I
} mà sắp
xếp nó theo thứ tự của tập {
2*
i

} và gọi tập mới này là {J
i
}.
Tính tỉ trọng thông tin tương đối của h tính chất đầu theo tập {J
i
}, ta gọi nó là Q
h
. Khi đó Q
h

được tính:
%100

theo h có giá trị lớn nhất (
Q
h
h


2
2
max) nghĩa là tại
đó có sự phân chia (phân tách) rõ nhất giữa tập các thông tin độ tin cậy cao và tập các thông
tin độ tin cậy thấp. Trên đường cong Q
h
hoành độ h được xác định tại điểm có độ cong lớn
nhất.
Bước 3.
 Trường hợp biết trước đối tượng đối sánh.
Nội dung này đã được giải quyết ở phương pháp Khoảng cách-Tần suất-Nhận dạng hiện có.
 Trường hợp chưa biết trước đối tượng đối sánh.
Phân tích, tính toán chỉ số đồng dạng Q
*
h
cho tất cả các điểm trên các nút của của mạng lưới
đều đã được nội suy, trên toàn bộ diện tích vùng nghiên cứu. Nội dung này được thực hiện
như sau:
- Dùng các “cửa sổ quét” để xác định ranh giới diện tích của các đối tượng đối sánh. Các
“cửa sổ quét” có thể là các hình tròn, hình vuông, hình chữ nhật, hình elipxoid với các kích
thước và góc quay khác nhau. Các diện tích nằm trong cửa sổ quét được xem là các đối tượng
đối sánh, cần tiến hành xử lý, phân tích đối sánh, xác định mức độ đồng dạng của chúng so
với đối tượng mẫu thông qua chỉ số đồng dạng Q
*

án: phương án biết trước các đối tượng đối sánh và phương án chưa biết trước các đối tượng
đối sánh. Chương trình có tên gọi mới: chương trình QKCM. Chúng tôi đã tiến hành phân
tích thử nghiệm bằng chương trình phân tích mới trên tài liệu thực tế ở diện tích phần phía
đông vùng bay Tuy Hòa cho cả tài liệu từ và phổ gamma hàng không và thu được kết quả tốt,
phù hợp với các kết quả phân tích trước đó bằng tổ hợp của nhiều phương pháp nhận dạng
khác nhau.
Sơ đồ các bƣớc thực hiện chƣơng trình QKCM
2
thuộc phần phía đông của Đề án bay đo
từ-phổ gamma tỉ lệ 1:25.000 vùng Tuy Hòa do Xí nghiệp Địa vật lý Máy bay thực hiện năm
1988.
3.1. Lịch sử nghiên cứu đia chất – địa vật lý vùng đông Tuy Hòa
3.1.1. Lịch sử nghiên cứu Địa chất
So với các khu vực khác trong cả nước, khu vực Trung Trung Bộ nói chung, khu vực nghiên
cứu nói riêng công tác nghiên cứu địa chất được tiến hành chậm hơn. Công tác nghiên cứu
này được bắt đầu tiến hành theo hệ thống vào cuối những năm 20 của thế kỷ 20
3.1.2. Lịch sử nghiên cứu Địa vật lý
Cũng như công tác nghiên cứu địa chất, công tác điều tra địa vật lý khu vực Trung Trung Bộ,
trong đó có vùng nghiên cứu được tiến hành nghiên cứu khá muộn.
3.2. Đặc điểm địa chất và địa vật lý của vùng Đông Tuy Hòa
3.2.1. Đặc điểm địa lý, tự nhiên
a. Vị trí địa lý ,địa hình
Khu vực nghiên cứu thuộc Trung Trung Bộ thuộc phần lớn thuộc địa phận tỉnh Phú Yên,
được giới hạn từ 12 53’ -13 21’ vĩ độ 108 53’ -109 28’ kinh độ đông với tổng diện tích gần
3500km
2

b. Khí hậu, thủy văn
Khu vực nghiên cứu dặc trưng bởi điều kiện nhiệt phong phú
3.2.2. Đặc điểm địa chất
Khu vực nằm sát rìa phía Nam- Đông Nam của đới Kon Tum và là một một khối nâng bền
vững trong suốt Plaleozoi. Tuy nhiên, từ Plaleozoi muộn đến đệ tứ, vùng bị các hoạt động
của quá trình hoạt hóa magma kiến tạo xảy ra mạnh mẽ đã phá vỡ móng kết tinh. Phần lớn
diện tích của vùng lộ ra các magma xâm nhập của các phức hệ khác nhau. Một số diện tích bị
phủ bởi các thành tạo trầm tích phun trào có tuổi Carbon – Permen, triat trung, Kreta,
Kainozoi. Phần còn lại là các đá mỏng kết tinh còn sót lại.
3.2.3. Đặc điểm địa vật lý

bảo độ tin cậy.
STT
Số hiệu cụm
Cụm đã kiểm tra mặt đất
Kết quả đánh giá
1
21 2
28
*
T.V LOẠI 1
3
41
*
T.V LOẠI 1
4
52
*
T.V LOẠI 1
5
56
*
Ít triển vọng
6
90 7

2
19 3
24 4
39 5
60
*
T.V LOẠI 2
6
66 7
74
*
T.V LOẠI 2
8
87
*
T.V LOẠI 1
9
89

- Triển vọng loại B là các đới chưa được tiến hành kiểm tra mặt đất và các kết quả phân tích
nhận dạng theo các phương pháp đã tiến hành không hoàn toàn trùng nhau.
Căn cứ trên “Sơ đồ dự báo triển vọng khoáng sản” có thể thấy khoáng sản trong vùng biểu
hiện khá phong phú, đa dạng. Hình 3.8 – sơ đồ dự báo triển vọng khoáng sản vùng đông Tuy Hòa KẾT LUẬN
Trên cơ sở nghiên cứu tìm hiểu lý thuyết nhận dạng và một số phương pháp phân tích nhận
dạng đang được ứng dụng trong xử lý phân tích tài liệu địa vật lý ở nước ta hiện nay, Luận
Văn đã trình bày một cách tiếp cận mới giải quyết bài toán nhận dạng thông qua việc kết hợp
phương pháp phân tích khoảng cách khái quát theo thuật toán của Paguônôp và phương pháp
phân tích tần suất theo thuật toán Griffiths – Vinni trong đánh giá lựa chọn thông tin cũng
như trong phân tích đối sánh, xác định đối tượng đồng dạng. Trình bày những kết quả mới về
việc hoàn thiện và mở rộng phạm vi áp dụng của “ phương pháp khoảng cách – tần suất –
nhận dạng ” trong xử lý-phân tích các số liệu địa vật lý, đặc biệt là các số liệu phổ gamma
hàng không.
Các kết quả áp dụng phương pháp khoảng cách – tần suất – nhận dạng mới vào xử lý-phân
tích tài liệu thực tế vùng Đông Tuy Hòa đã góp phần làm sáng tỏ ý nghĩa khoa học và khả
năng áp dụng thực tế của phương pháp.
Sơ đồ dự báo triển vọng khoáng sản vùng Đông Tuy Hòa theo tài liệu địa vật lý hàng không
trên cơ sở áp dụng phương pháp phương pháp khoảng cách – tần suất – nhận dạng mới là
những kết quả mới, khách quan, góp phần làm sáng tỏ đặc điểm địa chất và triển vọng
khoáng sản của vùng.
References

12. Nguyễn Tài Thinh, Võ Thanh Quỳnh và n.n.k (1997). Áp dụng các phương pháp mới
trong xử lý, phân tích, biểu diễn và lưu trữ các tài liệu địa vật lý. Lưu trữ Cục Địa chất Việt
Nam. Hà Nội.
13. Phạm Tiến Thuận, Nguyễn Xuân Sơn, Võ Thanh Quỳnh, Nguyễn Đình Đạt (1996). Báo
cáo kết quả bay đo từ phổ gamma tỷ lệ 1/50.000 vùng Phan Thiết. Lưu trữ Cục Địa chất Việt
Nam. Hà Nội .
14. Phạm Tiến Thuận, Nguyễn Xuân Sơn, Võ Thanh Quỳnh, Nguyễn Văn Phùng (1994). Báo
cáo kết quả bay đo từ phổ gamma tỷ lệ 1/25.000 vùng Đà Lạt. Lưu trữ Cục Địa chất Việt
Nam. Hà Nội.

Tài liệu tiếng Anh:
15. Green A.A (November 1987). Leveling airborne gamma-radiation data using between-
channel correlation information, Geophysics, Vol.52, No11.
16. Grasty L., Glynn J.E., and Grant J.A (December 1985). The analysis of muntichannel
airborne gamma-ray spectra, Geophysics, Vol.50, No12.
17. Grasty R.L., Josanke, and Footes R.S (August 1979). Fields of veiw airborne gamma -
ray detectors, Geophysics, Vol.44, No 8.
18. Minty B.R.S (February 1992). Airborne gamma-ray spectrometric background estmation
using full spectrum anlysis, Geophysics, Vol.57, No 2.
19. Minty B.R.S., Morse M.P., Richardson L.M (1990). Portable calibration sources for
airborne gamma-ray spectrometers, Exploration Geophysics.
20. Tang Muoi, Vo Thanh Quynh. Estimation of the nature and perspective of the
aerogamma spectrum anomalics. Procesding of Second Conference of Geology of Indochina
11-13, November 1991, Hanoi, pp116 - 122.
21. Vo Thanh Quynh (3/1996). Enhancement of eddectiveness of extracting and using the
information in analysing and processing the airborne gamma-spectrometric data by using
new methods. International Workshop & Exhibition on Geophysics. Hanoi.