JPS63262581A

JPS63262581A - 電磁界の同時ソースの効果の取得および分離の方法およびシステムならびに地震予知へのその応用

Info

Publication number: JPS63262581A
Application number: JP63087070A
Authority: JP
Inventors: シヤルル・ナビル; シモン・スピッツ; ジャン−ピエール・ロクロワ
Original assignee: Compagnie Generale de Geophysique SA
Current assignee: CGG SA
Priority date: 1987-04-09
Filing date: 1988-04-08
Publication date: 1988-10-28
Also published as: FR2613841A1; GR3003101T3; FR2613841B1; EP0286518B1; ATE69316T1; DE3865998D1; EP0286518A1; US4884030A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、電磁界の同時ソースの効果の取得および分
離の方法およびシステムに関するものである。

これは前兆となる電磁波信号が先行する地震の予知に特
に有用である。

しかしながら、この発明はこの応用に限定されるもので
はない。この発明はまた地中の構造および組成の研究に
も適用できる。

［従来の技術］地表で観察されるような時間またはパルスの関数として
電磁波ソースによって生成される電磁界の電気および磁
気成分はこの電磁界の影響下に置かれた媒体の電磁的特
性（導電度、透過度、導磁率等）に関係していることが
知られている。これらの特性は地中の性質に依存してい
る。このことから電磁界の観察から地中の構造および性
質の推理が長い間行われてきた。

地中の解析の応用の現在の分野は大地の一般的研究（地
球物理）、地層研究（鉱物および炭化水素）、および土
木工学に拡張される。

電磁界の電気および磁気成分の測定値の取得および処理
のための多くの方法がすでに提案されている。

［発明の解決すべき課題］しかしながら、一般に今日までに提案された方法は充分
に満足すべきものではない。

特に、取得および処理の主要な方法は他のソース（雑音
）による信号からデータソースに接続された有用な信号
を正確に分離することを許溶しない。それにも拘らず、
得られた結果（例えば地中の構造および組成の評価）は
処理された信号の品質に依存している。

この発明は、これらの不便を除去することを目的とする
。

［課題解決のための手段および作用］この発明によれば、電磁界の同時ソースの効果の取得お
よび分離のために登録手段に接続されたｎ個のピックア
ップのアレイを具備したシステムが提供され、それにお
いてアレイ当りのピックアップの最小数ｎが、Ｓを解析
されるべき同時ソースの数とするとき　２ｓ＋２に等し
い。

以下説明するように、そのような多数のピックアップの
使用はアレイの共分散マトリックスの斜めでない素子だ
けを使用して異なったソースを分離することを可能にす
る。

登録手段は同期的にピックアップから来るｎのトレース
を記憶する。

この発明による電磁界の同時ソースの効果の取得および
分離方法は、ｎ個のピックアップのアレイから来るｎの
トレースｇ、（ｔ）の登録を含み、その場合に、Ｓを調
査されるべき同時ソースの数とするとき　２ｓ＋２に等
しいかそれより大きくす＝　５− る。

この発明の有効な特徴によれば、この方法は、（ｉ）ア
クチブなソースの数Ｓの決定、（ｉｉ）各ソースの効果
の再構成、よりなる連続する段階−ズ（ｐｈａｓｅ　）を有してい
る。

この発明によれば、アクチブなソースの数の決定はイン
タースペクトルマトリックスの適正な優勢な値の数を決
定することによって行われることが好ましい。

上記の表示およびインタースペクトルマトリックスの構
成方法について以下詳細に説明する。

したがって、新しいソースの出現は新しい適切な優勢な
値の出現によって検出される。

さらに、この発明によれば、各ソースの効果の再構成は
、８個のピックアップ上の８個のソースのベクトルソース
を決定し、伝播オペレータにより他のピックアップ上のべ＝　６− クトルソースを決定する過程を有することが好ましい。

このようにして決定された方法は測定の瞬間における各
アクチブソースの効果の分離を可能にし、特に地震の予
知の電磁信号の識別を可能にする。

この発明のその他の特徴、目的、および効果は以下添附
図面を参照にした詳細な説明により明らかにされよう。

しかしながら、この発明は実施例に限定されるものでは
ない。

［実施例］第１図に示されたこの発明の１実施例のシステムは電磁
界に感応するｎ個のピックアップ１ａ乃至１ｅのアレイ
を備え′ている。電気および／または電磁ダイポールが
使用できる。多くの適当なピックアップ装置が当業者に
はよ（知られている。したがって、これらのピックアッ
プの構造については以下で詳細な説明をすることは省略
する。

アレイはｎ個の別々のピックアップの局部的アレイとし
て形成されることができる。

アレイはまたｎ個の局部的アレイから形成された地域的
アレイであることもてきる（地域的アレイの各局部的ア
レイは処理においては局部的アレイのピックアップとし
て考えられる）。

レジスタ２はｎ個のピックアップから来るｎ個のトレー
スを同期的に記憶する。トレースはそれから異なったソ
ースの効果の分離のために手段３によって処理される。

この発明によれば、ピックアップの数ｎは２ｓ＋２より
も大きく、ここでＳは研究すべきソースの数を表わす。

この装置は以下で説明する。

以下地震の予知に適用した場合のこの発明による電磁波
ソースの効果の取得および分離方法について説明する。

第２図に概略的に示されるように、その方法は、第１の
段階（ｐｈａｓｅ　）における例えば地震の切迫した出
現に連結されることができ、新しいソースの検出が行わ
れる新しいソースの出現を検出する（ステージ２０）た
めに登録の瞬間におけるアクチブな電磁波ソースの数の
発見（ステージ１０）と、新しいソースの検出されたと
きの第２の段階における新しいソースの時間特性を再構
成する（ステージ４０）ためのソースの分離（ステー・
ジ３０）とからなっている。

二つの連続する段階の動作について以下に正確に説明す
る。

新しいソースの出現の検出（第３図）この発明による方法は電磁界に感度を有するｎ個のピッ
クアップを使用し、観察期間Ｔ中のｎの時間トレースを
登録する（ステージ１１）ことを許容する。

トレースはこれらトレースのフーリエ変換ｇ　、ｙ（ｔ
）（Ｊ　：ｌ、２．・・・ｎ）およびｇＪ　（ω）によ
って示される。

それぞれ周波数ωＣに中心を有するｐのインターバルに
周波数フィールドを分割するとき登録されたｎ個のトレ
ースは次のようなｐのインタースペクトルマトリックス
γの算定（ステージ１２）を許容する。

ここでｉ＝１乃至ｎｌｊ＝１乃至ｎｌに＝１乃至ｍｌｍは考えている各インターバルｐにおける周波数の数を
表わし、ｇ＊は通常の表示法によるｇの共役複素数を表わし、ｆ　（ωＫ）はフィルタを表わす。

各インタースペクトルマトリックスγはｎＸｎのディメ
ンションを有している。

γ′がγ中に含まれた最大の方形マトリ・ソクスであり
、γの斜めの素子は何も含まれていないと仮定する。

周波数ωＣにおけるアクチブなソースの数はγ′の適切
な優勢な値の数によって与えられる。

もしも、インタースペクトルマトリックスγのディメン
ションｎが偶数であるとすれば、γ′はｎ／２　Ｘ　ｎ
／２のディメンションである。その時γ′は（ｎ／２−
１）の適切な優勢値を有する。

もしもＳのソースを決定しようとすれば、次のことが必
要である。

（２）ｎ／２−１≧Ｓ　または（３）ｎ≧２ｓ＋２反対に、もしも、インタースペクトルマトリックスγの
ディメンションｎが偶数でないならば、γ　′　は　［
（ｎ−１）／２　　コ　　Ｘ　　［（ｎ　　−１）　／
２　　］である。その時γ−は［（ｎ−１）／２コー１
の適切な優勢値を有する。

（４）　［（ｎ　−１）　／２コー１≧８１または（５
）ｎ≧２６＋３条件（３）により明らかに要約することができる上記の
式は識別されるべきソースの数にしたがって使用されな
ければならないピックアップの数ｎを与える。

前述のようにγ−の適切な優勢値の数の解析はアクチブ
なソースの数の決定を可能にする。γ′の適切な優勢値
の数の解析（ステージ２１）が新しいソースの出現を示
すとき（ステージ２２）、処理は第４図に概略的に示さ
れたこれらのソースの分離の第１フエーズに移る。

ソースの分離このフェーズの過程において、それぞれ観察時間Ｔによ
って特徴付られるＫの連続する観察ｇ、＋（ステージ３
１）が検討される。観察数にはソースの数Ｓよりも大き
い。このような観察のランクはｋと呼ばれる。

ｇＪ　（ω、ｋ）がランクにの観察中ピックアップｊ上
に登録されたトレースのパルスωにおけるフーリエ変換
であるとする。

次のような共分散マトリックスを構成する。

（６）ｒ’１ｊ（ω）−雷ｇ＋　（ω）　ｇｊ＊（ω）
ｉ−１乃至ｎおよびｊ−１乃至ｎである。

このマトリックスは次の形態に書くことができる。

（７）ｒｌｊ（ω）＝ＳαＳ＋ここで、ＳはディメンションｎＸｓのマトリックスであ
り、 αはディメンションｓＸｓのマトリックスであリ、Ｓ÷はマトリックスＳのハーミシアントランスポジショ
ンを表わす。

事実、観察ｋからピックアップｊに登録されたトレース
ｇ、（ω、ｋ）はパルスωにおいて次のように書くこと
ができる。

（８）ｇｊ（ω、ｋ）＝周ａ、（ω、　ｋ）　Ｓ、、（
ω）ここで、ａ　はソースεの複素振幅を示し、ε ＳＪＬはピックアップｊ上のソースεのベクトルソース
の成分を示し、すなわち言わばピックアップｊとピック
アップ１との間のソースεに対する伝達関数である。

とすると、マトリックスαは次の式により定められる。

一方マトリックスＳはソースＳ７．（ω）のマトリック
スであり、１乃至ｎの変数ｉと１乃至Ｓの変数εを有す
る。

ピックアップｊにおけるソースεに対応する信号を決定
するためにａ、（ω、ｋ）とＳ、６（ω）の決定をすれ
ばよい。

このためにこの発明では伝播オペレータＰの計算（ステ
ージ３３）を提案する。それはピックアップ上のＳのソ
ースの成分を知り、他のピックアップにおけるソースの
成分を自動的に決定することを許容する。

ディメンションｆｉＸＳのソースマトリックスＳは次の
ように記載することができる。

こでＳｏと８１とはディメンションＳＸＳの規則的なマ
トリックスであり、伝播マトリックスを表わすＰは（ｎ
−２ｓ）Ｘｓである。

同時に共分散マトリックスは次のように記載される。

ここで、Ｆｏと「２および　はＳＸＳのディメンション
であり、Ｑ＋とＲは５ｘ（ｎ−２ｓ）のディメンションであり、Ｆｌは（ｎ−２ｓ）　Ｘ　（ｎ　−２Ｓ）のディメンシ
ョンである。

また次のように書くこともできる。

（１３）　Ｉ”　−＝Ｓ１　ａ　Ｓ＋　および（１４）
　Ｒ＝Ｓｔ　αＳｏ　Ｐ＋　または、（１５）　Ｐ＋　
＝　ｒ　−−Ｉ　Ｒディメンション（ｎ−２ｓ）Ｘｓの伝播オペレータＰは
ｒ発生の斜めの項なしにマトリックスＦから計算される
こ〆ができる。

ベースマトリックスＳｏは所定のモデル（ステージ３４
）から受信された信号に近付くｓのピックアップ上の登
録されたトレースのベースが、或いは次の式により決定
される反転問題の解によるがのいずれかで決定される。

（１Ｂ）　Ｓ５．、＝　７：、、　Ｐ、、　ｓ　。

ここでに＝１　、２−　（ｎ　−２ｓ）。

各観察に対して項ａ、（ω、ｋ）が次のようにして計算
される。すなわち観察ｋに対してはピックアップｊにお
けるソースεに対応する信号が（１７）によって与えら
れる。

（１７）　　ｇｊ、　（ω、　　Ｉｃ）　＝ａ、Ｌ（ω
、　　ｋ）　　Ｓ　　　（ω）これから逆フーリエ変換
によってソースεの効果に対応する時間トレースが得ら
れる（ステージ４０）。

（１Ｂ）　ｇ、　（ｔ　、　　１　）　＝　Ｆ’　、［
ｇ、　（ω、ｋ）］各ソースの時間トレースの正確な知
識は例えば地震の前兆信号を構成するか否かを解析する
ために新しいソースの他のものの間から分離することを
可能にする（例えばギリシャの物理学者Ｐ　、　　Ｖ　
ａｒｏｔｓｏｓ　、　　Ｋ　、　　Ａ　Ｉｅｘｏｐｏｕ
ｌｏｓおよびＫ。

Ｎ　０ｍ１ｋｏｓによって与えられたモデル；文献Ｌａ
Ｒｅｃｈｅｒｃｈｅ　　ｎｏ、　１．７８　、１９８６
年６月、８３６頁）。

しかしながら、前に示したようにこの発明は地震の予知
に限定されるものではない。それはまた地中の構造や組
成の研究にも適用できることが認められる。この研究の
ために、新しいソースの出現を待たずにアクチブなソー
スの数が決定された後でソースｉａの分離フェーズが自
動的に行われる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、電磁波の同時のソースの効果の取得および分
離のためのこの発明の１実施例のシステムを概略的に示
し、第２図は、地震の予知のための新しい電磁波ソース
の取得および分離のためのこの発明の方法の一般的なフ
ローチャートを示し、第３図は、新しいソースの出現の
識別を可能にする方法の一般的なフローチャートを示し
、第４Ａ図および第４Ｂ図は、トレースを再構成するソ
ースの分離を可能にする方法の一般的なフローチャート
を示す。１ａ−１ｅ・・・ピックアップ、２・・・レジスタ、３
・・・処理装置。

Claims

【特許請求の範囲】（１）登録手段に接続されたｎ個のピックアップのアレ
イを具備する電磁界の同時ソースの効果の取得および分
離のためのシステムにおいて、ｓを解析されるべき同時
ソースの数として、アレイ当りのピックアップの最小数
ｎが２ｓ＋２に等しいことを特徴とする電磁界の同時ソ
ースの効果の取得および分離のためのシステム。（２）登録手段が同期的にピックアップから来るｎのト
レースを記憶する特許請求の範囲第１項記載のシステム
。（３）電磁界の同時ソースの効果の取得および分離の方
法において、ｎ個のピックアップのアレイから来るｎのトレースｇ（
ｔ）の登録を行ない、ｎは、ｓを調査されるべき同時ソ
ースの数として、２ｓ＋２以上であることを特徴とする
電磁界の同時ソースの効果の取得および分離の方法。（４）（ｉ）アクチブなソースの数ｓを決定し、（ｉｉ
）各ソースの効果を再構成する連続した段階を有するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の電磁界の同
時ソースの効果の分離方法。（５）アクチブなソースの数の決定は下記のインタース
ペクトルマトリックスの適切な優勢な値の数の決定によ
り行われることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載
の電磁界の同時ソースの効果の分離方法。記 γ＿ｉ＿ｊ＝Σ＿ω＿Ｋｆ（ω＿Ｋ）ｇ＿ｉ（ω＿Ｋ）
ｇ＿ｊ＊（ω＿Ｋ）（６）新しいソースの出現が新しい
適切な優勢な値の出現により検出されることを特徴とす
る特許請求の範囲第５項記載の方法。（７）各ソースの効果の再構成は、Ｋの観察を集積し、
ｓのピックアップ上のｓのソースに対するソースベクト
ルを決定し、伝播オペレータにより他のピックアップに
対するソースベクトルを決定る過程を有することを特徴
とする特許請求の範囲第３項乃至第６項のいずれか１項
記載の方法。（８）地震の予知に適用されることを特徴とする特許請
求の範囲第３項乃至第７項のいずれか１項記載の方法。