В работе излагаются законченные методы, алгоритмы и тщательно опробованные программы, написанные в кодах машины М-20 (БЭСМ-3М, БЭСМ-4, М-220), по основным этапам обработки и интерпретации гравиметрических данных. Рассматриваются следующие задачи обработки: первоначальная обработка рейсов, уравнивание сетей, вычисление аномальных значений силы тяжести, интерполяция значений функций, различного вида трансформации, устойчивое продолжение функций на плоскости нижнего полупространства и прямая задача гравиразведки. Получены оценки точности численных методов решения этих задач и даны рекомендации по выбору параметров счета. Указанные задачи составляют функциональную систему обработки данных гравиразведки, а ряд методов и программ может быть использован при обработке данных в других областях. Использование как отдельных методов и программ, так и всего их комплекса улучшает качество и достоверность информации, получаемой из геофизических наблюдений. Результаты расчетов на ЭВМ с помощью излагаемого комплекса увеличивают информативность геофизических материалов. Работа представляет методический интерес в области разработки математических методов обработки и интерпретации геофизических данных. Книга предназначена для геофизиков, работающих в производственных экспедициях, сотрудников научно-исследовательских институтов; она может быть использована студентами и аспирантами, интересующимися вопросами применения ЭВМ в разведочной геофизике.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие

Введение

Часть первая. Методы и алгоритмы решения гравиметрических задач

Глава I. Математическая постановка задачи обработки

Глава II. Первоначальная обработка и уравнивание гравиметрических измерений 1.Постановка задачи и алгоритм первоначальной обработки

2.Метод и алгоритм уравнивания гравиметрических измерений

Глава III. Вычисление аномальных значении силы тяжести

1.Перевод координат

2.Вычисление аномальных значений силы тяжести

Глава IV. Редуцирование гравиметрических измерений со сложного рельефа на плоскость относимости

1.Постановка задачи и численный метод решения

2.Оценка точности численного метода

3.Об алгоритме, реализующем динамические палетки в задачах гравиразведки

Глава V. Задачи интерполяции

1.Метод параболической интерполяции функции

2.Алгоритм обработки площадных геофизических наблюдений

3.Оценка точности и выбор параметров вычислительной схемы

Глава VI. Трансформации потенциальных полей

1.Численный метод трансформаций

2.Оценка точности вычислительной схемы и выбор параметров

Глава VII. Устойчивое продолжение аномальных потенциальных функций в область нижнего полупространства

1.Регуляризирующпй алгоритм задачи о продолжении потенциальных функций

2.Вычисление вторых вертикальных производных потенциала и их устойчивое продолжение в нижнее полупространство регуляризирующим алгоритмом

3.Сглаживание погрешностей исходной функции регуляризирующим алгоритмом

4.Возможности метода для решения некоторых обратных задач

Глава VIII. Численные методы решения прямой задачи гравиразведки

1.Постановка задачи и аппроксимациониые методы решения

2.Оценка точности аппроксимацнонного метода

Глава IX. Об использовании задач автоматизированной системы для интерпретации Глава X. О перспективах и проблемах развития систем обработки

Часть вторая. Основные сведения о программах н их использовании

Глава XI. Первоначальная обработка рейсов

1.Подготовка исходной информации

2.Счет на ЭВМ и обработка результатов

Глава XII. Уравнивание опорных сетей

1.Подготовка исходной информации

2.Счет и обработка результатов счета

Глава XIII. Вычисление аномальных значений силы тяжести и составление каталога пунктов

1.Подготовка исходной информации

2.Счет на ЭВМ и обработка результатов

Глава XIV. Редуцирование гравиметрических измерений со сложного рельефа на плоскость относимости

1.Подготовка исходной информации

2.Счет на ЭВМ

Глава XV. Интерполяция (восстановление исходной функции в узлах квадратной сети)

1.Подготовка исходной информации

2. Счет по программе интерполяции

3.Обработка результатов счета по программе интерполяции

Глава XVI. Трансформация потенциальных полей

1.Подготовка исходной информации к счету

2.Счет на ЭВМ и обработка результатов

Глава XVII. Устойчивое продолжение исходной функции на плоскости нижнего полупространства

1.Подготовка исходной информации

2.Счет на ЭВМ

Глава XVIII. Решение прямой задачи—вычисление V₂ на горизонтальную плоскость от аномальных тел типа контактной поверхности

1.Подготовка исходной информации

2.Счет на ЭВМ

Глава XIX. Система обработки

1.Описание вспомогательных программ

2.Описание стандартных программ

3. Описание программ подготовки исходных данных для тестов

Часть третья. Программы

1. Программа первоначальной обработки рейсов (ОсП1)

2. Программа уравнивания опорных сетей (ОсП2)

3. Программа вычислений аномальных значений силы тяжести и составления каталога гравиметрических пунктов (ОсПЗ)

4. Программа редуцирования гравиметрических измерении со сложного рельефа на плоскость относимости (ОсП4)

5. Программа интерполяции (ОсП5)

6. Программа трансформации потенциальных полей (ОсП7)

7. Программа устойчивого продолжения исходной функции на плоскости нижнего полупространства (ОсП8)

8. Программа решения прямой задачи гравиразведки (ОсП9)

9. Вспомогательная программа ВсП1.1

10. Вспомогательная программа ВсП1.2

11. Вспомогательная программа ВсП3

12. Вспомогательная программа ВсП8

13. Стандартная программа вычисления значений изолиний и координат изолиний (СП-0154)

14. Стандартная программа вычисления поправок за лунносолнечное притяжение (СП-0155)

15. Стандартная программа вычисления экваториальных координат Луны (СП-0156)

16. Стандартная программа вычисления экваториальных координат Солнца (СП-0157)

17. Стандартная программа формирования адресов команд по параметрам (СП-0160)

18. Стандартная программа печати матрицы чисел с десятичным переводом и нумерацией но строкам матрицы (СП-0161)

19. Программа подготовки исходных данных для теста к ОсП4

20. Программа подготовки точно заданных данных для тестов к ОсП5, ОсП7

21. Программа подготовки исходных данных, заданных с погрешностями, для теста к ОсП5

Список литературы

ПРЕДИСЛОВИЕ

Вычислительные центры, которые оснащаются ЭВМ среднего класса (БЭСМ-4 и др.), позволяют автоматизировать обработку и интерпретацию гравиметрических наблюдений. Высокое быстродействие и большая емкость памяти машин позволяют обработать по готовым программам всю исходную информацию, получаемую ежегодно гравиметрическими партиями на территории, обслуживаемой местным вычислительным центром (ВЦ). При обработке на ЭВМ по автоматизированной системе выдерживается точность обработки на всех этапах, резко улучшается качество, сокращается время обработки, увеличивается достоверность и повышается информативность материала. Процесс автоматизированной обработки гравиметрических наблюдений возможен при наличии математического обеспечения систем.

В целом автоматизация процесса обработки и интерпретации геофизических измерений стала возможной благодаря широкому внедрению ЭВМ и методов вычислений, начавшемуся в области гравиразведки в конце 50-х годов. В начальном периоде применения численных методов реализовывались отдельные наиболее трудоемкие операции, например такие, как вычисление поправок за рельеф местности и трансформации полей. Возможности этого направления далеко не исчерпаны ввиду сложности ряда задач, особенно задач интерпретации. Существенный вклад в развитие численных методов решения ряда задач обработки данных гравиразведки на ЭВМ внесли исследования В.Н. Страхова, С.В. Шалаева, М.А. Алексидзе, Г.И. Каратаева, Е.Г. Булаха, В.И. Шрайбмана, Р.Ф. Володарского, И.Г. Клушина, В. М. Березкина, В.И. Старостенко, В.А. Дядюры, Л. Т. Бережной, М.А. Телепина, М.И. Лапиной, О.А. Соловьева, В.И. Аронова, А.В. Цирульского, Л.А. Коваля, В.В. Ломтадзе, Л.Г. Перфильева и других авторов.

С каждым годом перед разведочной геофизикой возникают все более сложные и «тонкие» задачи. Прежде всего, это требует увеличения объемов работ и повышения точности съемки. Но обработка результатов измерений вручную приводит к резкому увеличению трудоемкости и значительной потере точности в процессе обработки. Тем самым снижаются возможность и эффективность решения обратных задач. Кроме того, в настоящее время ряд поисковых задач не может быть решен без таких приемов обработки (например, редуцирования, учета переменной плотности промежуточного слоя и ряда других), которые можно реализовать только на ЭВМ.

Начиная с середины 60-х годов усилия исследователей направлены на создание системы обработки в возможно более общем и полном виде. В нескольких трестах и экспедициях разработаны специализированные системы обработки: в тресте Днепрогеофизика на ЭВМ Минск-22 (Н.И. Бакланов, Н.Г. Мальмет, В.А. Ахметшин, JI.А. Настенко, А.Г. Швец, А.Г. Колмыков), в трестах Укргеофизразведка и Киевгеология (В.И. Старостенко, Р.Г. Бас, Г.С. Бутаков, В.Г. Козленко, В.А. Дядюра) и др.

В настоящей монографии излагается определенный этап исследований, проведенных авторами по созданию принципов построения автоматизированных систем и разработке их математического обеспечения, указываются перспективные пути решения важных для промышленности проблем развития этих систем в будущем.

В создании комплекса программ, составивших к настоящему времени математическое обеспечение системы обработки, принимал активное творческое участие до 1969 г. кандидат физ.-мат. наук В.Р. Мелихов, работавший над задачей продолжения потенциальных функций в нижнее полупространство, а также над некоторыми блоками программ трансформации и уравнивания гравиметрических сетей. Для настоящей монографии программа, реализующая задачу о продолжении потенциальных функций в нижнее полупространство, и ряд ранее опубликованных программ были переработаны с тем, чтобы они могли работать в комплексе с другими программами, образующими систему.

Авторы благодарят доктора технических наук Е.А. Мудрецову и кандидата физ.-мат. наук А.А. Корнейчука за ценные замечания по улучшению содержания настоящей монографии в процессе ее подготовки к изданию. Они также выражают глубокую признательность М.А. Фурсенко, JI.И. Румянцевой, П.П. Медведеву, Б.Л. Каплан, разработавшим несколько блоков, введенных в комплекс программ, составляющих математическое обеспечение системы. Приятно отметить, что в исследованиях, продолжавшихся семь лет и изложенных в данной монографии, принимало активное участие в период своей учебы в МГУ около пятидесяти студентов механико-математического факультета, из которых особенно проявили себя А. Горячев, В. Цветков, В. Сысоев, JI. Вальцифер, Г. Константинов, В. Буянов, И. Кочаева, Н. Стрелков, В. Генин, В. Зинин, Е. Ерешко, М. Бармин.

Авторы будут благодарны читателям за пожелания и замечания и просят направлять их по адресу: Москва, К-12, Третьяковский проезд, д. 1/19, изд-во «Недра».

формате PDF (4273Кб)