Наука и технологические разработки: статья

КОМПЛЕКСНАЯ МЕТОДИКА ОПИСАНИЯ И ФИЛЬТРАЦИИ ЭКЗОГЕННЫХ ЭФФЕКТОВ В ДАННЫХ МОНИТОРИНГА, УЧИТЫВАЮЩАЯ ВИД НАБЛЮДЕНИЙ И ДЕФЕКТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
А.В. ДЕЩЕРЕВСКИЙ
А.Я. СИДОРИН
Е.А. ФАТТАХОВ
Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН
Журнал: Наука и технологические разработки
Том: 98
Номер: 2
Год: 2019
Страницы: 25-60
УДК: 550.837.311 + 550.8.056
DOI: 10.21455/std2019.2-2
Ключевые слова: геофизический мониторинг, экзогенные эффекты, дефекты экспериментальных данных, фильтрация
Аннотация: Разработана универсальная методика высококачественной подготовки данных длительного мониторинга для их содержательной обработки и анализа. Показано, что применение этой методики является необходимым шагом при обработке любых данных длительного мониторинга в реальных условиях. Практическую значимость выполненной разработки существенно повышает то обстоятельство, что алгоритмы методики реализованы в виде программного продукта, доступного для широкого использования. В качестве экспериментальной основы для выполненной разработки использовались данные геоэлектрического мониторинга методом ВЭЗ с обеспечением возможности отслеживания вариаций удельного электрического сопротивления на разных глубинах, а также результаты режимных скважинных измерений сопротивления, электромагнитных, геоакустических и инклиномерических наблюдений. Предложены две модели описания сезонных вариаций электрического сопротивления горных пород в скважине в зоне обходной фильтрации плотины Чиркейской ГЭС в Дагестане: модель среднесезонных функций (ССФ), предполагающая строгое постоянство сезонного хода в разные годы, и адаптивная модель (АССФ), допускающая изменение амплитуды сезонных эффектов от года к году. Построены временные ряды данных, отфильтрованные от сезонных изменений. Комплексная методика описания и фильтрации сезонных эффектов в данных мониторинга успешно применена и для анализа данных наблюдений другими геофизическими методами, в частности при инклинометрическом, геоакустическом и электромагнитном мониторинге в разных регионах страны. Сделан вывод, что для точной оценки сезонного хода необходима специальная подготовка данных, учитывающая особенности ряда.
Список литературы: Абдулаев Ш.С.О., Алиев М.М., Идармачев Ш.Г. Некоторые результаты исследования деформации горных пород станцией “Георезистор” // Вестник Дагестанского научного центра РАН. 2008. № 30. С.16-21.

Абраменкова И.В., Круглов В.В. Методы восстановления пропусков в массивах данных // Программные продукты и системы. 2005. № 2. C.18-22.

Алешин И.М., Иванов С.Д., Корягин В.Н., Кузьмин Ю.О., Передерин Ф.В., Широков И.А., Фаттахов Е.А. Оперативная публикация данных наклономеров серии НШ на основе протокола SeedLink // Сейсмические приборы. 2017. Т. 53, № 3. C.31-41. https://doi.org/10.21455/si2017.3-3

Алиев И.А., Идармачев Ш.Г., Алиев М.М., Саидов О.А., Магомедов А.Г., Идармачев А.Ш. Комплексный анализ данных геофизических и геохимических исследований в сейсмоактивной области Дагестана // Труды Института геологии Дагестанского научного центра РАН. 2011. № 57. С.283-286.

Власов Ю.А., Гаврилов В.А., Денисенко В.П., Федористов О.В. Телеметрическая система сети комплексного геофизического мониторинга // Сейсмические приборы. 2008. Т. 44. № 2. С.32-38.

Гаврилов В.А. Воздействие переменных электромагнитных полей на геоакустические процессы (эмпирические закономерности и физические механизмы): Автореф. дис. … д-ра физ.-мат. наук / Ин-т физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. Петропавловск-Камчатский, 2017.

Гаврилов В.А., Дещеревский А.В., Полтавцева Е.В., Сидорин А.Я. Технологии предварительной обработки данных комплексного геофизического мониторинга и опыт их применения в системе геоакустических наблюдений на Камчатке // Сейсмические приборы. 2016. Т. 52, № 4. С.57-75. https://doi.org/10.21455/si2016.4-5

Грачев А.В. К восстановлению пропусков в экспериментальных данных // Вестн. ННГУ им. Н.И. Лобачевского. Сер. Радиофизика. 2004. Вып. 2. C. 15-23.

Грунин А.Г., Кузьмин Ю.О., Фаттахов Е.А. Проблемные вопросы проектирования геодинамических полигонов на месторождениях УВ // Маркшейдерский вестник. 2014. № 6. С. 24-31.

Дещеревский А.В., Сидорин А.Я. Некоторые вопросы методики оценки среднесезонных функций для геофизических данных. М.: ОИФЗ РАН, 1999. 40 с. ISBN: 5-201-926-3

Дещеревский А.В., Сидорин А.Я. Две модели сезонных вариаций геофизических полей // Физика Земли. 2000. № 6. С.14-25.

Дещеревский А.В., Сидорин А.Я. Оптимизация алгоритма расчета временных вариаций удельного сопротивления по данным режимных зондирований методом ВЭЗ для повышения точности и надежности результатов // Наука и технологические разработки. 2019. Т. 98, № 1. С.35-56. [Тематический выпуск “Методические аспекты применения электромагнитных методов в геофизических исследованиях”]. https://doi.org/10.21455/std2019.1-3

Дещеревский А.В., Журавлев В.И., Никольский А.Н., Сидорин А.Я. Технологии анализа геофизических временных рядов. Ч. 1. Требования к программе обработки // Сейсмические приборы. 2016а. Т. 52, № 1. С.61-82.

Дещеревский А.В., Журавлев В.И., Никольский А.Н., Сидорин А.Я. Технологии анализа геофизических временных рядов. Ч. 2. WinABD - пакет программ для сопровождения и анализа данных геофизического мониторинга // Сейсмические приборы. 2016б. Т. 52, № 3. С.50-80.

Дещеревский А.В., Журавлев В.И., Никольский А.Н., Сидорин А.Я. Проблемы анализа временных рядов с пропусками и методы их решения в программе WinABD // Геофизические процессы и биосфера. 2016в. Т. 15. № 3. С. 5-34. https://doi.org/10.1134/S0001433817070027

Дещеревский А.В., Журавлев В.И., Никольский А.Н., Сидорин А.Я. Программный пакет ABD - универсальный инструмент для анализа данных режимных наблюдений // Наука и технологические разработки. 2016г. Т. 95, № 4. С.35-48. [Темат. вып. “Импортозамещение в геофизике”. Ч. 2. Аппаратура и программное обеспечение]. https://doi.org/10.21455/std2016.4-6

Дещеревский А.В., Журавлев В.И., Никольский А.Н., Сидорин А.Я. Анализ ритмов в экспериментальных сигналах // Геофизические процессы и биосфера. 2017а. T. 16, № 2. С.55-73. https://doi.org/10.21455/GPB2017.2-2

Дещеревский А.В., Модин И.Н., Сидорин А.Я. Метод построения модели геоэлектрического разреза с учетом сезонных вариаций по данным многолетнего мониторинга методом ВЭЗ для поиска предвестников землетрясений // Сейсмические приборы. 2017б. Т. 53, № 4. C.61-80. https://doi.org/10.21455/si2017.4-5

Дещеревский А.В., Модин И.Н., Сидорин А.Я. Построение оптимальной модели геоэлектрического разреза по данным режимных ВЭЗ на примере центральной части Гармского полигона // Геофизические процессы и биосфера. 2018а. Т. 17, № 3. С.109-140. https://doi.org/10.21455/GPB2018.3-7

Дещеревский А.В., Модин И.Н., Сидорин А.Я. Сезонные вариации удельного электрического сопротивления в верхних слоях земной коры // Вопросы инженерной сейсмологии. 2018б. Т. 43, № 3. C.68-83. https://doi.org/10.21455/VIS2018.3-6

Дещеревский А.В., Идармачев Ш.Г., Марченко М.Н. Оценка сезонной вариации кажущегося сопротивления горных пород в скважине на плотине Чиркейской ГЭС со сдвигами по уровню и перерывами в рядах наблюдений // Тр. Ин-та геологии Дагестанского НЦ РАН. 2019. Вып. 78.

Злоба Е., Яцкив И. Статистические методы восстановления пропущенных данных // Computer Modelling & New Technologies. 2002. V. 6, N 1. P.51-61.

Идармачев Ш.Г., Арефьев С.С. Результаты дипольного электрического зондирования в районе Чиркейского водохранилища после его заполнения // Физика Земли. 2009. № 9. С. 75-85.

Идармачев Ш.Г., Идармачев И.Ш. Аппаратура для прецизионных измерений электрических параметров горных пород в скважине // Тр. Ин-та геологии Дагестанского НЦ РАН. 2018. № 2 (73). С.49-53.

Идармачев И.Ш., Дещеревский А.В., Марченко М.Н., Идармачев Ш.Г. Две модели сезонных вариаций кажущегося сопротивления пород в скважине в зоне обходной фильтрации Чиркейской ГЭС // Тр. Ин-та геологии Дагестанского НЦ РАН. 2019. Вып. 79.

Квятковская С.С., Кузьмин Ю.О., Никитин Р.С., Фаттахов Е.А. Анализ деформаций земной поверхности на Степновском подземном хранилище газа методами спутниковой и наземной геодезии // Вестник СГУГиТ. 2017. Т. 22 (3). С.16-32.

Кузьмин Ю.О. Актуальные проблемы идентификации результатов наблюдений в современной геодинамике // Физика Земли. 2014. № 5. С.51-64.

Кузьмин Ю.О., Дещеревский А.В., Фаттахов Е.А., Кузьмин Д.К., Казаков А.А., Аман Д.В. Инклинометрические наблюдения на месторождении им. Ю. Корчагина // Геофизические процессы и биосфера. 2018. Т. 53, № 3. С.31-41.

Литтл Р.Дж.А., Рубин Д.Б. Статистический анализ данных с пропусками. М.: Финансы и статистика, 1990. 336 c.

Сидорин А.Я. (ред.). Гармский геофизический полигон. М.: Наука, 1990. 240 с.

Сидорин А.Я. Предвестники землетрясений. М.: Наука, 1992. 192 с.

Фаттахов Е.А. Спектрально-временной анализ светодальномерных наблюдений на Камчатском и Ашхабадском геодинамических полигонах // Вестник СГУГиТ. 2017. Т. 22, № 4. С.5-17.

Gavrilov V., Bogomolov L., Morozova Yu., Storcheus A. Variations in geoacoustic emissions in a deep borehole and its correlation with seismicity // Ann. Geophys. 2008. V. 51, N 5/6. P.737-753.

Gavrilov V.A., Panteleev I.A., Ryabinin G.V., Morozova Yu.V. Modulating impact of electromagnetic radiation on geoacoustic emission of rocks // Russ. J. Earth Sci. 2013. V. 13. https://doi.org/10.2205/2013ES000527