Συγκριτική μελέτη γεωηλεκτρικών διατάξεων μέτρησης βάσει μοντέλων προσομοίωσης = Comparative study of geoelectrical arrays through synthetic modells

Περίληψη

Η παρούσα εργασία είναι μια συγκριτική μελέτη της δυνατότητας απεικόνισης  διαφορετικών διατάξεων ηλεκτροδίων σε συνθετικά μοντέλα μέσω της επίλυσης του ευθέως και αντίστροφης γεωηλεκτρικού προβλήματος. Ο σκοπός της μελέτης είναι να προτείνει βέλτιστη διάταξη ηλεκτροδίων.
  Γενικά,  οι γεωηλεκτρικές γεωφυσικές τεχνικές προσπαθούν να βρούν την κατανομή της ηλεκτρικής αντίστασης στο υπέδαφος μεταβιβάζοντας ρεύμα και μετρώντας διαφορές δυναμικού. Τα αποτελέσματα των ηλεκτρικών διασκοπήσεων εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από την επιλογή της διάταξης ηλεκτροδίων με την οποία διεξάγεται η έρευνα. Η απαίτηση για την καλύτερη απεικόνιση της αντίστασης του υπεδάφους καθιστά τη μελέτη της βέλτιστης διάταξης ηλεκτροδίων σημαντική. Η διαδικασία που ακολουθήθηκε στην εργασία αυτή περιλαμβάνει τον υπολογισμό της απευθείας απόκρισης του μοντέλου για μια συγκεκριμένη διάταξη και ακολούθησε η αντιστροφή των παραγόμενων συνθετικών δεδομένων προκειμένου να γίνει σύγκριση του αρχικού μοντέλου με το προϊόν της αντιστροφής και να αποφασιστεί ποια διάταξη είναι καλύτερη.
  Στην παρούσα εργασία έγινε μελέτη της απόδοσης των διαφόρων διατάξεων ηλεκτροδίων σε οκτώ διαφορετικά μοντέλα που προσομοιώνουν απλές έως σύνθετες κατανομές της αντίστασης του υπεδάφους. Περαιτέρω προστέθηκε τυχαίος θόρυβος σε μερικές από τα δεδομένα, ενώ χρησιμοποιήθηκαν για ορισμένα μοντέλα διαφορετικοί τύποι αντιστροφής. Όλα τα μοντέλα ελέγχθηκαν για 5 διατάξεις και συγκεκριμένα για τις: διπόλου-διπόλου, τροποποιημένη πόλου πόλου, πολλαπλής βαθμίδας, συνδυασμός όλων και βέλτιστη διάταξη με βάση την ευαισθησία.
Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η βελτιστοποιημένη και η διάταξη διπόλου-διπόλου παράγουν
  κατά μέσο όρο τις καλύτερες αναπαραστάσεις του μοντέλου. Η διάταξη πλήρων δεδομένων παρουσιάζει πολύ καλά αποτελέσματα επίσης όμως η χρήση της συνεπάγεται πολλές μετρήσεις γεγονός που τη καθιστά λιγότερο πρακτική στην εφαρμογή της.

  This thesis is a comparative study of the performance of different electrodearraysto synthetic models through forward and inverse modelling. The aim of the study is to propose optimum electrode configurations.
  Generally, the geoelectrical geophysical techniques try to find the distribution of the electrical resistivity within the subsurface by injecting current and measuring potential differences. The results of electrical prospection depend up to a certain degree on the choice of the electrode array with which the survey is conducted. The requirement for better imaging of the subsurface resistivity makes the study of optimum electrode configurations important. The procedure involved calculation of the forward response of the model for a particular array and then the produced synthetic data are inverted in order to compare the original model to the product of the inversion and decide which array is better.  
  In this work we studied the performance of several electrode arrays to eight different subsurface models which simulate a variety of subsurface geoelectrical distributions. Some models are simple but others are more complex. Further random noise was added to some of the modelled data while different inversion schemes were used for some. All models were tested for 5 arrays namely: dipole-dipole, modified pole-pole, multiple gradient, combination of all and sensitivity based optimized.
  Results suggest that optimized and dipole-dipole arrays produced on average the best model reconstructions. Full combined array performed very well however it involves a very large amount of measurements so it is less practical to use.