Сейсморазведка как составная часть геолого-геофизической многомерной многопараметровой информационной системы

Известно, что в развитии человеческого общества по его организации, основному типу хозяйственной деятельности и основной решаемой задаче выделяют ряд ступеней: первобытно-общинное Þ рабовладельческое Þ феодальное Þ … Þ индустриальное Þ потребительское Þ информационное (современная ступень). Исключительная важность информационной составляющей понималась людьми всегда (Евангелие от Иоана начинается так:…Вначале было СЛОВО. Слово было у Бога. Слово было Бог. – т.е. информационноепонятие Слово приравнивается к созидательному понятию Бог).

В настоящее время роль информации стала главенствующей в человеческой деятельности. Возможности человечества таковы, что само его существование зависит от разумной эксплуатации природных ресурсов, Т.Е.: возникла необходимость создания геоинформационной системы (ГИС).

Геологическая среда (геосфера) – часть весьма сложной системы, которую представляет Земля как планета. Она находится в постоянном взаимодействии с другими средами (атмосфера, гидросфера, биосфера, ноосфера).

Пример: активизация и изменение современных геодинамических процессов (техногенные землетрясения) – взаимодействие геосферы и ноосферы.

Изучением геологической среды занимается геология – комплекс наук, имеющих общий предмет и разные методы. Цели этого изучения:

- накопление фундаментальных знаний (фундамент. аспект);

- поиск месторождений полезных ископаемых (прикладной аспект).

Каждая из наук имеет свои ограничения и поэтому геологическое знание есть продукт переработки данных всех геологических наук.

Т.О. геологию можно рассматривать как часть ГИС.

Геологическая информация существует во времени-пространстве и, следовательно, многомерна. При этом время понимается в широком смысле:

- абсолютное время вселенной;

- время развития Солнечной системы;

- глобальное время развития Земли;

- локальное время развития регионов;

- локальное время течения каких-либо физико-химических процессов и т.п.

Геологическое знание многопараметрово: для представления о геологическом строении какого-либо объема среды надо знать его литологические, физико-химические, стратиграфические, тектонические и т.п. характеристики

Геологические науки по взаимоотношению с объектом исследований можно разделить на:

~ контактные – изучающие объект непосредственно (например, минералогия);

~ неконтактные – изучающие объект опосредовано (например, морфометрия, аэрокосмическая геология и т.п.).

Геофизические методы исследований являются типичным примером неконтактных: изучаются не сами геологические объекты (зачастую это невозможно), а характер их воздействия на естественные и (или) искусственные физические поля. Опосредованность методов предполагает ограниченность результатов каждого и требует их комплексирования для компенсации ограничений.

Роль геофизических методов в геологии постоянно возрастает. Она особо велика при изучении глубинного строения. Поэтому можно говорить о геолого-геофизической системе знаний (геолого-геофизической информационной системе).

Геофизические знания, являясь частью геологической информационной системы должны быть многомерными и многопараметровыми (под параметрами понимаются характеристики физических полей и физические характеристики среды).

Сейсмические методы исследований в фундаментальном плане являются исключительными при изучении глубинных частей земной коры, мантии и ядра. Модель внутреннего строения Земли построена в основном по данным сейсмологии.

В прикладном аспекте сейсмические методы играют весьма важную роль (наиболее высокая точность и самый широкий диапазон глубин). Особо велико их значение при поисках месторождений нефти и газа.

Технологически геолого-геофизическая информационная система должна иметь в своей основе разветвленную базу знаний. Методы извлечения информации, реализуемые в ней, должны представлять собой единство детерминистского и статистического подходов. Роль компьютерных технологий уже в настоящее. время весьма велика и продолжает возрастать.

Сейсморазведка, как часть геолого-геофизической информационной системы, сыграла весьма важную роль во внедрении машинных (компьютерных) методов извлечения информации. Предпосылка этого – в весьма большом объеме и высокой плотности потока информации, несопоставимых ни с каким другим геофизическим методом (последнее потребовало перехода от анализа единичных измерений к анализу ансамблей сейсмических трасс – временных разрезов).

Формирование ансамблей, подавление помех, представление ансамблей в удобном для геологического истолкования виде составило предмет обработки сейсморазведочной информации. Обработка вначале развивалась в аналоговой форме, но по мере развития вычислительной техники стала исключительно компьютерной (в США, где развитие ЭВМ опережало другие страны, аналоговая обработка практически не существовала).

Глобальными достоинствами цифровой обработки являются:

~ универсальность по отношению к вычислительной технике;

~ лучшая переносимость алгоритмов обработки;

~ возможность использования физически нереализуемых процедур.

Недостатком является последовательное выполнение операций, присущее ЭВМ. Для преодоления его используется распараллеливание вычислительного процесса (система прерываний в ЭВМ и основанные на ней многозадачные системы обработки, многопроцессорные ЭВМ). Тем не менее, при реализации сложных алгоритмов ЭВМ уступают аналоговым машинам по производительности (оптическая фильтрация).

Компьютерное извлечение информации реализуется в виде комплексов программ обработки и целью данного курса будет ознакомление с принципами организации комплексов и основными алгоритмами обработки.

Внутри этой цели можно выделить следующие задачи:

1. Рассмотрение структуры сейсморазведочной информационной системы.

2. Рассмотрение комплексов программ эквидистантно кодированной информации.

3. Рассмотрение параметрической обработки.

Третья задача представляется важной, поскольку плотность потока информации в современной сейсморазведке во много раз превышает человеческие возможности по ее усвоению. Требуются кардинально новые подходы к представлению информации. Одним из таких подходов является параметрическая обработка. Элементы ее встречаются во многих комплексах, но систематически она реализована лишь в комплексах ЦМ РНП и SWAP (последний функционирует на ВЦ кафедры геофизики СГУ).

В лекционном курсе, рассчитанным на один семестр, не могут быть даже бегло рассмотрены проблемы обработки данных сейсморазведки во всех ее модификациях, поэтому упор сделан на наиболее употребительную, а именно – наземную сейсморазведку МОГТ-2D.

Контрольные вопросы.

1. Чем обусловлена необходимость создания геоинформационной системы (ГИС)?

2. Что представляет собой геология и каково её место в ГИС?

3. В чем состоит главная особенность геологической информации?

4. В чём состоит особенность геофизических методов изучения геологической среды?

5. В чём заключается особая роль сейсмических методов исследования в сопоставлении с другими геофизическими методами?

6. Почему сейсморазведка сыграла особую роль во внедрении компьютерных методов извлечения информации в геофизике?

7. В чём состоят основные достоинства и недостатки цифровой обработки информации?

8. Какова цель курса «Комплексы программ обработки сейсморазведочной информации»?

9. Какие основные задачи решаются в данном курсе?

10. Каковы предпосылки параметрической обработки сейсморазведочной информации?