НЕКОТОРЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОПТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСККХ ДАННЫХ
В.В.Алексеенко, А.А.Бовин, А.В.Зуевич
Рассматривается обработка картографических геолого-геофизических материалов на когерентной оптической установке. Приведены экспериментальные результаты оптической обработки геолого-геофизических данных по двум алгоритмам построение роз-диаграмм и оптическая фильтрация. Показано, что усовершенствование оптического метода построения роз-диаграмм позволяет обрабатывать большие объемы геолого
-геофизической информации в производственном режиме.
Применение оптических методов для обработки геолого-геофизической информации, как показывают последние достижения, является весьма продуктивным и перспективным направлением научных исследований /1,2/.
Одним из алгоритмов обработки графической информации является построение роз-диаграмм. Такой обработке подвергаются большинство геологических картографических материалов. В настоящее время известен оптический метод построения роз-диаграмм /3/ и в ряде публикаций сообщается об успешном опробовании этого метода на геологическом материале /4,5/. Однако, повсеместно операция построения роз-диаграмм до сих пор выполняется вручную, поскольку реализация идеи оптического метода в производственном масштабе нуждается в усовершенствовании и автоматизации.
С целью исследования возможностей усовершенствования оптического метода авторами разработана и изготовлена оптическая установка, осуществляющая построение роз-диаграмм.
На рис.1 приведена схема установки. Источником света служит
Рис.1. Схема оптической установки для автоматического построения роз-диаграмм.
Не-
Ne лазер (1). Луч лазера расширяется в расширителе пучка (2) и направляется на оптический транспарант (4), представляющий собой негативную микрофотокопию карты. Транспарант может перемещаться по горизонтали и вертикали с помощью микрометрических винтов. Для выделения исследуемого участка транспаранта перед ним установлено кадрирующее окно (3), представляющее собой две пары взаимноперпендикулярных шторок так, что размер сторон прямоугольного окна может изменяться. В фокальной плоскости объектива (5) формируется спектр Фурье от двумерной функции пропускании выделенного участка транспаранта. В спектральной плоскости помещен бинарный секторный фильтр (6), представляющий собой непрозрачный диск с симметричными секторными вырезами, угол раскрытия которых может изменяться в широких пределах. При вращении фильтра происходит последовательное выделение участков анализируемого спектра. Свет, проходящий через фильтр, концентрируется собирающей линзой (7) на фотокатоде ФЭУ (8). Сигнал с ФЭУ подается на усилитель (9) и затем в блок регистрации (10), представляющий собой самописец с круговой разверткой. Вращение фильтра синхронизировано с блоком регистрации с помощью блока синхронизации (11). Диаграммы регистрируются на бланках с полярной координатной сеткой.
Принцип работы установки основан на том, что существует прямо пропорциональная зависимость между суммарной длиной линий, простирающихся в каком-либо определенном направлении на выделенной участке транспаранта, интегральной интенсивностью оптического спектра, выделяемого фильтром, соответствующего этим линиям, фототоком ФЭУ и, наконец, отклонением пера самописца.
Оптимальные параметры узлов установки были определены в ходе многочисленных экспериментов с тестовыми материалами. Также были сформулированы требования к исходному материалу.
Отличие описываемой установки от известных установок заключается в том, что в ней имеется устройство для нормировки выходного сигнала с ФЭУ по амплитуде и, кроме того, весь исходный материал микрофильтруется на один фотокадр полностью, а исследуемые участки выполняются кадрирующим окном и устройством смещения транспаранта. Установка проста в обращении и характеризуется высокой производительностью (около 100 диаграмм в час). Такие характеристики системы позволяют использовать ее в производственном режиме /6/.
Методика построения роз-диаграммы с помощью когерентной оптической установки была опробована на хорошо изученном районе Украины. Построенные установкой роз-диаграммы по различным физическим полям выбранного района подтвердили расположение известных глубинных разломов, и таким образом, стал возможен переход к обработке по этой методике новых неисследованных районов Черного и Охотского морей. Авторами было обработано по описанной методике большое количество разнотипных геологических карт акваторий Черного и Охотского морей с целью изучения геологической структуры этих районов.
Геологическая интерпретация роз-диаграмм на решение следующих задач:
- выявление систем линеаментов (т.е.линейных элементов, характерных для строения земной коры) и изучение законов их распространения (в плане);
- разделение линеаментов по степени выраженности их в разрезе (т.е. по глубине).
Решение единым методом двух задач позволяет выявить те линеаменты, которые связаны с зонами глубинных разломов, и проследить их эволюцию по глубине.
Пример использования результатов оптической обработки по указанной методике приведен на рис.2. Следует заметить, что в отдельных случаях построение роз-диаграмм вручную проводилось ранее геологами, но лишь для карт, представленных в виде распределения отрезков прямых линий (карт линеаментов), в то время как карты в виде изолиний, а таких большинство, настолько сложны для ручной обработки, что геологи практически не применяют к ним этот метод. И только быстродействующий метод позволил геологам выполнить вышеизложенную работу и, фактически, впервые обработать комплекс геологических материалов по такой методике. Кроме изложенного алгоритма, весьма полезным для обработки геологической информации является хорошо известный и достаточно распространенный алгоритм фильтрации. Очень мало работ посвящено оптической фильтрации геологического картографического материала /2,5
,7/. Однако, как показывает накопленный в этом плане опыт, оптическая фильтрация секторным фильтром разнообразных карт и схем позволяет быстро и однозначно получать системы линеаментов заданного одновременно по всей площади исследуемого материала, что является важной информацией для дальнейшей геологической обработки.
Авторами была собрана установка оптической фильтрации, на которой были обработаны различные картографические материалы, Оптическая часть установки была собрана по схеме двойного преобразования Фурье. Для фильтрации по направлению использовался описанный ранее бинарный секторный фильтр. Регистрация результатов фильтрации производилась ни фотопленку фотоаппаратом без объектива. Зеркальное устройство фотоаппарата позволяло наблю-
дать результат фильтрации в реальном времени.
Примером такой обработки может служить оптическая фильтрация карты ΔТа магнитных аномалий Охотского моря (рис.3). Приведенные примеры оптической обработки геолого-геофизических построений еще раз убедительно доказывают, что применение оптических систем, даже в простейшем варианте, позволяет существенно увеличить информационную отдачу этих построений, ставить и решать принципиально новые задачи с одновременным, весьма значительным, увеличением производительности труда. Дальнейшее развитие этого направления связано с разработкой алгоритмов оптической обработки с применением оптоэлектроники, новых реверсивных сред, а также некоторых голографических методов.
Л и т е р а т у р а
1. О.А.Потапов. Оптическая обработка геофизической и геологической информации, М., "Недра", 1977.
2. О.А.Потапов, Н.Ф.Федулов, О.В.Черняк. Разведочная геофизика, "Недра", М., 85, 56, 1979.
3. A.Fontanel, G.Grau. Institut Francais du Petrole L'onde Electrique, 48, N492, 1968.
4. P.R.Harnet, M.E.Barnett. Trаns. Inst. Mining and Met., В 86, В 102, 1977.
5. З.Г.Ефимова, В.Б.Комаров, Б.Н.Можаев, Д.А.Янтуш. В сб. "Исследование природной среды космическими средствами, Геология и геоморфология". т.5, 261, ВИНИТИ, 1976.
6. В.В.Алекоеенко, А.А.Бовин, Э.М.Головачев, А.В.Зуевич, В.И.Кара, Б.В.Сенин. Тезисы 1-й научно-технической конференции молодых специалистов ВПО "Каспморнефтегазопром" по вопросам освоения морских нефтегазовых меоторождений, Баку, 26, 1979.
7. H.H.Arsenault, M.K.Sequin,
Н.Вrоssеаu. Appl.Opt., 13, N 5, 1013, 1974.
