МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Московский государственный горный университет»

Кафедра физико-технического контроля процессов

горного производства

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по методической работе и качеству образования В. Л. Петров «» _2011 г.

РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

ДС.Ф.04. ОБРАБОТКА И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ

ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

И НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

Направление подготовки 130400 «Горное дело»

Специальность «Физические процессы горного или нефтегазового производства»

Форма обучения:

очная Москва

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью изучения дисциплины является получение студентами знаний в области обработки и интерпретации результатов геофизических исследований и неразрушающего контроля, проводимых на горных предприятиях.

Основные задачи дисциплины:

- ознакомление с математическими основами и программными алгоритмами обработки результатов геофизических исследований и неразрушающего контроля;

- получение навыков работы с современным программным обеспечением, используемым для обработки результатов;

- ознакомление с методами интерпретации результатов геофизических измерений и неразрушающего контроля.

2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ

ДИСЦИПЛИНЫ

В процессе изучения дисциплины студенты осваивают основные понятия и методы математической статистики, используемой в задачах обработки геофизических данных, методы получения статистических оценок экспериментальных результатов и статистической проверки гипотез; элементы корреляционно-регрессионного анализа; способы интерполяции и аппроксимации данных; статистические характеристики случайных процессов и пути их использования для описания и изучения геофизических полей;

основы дисперсионного и факторного анализа геофизических данных; основы спектрального и корреляционного анализа геофизических сигналов; методы линейной фильтрации геофизических полей. У студентов формируются навыки применения полученных знаний для решения практических задач преобразования, фильтрации и анализа сигналов геофизической информации с целью их разделения и выделения на фоне помех, а также задач обработки и интерпретации этих сигналов с целью количественной оценки геометрических параметров источников геофизических аномалий. Студенты овладевают методами обработки и интерпретации результатов геофизических исследований с использованием компьютерной техники.

Изучение дисциплины базируется на знаниях, получаемых студентами в таких предметах, как математика, физика, информатика, измерения в физическом эксперименте, средства передачи и обработки информации.

3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ

Вид учебной работы Всего часов Семестры Общая трудоемкость дисциплины Аудиторные занятия 68 Лекции 51 Практические занятия (ПЗ) 17 Семинары (С) – – Лабораторные работы (ЛР) – И (или) другие виды аудиторных занятий – – Самостоятельная работа Курсовой проект (работа) Курсовая работа Расчетно-графические работы – – Реферат – – И (или) другие виды самостоятельной рабо- ты Вид итогового контроля (зачет, экзамен) зачет

4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий № Раздел дисциплины Лек- ПЗ ЛР п/п ции Введение 1. Статистический корреляционно-регрессионный ана- х х лиз. Интерполяция и аппроксимация геофизических данных 2. Статистические характеристики случайных процес- х х сов и их использование для описания и изучения геофизических полей 3. Дисперсионный, факторный и компонентный анализ х х геофизических данных 4. Спектральный анализ геофизических сигналов х х 5. Выделение геофизических сигналов (аномалий) на х х 6. Способы выделения геофизических сигналов (ано- х х малий) на основе проверки статистических гипотез 7. Основы интерпретации данных геофизических ме- х х тодов исследования

ВВЕДЕНИЕ

Понятие геофизической информации. Цели и задачи обработки геофизических данных и ее влияние на объем и качество полезной информации о массиве и протекающих в нем процессах. Два подхода к обработке и интерпретации результатов геофизических исследований: детерминированный и вероятностно-статистический. Основные этапы в развитии методов обработки геофизической информации. Цели, основные задачи, содержание и структура дисциплины, ее взаимосвязь с другими дисциплинами. Роль и место дисциплины в формировании специалиста в области горной геофизики.

Раздел I. СТАТИСТИЧЕСКИЙ КОРРЕЛЯЦИОННОРЕГРЕССИОННЫЙ АНАЛИЗ. ИНТЕРПОЛЯЦИЯ И АППРОКСИМАЦИЯ

ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ДАННЫХ

Корреляция. Регрессия. Выборочные кривые регрессии. Виды регрессий и их применение. Корреляционные методы преобразования геофизических аномалий. Аппроксимация геофизической информации. Интерполяция полиномиальная и системой гармонических функций. Сглаживание.

Раздел 2. СТАТИСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЛУЧАЙНЫХ

ПРОЦЕССОВ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ ОПИСАНИЯ И ИЗУЧЕНИЯ

ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ

Определение и основные характеристики случайных процессов.

Усреднение по времени и эргодические случайные процессы. Автокорреляционная функция и ее применение. Взаимно-корреляционная функция и ее применение. Двумерные корреляционные функции. Спектральные характеристики случайных процессов. Оценки математического ожидания, среднего квадрата, дисперсии, корреляционных функций и энергетического спектра случайных процессов. Инструментальный анализ случайных процессов.

Раздел З. ДИСПЕРСИОННЫЙ, ФАКТОРНЫЙ И КОМПОНЕНТНЫЙ

АНАЛИЗ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ДАННЫХ

Задачи и идея дисперсионного анализа. Однофакторный дисперсионный анализ. Двухфакторный дисперсионный анализ. Ранговый метод. Применение дисперсионного анализа для изучения тренда. Основные понятия факторного и компонентного анализов. Применения факторного и компонентного анализов, разделение поля на ортогональные составляющие, интерполяция и фильтрация наблюденных полей, классификация геологических объектов по комплексу геофизических признаков, планирование эксперимента.

СИГНАЛОВ

Сущность спектрального анализа и его место в задачах обработки геофизических данных. Спектры дискретных и непрерывных сигналов.

Спектры - амплитудный, фазовый, энергетический. Преобразование Фурье.

Алгоритм быстрого преобразования Фурье. Дискретизация непрерывных сигналов. Прямая и обратная теоремы Котельникова. Спектры случайного процесса. Особенности применения спектрального анализа при обработке геофизических данных.

(АНОМАЛИЙ) НА ФОНЕ ПОМЕХ

Понятия сигнала (аномалии) и помехи. Математическая модель поля.

Нормальное поле. Локальная и фоновая аномалии. Понятие о линейной фильтрации. Характеристики и виды линейных фильтров. Принципы построения Фильтров. Фильтры Баттерворта. Фильтры Чебышева. Двумерные линейные фильтры. Понятие об оптимальных и неоптимальных фильтрах.

Критерии оптимальности фильтров. Фильтр Колмогорова-Винера и его использование для выделения геофизических аномалий. Обратная фильтрация. Согласованный фильтр. Энергетический Фильтр.

Раздел 6. СПОСОБЫ ВЫДЕЛЕНИЯ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

(АНОМАЛИЙ) НА ОСНОВЕ ПРОВЕРКИ СТАТИСТИЧЕСКИХ ГИПОТЕЗ

Критерии принятия статистических решений при выделении геофизических сигналов. Понятия статистической гипотезы» функции правдоподобия» порога принятия решения, ошибок первого и второго рода» вероятности правильного обнаружения. Критерии минимального риска, идеального наблюдателя, максимального правдоподобия, минимакса, Неймана-Пирсона и Вальда. Надежность обнаружения сигнала. Обнаружение заданных по форме сигналов с помощью способа вероятностей. Сущность и алгоритм способа межпрофильной корреляции аномалий.

ГЕОФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

Задачи интерпретации данных в горной геофизике. Интерпретация данных электромагнитных зондировании: общая характеристика, особенности и алгоритм; качественная интерпретация, графоаналитические методы интерпретации; палеточные методы интерпретации. Интерпретация данных электромагнитного профилирования: принципы интерпретации; особенности применения вероятносто-статистических методов для выявления слабых аномалий, количественная интерпретация данных. Особенности интерпретации данных подземных и скважинных электромагнитных методов. Интерпретация сейсмических данных: предварительная обработка; модели сред, используемые при интерпретации; интерпретация годографов преломленных волн; интерпретация данных непродольного профилирования для одной преломляющей границы, интерпретация годографов для неоднородно-слоистых сред, интерпретация данных МОВ; интерпретация записей поверхностных волн. Интерпретация данных скважинных сейсмических продольных и вертикальных наблюдений; интерпретация данных сейсмического просвечивания и акустического каротажа. Интерпретация данных магнитометрии. Интерпретация данных гравиметрии. Интерпретация данных термометрии. Интерпретация данных ядерно-физических методов исследований.

5. ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ

Выполнение лабораторных работ не предусмотрено.

№ № раздела Наименование практических занятий пп дисциплины 1 1 Установление тесноты корреляционной связи измеренных параметров 2 1 Построение уравнений регрессии по данным геофизических измерений 3 1 Интерполяция и аппроксимация геофизических данных 4 2 Применение статистических характеристик для изучения геофизических полей 5 3 Решение геофизических задач с использованием дисперсионного анализа 6 3 Решение геофизических задач о использованием факторного и компонентного анализа 7 4 Применение спектрального анализа при обработке 9 5 Выделение геофизических аномалий с помощью пп дисциплины 10 6 Выделение геофизичесиих аномалия на основе проверки статистических гипотез 11 7 Интерпретация геофизических данных графоаналитическими методами 13 7 Интерпретация данных скважинных акустических

6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

а) основная литература:

1. Геофизика: учебник / Под ред. Хмелевского В.К. – М.: КД, 2009. – 320 с.

2. Воскресенский Ю.Н. Полевая геофизика – М.: Недра, 2010. – 488 с.

3. Боганик Г.Н, Гурвич И.И. Сейсморазведка: учебник для ВУЗов – Тверь.: Издательство АИС, 2006. 744 с.

4. Средства обработки и интепретации результатов геофизических исследований и неразрушающего контроля/А. С. Вознесенский, И. Б. Семенов, Р. Шеперс, А. Томани-М.: МГГУ, 2000.-106 с.

5. Клюев В.В. Неразрушающий контроль. Том 1. Визуальный и измерительный контроль. – М.: Машиностроение, 2008.

6. Клюев В.В. Неразрушающий контроль. Том 2. Контроль герметичности и Вихретоковый контроль. – М.: Машиностроение, 2003.

7. Ермолов И.Н., Ланге Ю.В. Справочник. Неразрушающий контроль.

Том 3. Ультразвуковой контроль. – М.: Машиностроение, 2004.

8. Никитин А. А. Теоретические основы обработки геофизической информации. Учебник для вузов. - М.: Недра, 1996.

9. Ляховицкий Ф. М., Хмелевский В. К., Яценко З. Г. Инженерная геофизика-М.: Недра, б) дополнительная литература:

1. Ямщиков В. С., Сидоров Е. Е.. Вознесенский А. С. Прогноз и контроль процессов горного производства:Учебное пособие.Часть I.-М.: МГИ, 1986.- 88 с.

2. Вознесенский А. С. Средства передачи и обработки измерительной информации:Учебное пособие.-М.:Изд. МГГУ, 1999.-263 с.

3. Троян В. Н. Статистические методы обработки сейсмической информации при исследовании сложных сред.- М.: Недра, 1982.

4. Никитин А. А. Статистические методы выделения геофизических аномалий.- М.: Недра, 1979.

5. Сегаль С. Г., Шкуратник В. Л. Основы статистической обработки информации при контроле свойств и состояния горных пород. Учебное пособие. - М.: МГИ, 1977.

6. А. А. Решетов, А. К. Аракелян ; под ред. А. К. Аракеляна. Неразрушающий контроль и техническая диагностика энергетических объектов:

учебное пособие. – Издательство Чувашского университета, 2010. – 469 с.

7. Урупов А.К. Основы трёхмерной сейсморазведки. – М.: Нефть и газ, 2004, 584 с.

6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины Программное обеспечение:

– программный пакет Statistica;

– программный пакет MathCad 14;

– программный пакет Surfer;

– программный пакет обработки результатов георадиолокационных изысканий Geoscan32.

1. http://prodav.narod.ru/ (Персональный сайт проф. Давыдова А.В. – Ураль-ский государственный горный университет). Проверено 21http://www.msu.ru/jubilee/geopres/gph.htm (сайт кафедры «Геофизических методов исследований земной коры» МГУ). Проверено 21http://geophys.geol.msu.ru/STUDY/facultet/grav.htm (пособия по гравираз-ведке кафедры «Кафедра геофизических методов исследований земной ко-ры» МГУ). Проверено 21-03-2011.

4. http://lserv.deg.gubkin.ru/mod/resource/view.php?id=1363 (пособия по сейс-моразведке кафедры «Разведочной геофизики» РГУ нефти и 5. http://elibrary.ru (Научная электронная библиотека России). Проверенно: 21-03-2011.

1. «Горный информационно-аналитический бюллетень»

2. «Каротажник»

3. «Технологии сейсморазведки»

4. «Геофизика»

5. «Дефектоскопия»

6. «Геология и геофизика»

7. «Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений»

7. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОСВОЕНИЯ

ДИСЦИПЛИНЫ

Специализированная лаборатория, учебный компьютерный зал.

Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования подготовки дипломированных специалистов по направлению 130400 по специальности 130401 "Физические процессы горного или нефтегазового производства".

Программу составили