KR100945362B1 - 전자탐사장치, 전자탐사방법 및 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스몰 루프 코일로 지하를 전자탐사할 때, 오프셋 오차를 용이하고 높은 정밀도로 처리할 수 있는 전자탐사장치, 방법 및 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체를 제공하기 위한 것으로, 지하의 비저항 분포모델을 가정하여 이것을 기초로 자장강도를 계산하고, 이 계산된 자장강도와 실측한 자장강도를 비교하여, 그 차가 소정량 이하로 수렴할 때까지 비저항 분포모델의 갱신과 계산을 계속해서 지하의 비저항 분포를 산출하는 전자탐사장치, 방법 및 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체로서, 갱신된 비저항 분포모델에 기초하여 초기값 부근에서 선형화된 자장강도를 계산하여, 이 계산된 자장강도에 대하여 오프셋량을 추정하고, 실측한 자장강도와 갱신 전의 비저항 분포모델의 자장강도의 차를 계산하여, 이 차에 대하여 갱신된 비저항 분포모델의 자장강도와 오프셋량의 차가 소정량 내에 들어갈 때까지 비저항 분포모델의 갱신과 계산을 행하는 역해석수단을 구비한 것을 주요 특징으로 한다.

스몰 루프 코일, 전자탐사, 비저항 분포모델, 자장강도

Description

전자탐사장치, 전자탐사방법 및 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체{Electromagnetic exploration device, Electromagnetic exploration method and Computer-Readable Medium recording program }

본 발명은 전자유도작용을 이용하여 지중탐사를 행하고, 2차 자장의 측정값으로부터 지하의 비저항 분포를 높은 정밀도로 산출하는 전자탐사장치로서, 특히 1차 자장의 영향을 제외했을 때 잔류하는 오프셋 오차 등을 연산처리에 의해 용이하게 처리할 수 있는 전자탐사장치 및 그 전자탐사방법과 컴퓨터에 지하의 비저항 분포를 역해석시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체에 관한 것이다.

종래, 지중탐사법에는 EM법(Electromagnetic Method)이나 MT법(Magneto telluric Method) 등이 알려져 있다. EM법이란 지반에 대향시킨 송신측의 루프 코일에 교류를 흐르게 하여 1차 자장을 발생시키고, 이에 따라 지중에 발생하는 맴돌이전류에 의해 형성되는 2차 자장을 수신측에서 관측하고, 이로써 지반의 비저항 등을 측정하는 지중탐사방법이다.

이에 대하여, MT법은 지중에서 발생되는 전자유도현상에 의해 변동하는 전장과 자장을 지면에 접촉시킨 전극과 안테나로 관측하여 지반의 비저항 등을 측정하는 지중탐사방법이다. 모두 전자유도를 이용한 지중탐사법이지만, EM법은 지면에 전극을 박아 넣지 않는다. 또, MT법과 마찬가지로 전극을 박아 넣어 비저항 분포를 추정하는 것에 전기비저항 탐사법이 있다. 따라서, 측정이 용이하기 때문에, EM법은 지중(地中)의 비저항 분포를 추정하는 경우에 많이 이용되고 있다.

이와 같이 EM법에 의하면, 사람이 루프 코일을 갖고 이동하면 낮은 비용으로 손쉽게 공중에서 지중탐사를 행할 수 있다. 지형의 영향을 그다지 받지 않아 비저항 분포의 평면적인 확산과 심도방향의 변화를 용이하게 파악할 수 있기 때문에 3차원적인 탐사가 가능한 우수한 방법이다.

그러나, 사람이 손쉽게 지중탐사를 행할 수 있다는 장점이 있는 반면, 광범위한 지중탐사를 행하는 데에는 그다지 적합하지 않다. 이 때문에 헬리콥터로 루프 코일을 예항하는 다주파수형의 공중전자법(helicopterboren electromagnetic method)이 제안되어 있다. 이것은 공중에서 루프 코일에 교류전류를 흐르게 하고, 교류자장이 지중을 통과할 때에 발생되는 전자유도현상을 이용하여 지하의 비저항 분포를 구하는 것이다.

단, 이 공중전자법에 의한 데이타 처리와 해석은 다수의 각종 측정값의 데이타베이스의 작성, 측정 데이타와 위치 데이타의 통합, 측정 EM 성분(각 주파수에서의 동상성분 I, 이상성분 Q) 데이타의 상호 레벨을 조정하는 레벨링, 각 측정값의 확정, 비저항 계산, 마지막으로 해석의 순으로 행해진다. 이 중에서 레벨링은 비저항계산 해석 중에서 가장 어렵고 시간을 요하는 번거로운 일이다.

즉, 비저항을 계산하려면 2차 자장의 정확한 동상성분 I, 및 이상성분 Q가 필요한데, 종래부터 이 데이타의 0레벨을 조정하기 위한 결정적인 방법은 없다. 그 이유를 설명하면, EM법에서는 1차 자장(H_p)에 대한 2차 자장(H_s)의 비율 H_s/H_p를 I, Q로 분리하여 ppm단위로 측정하고 있다. 이 때문에, 도 2에 도시하는 바와 같이 H_p의 크기를 기지(旣知)로 하여 수신측에서 H_p를 소거(상쇄)하여 H_s만을 측정하고, 간접적으로 H_s/H_p를 구하는 방법을 취하고 있다.

도 2를 참조하여 설명하면(상세한 내용은 후술함), 송신코일의 가까이에 작은 버킹코일(수신코일과 반대로 감겨 직렬로 접속)을 설치하여 1차 자장의 영향을 상쇄하고, 2차 자장을 증폭하여 동상성분과 이상성분으로 나누어, 1차 자장에 대한 동상성분비 I(ppm)와 이상성분비 Q(ppm)를 측정하고 있다.

따라서, H_s/H_p의 값을 직접 측정하고 있는 것은 아니므로, 잔류 H_p에 의한 오프셋 오차 등의

H_p가 아무래도 남은 문제점이 된다. 따라서, 수신측의 1차 자장 (H_p)를 버킹코일로 상쇄한 후의 전위를 외관상의 0레벨(상대 0전위)로 하고 있다. 도 3에서는

H_p=(H_p-H

_p)에 상당한다. 여기에서 -H

는 상쇄하기 위한 자장이다.

이 오프셋 오차 등은 공장출하시에 초기설정되어 있으나, 예를 들어 온도나 지형 등, 장소가 바뀌면 많은 환경요인이 영향을 미쳐 일정한 값이 되지 않는다. 현장(온도, 지표로부터의 거리 등의 파라미터)에서 보정될 필요가 있다. 송신코일, 버킹코일, 수신코일의 상호 위치는 결정되어 있기 때문에 지표면으로부터의 2차 자장의 영향이 없어지는 높은 고도, 통상 예를 들어 10m 이상의 수목 등에 루프 코일 을 설치하여 보정하는 것이 최선의 방법으로 되어 있다. 단, 가까이에 이러한 수목 등이 존재할 때에만 가능한 방법이다. 그러나, 이 방법에서도 완전한 오차는 남는다. 요컨대, 결과적으로 현장에서 보정 가능한 오차와 피할 수 없는 오차가 있어 EM 방법의 문제점으로 되어 있다.

이러한 문제에 대처하기 위해 다음의 공중전자법의 레벨링에서의 드리프트 보정방법이 제안되었다(특허문헌 1 참조). 특허문헌 1의 드리프트 보정방법은 측정비행 전에 통상의 교정(오프셋 오차나 그 밖의 오차)을 행하고, 높은 고도에서 0레벨을 설정하고나서 조사대상지역 등의 평탄지를 선택하여 수직다점측정에 의한 드리프트 보정을 위한 데이타를 취득한다.

이어서, 통상의 측정비행을 행하여 조사 종료 후에 착륙하기 직전에 수직다점측정을 행한 동일 개소에서 동일 내용의 수직다점측정을 행하고, 데이타 처리시에 통상의 레벨링 방법을 이용하여 각각 0레벨을 설정하고, 실측값의 크기를 구하고, 측정비행 전후의 수직다점측정값의 각각에 대하여, 인버전(역해석)에 의해 교정시의 이득 및 위상오차에 의한 드리프트를 구하고, 드리프트 보정을 실시함으로써 정확한 응답값을 얻는 방법이다. 드리프트에는 측정 시스템의 오차나 잔류자장의 영향, 노이즈 부분이 있다.

인버전은 수직다점측정을 행한 지점의 지하가 수평다층구조로 이루어진다고 가정하고, 각 주파수마다의 드리프트 수와 수평다층구조 파라미터 수의 총계를 미지수로 하고, 수직다점측정에 의한 데이타 수가 상기 미지수의 총수를 상회하도록 하여 드리프트를 포함하는 전체 미지수를 최소 자승법으로 구하고 있다.

[특허문헌 1]

일본국 특허공개 제 2003-43157호 공보

이상 설명한 특허문헌 1의 드리프트 보정방법은 헬리콥터에 의한 대지고도 20m~150m의 연속적인 측정으로 데이타 수가 미지수의 총수를 상회했을 때 전체 미지수를 최소 자승법으로 푸는 다주파수형의 공중전자법(HEM)의 보정방법이며, 미지수를 선형의 최적화 문제로서 풀고 있다. 구체적으로는 다수의 미지변화량에 초기값을 부여하고 연산을 반복하여 최소의 해를 구하고 있다.

그러나, 대지고도 오차를 제외한 드리프트에서조차

,

,

,

등, 4개의 미지수를 가져 정보가 부족하기 때문에, 헬리콥터에 의한 대지고도 20m~150m의 연속적 측정을 행하여, 데이타 수가 미지수인 총수를 상회했을 때 전체 미지수를 최소 자승법으로 풀기 때문에, 연산량이 방대하고, 고능력의 계산기와, 또 비용이 무시되어도 되는 경우 등에 사용되는 탐사방법이다. 또, 보정시에 고도가 올라가면 응답값은 3승에 반비례하여 악화되므로, 데이타량이 증가하여 데이타의 오차는 상대적으로 커진다.

이에 대하여 사람이 루프 코일을 이동시키는 스몰 루프 코일식의 전자탐사방법에서는 간단하게 지중탐사가 가능하게 된다. 만일 이 스몰 루프 코일식의 전자탐사방법으로 오프셋 오차 등이 문제없이 처리되고 분석결과가 높은 정밀도이면, 앞으로 새로운 전자탐사방법의 길이 열릴 것이다.

따라서, 본 발명은 스몰 루프 코일로 지하를 전자탐사할 때, 2차 자장에 기초하여 지하의 비저항 분포를 높은 정밀도로 측정할 수 있고, 1차 자장의 영향을 제외할 때 잔류하는 오프셋 오차 등을 연산처리에 의해 용이하게 처리할 수 있는 전자탐사장치, 또한 2차 자장에 기초하여 지하의 비저항 분포를 높은 정밀도로 추정할 수 있고, 1차 자장의 영향을 제외할 때 잔류하는 오프셋 오차 등을 연산처리에 의해 용이하게 처리할 수 있는 전자탐사방법 및 비저항 분포를 높은 정밀도로 추정할 수 있고, 오프셋량의 처리를 용이하게 실행할 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해, 1차 자장을 형성하기 위한 송신코일이 설치된 자장발생부와, 상기 1차 자장에 의해 지중에 형성되는 2차 자장의 자장강도를 검출하는 수신코일이 설치된 자장검출부와, 상기 수신코일이 검출하는 자장강도로부터 상기 1차 자장의 기여분을 소거하기 위한 버킹코일을 구비하고, 지하의 비저항 분포모델을 기초로 자장강도를 계산하고, 이 계산된 자장강도와 상기 수신코일에 의해 실측한 자장강도를 비교하여, 이 2개의 자장강도의 차가 소정량 이내로 수렴할 때까지 비저항 분포모델의 갱신과 계산을 계속하는 연산장치를 포함하여 지하의 비저항 분포를 산출하는 전자탐사장치에 있어서,
상기 연산장치에서는, 갱신된 비저항 분포모델에 기초하여 초기값 부근에서 선형화된 자장강도를 계산하고, 이 계산된 자장강도에 대하여 기여분을 보정하기 위한 오프셋량을 추산하고, 실측한 자장강도와 갱신 전의 비저항 분포모델의 자장강도의 차를 계산하여, 이 차에 대하여 상기 갱신된 비저항 분포모델의 자장강도와 상기 오프셋량의 차가 소정량 이내로 수렴할 때까지 비저항 분포모델의 갱신과 계산이 수행되어, 미리 교정을 행하지 않고 비저항 분포를 역해석하는 것을 주요한 특징으로 한다.

또, 마찬가지로, 본 발명은 1차 자장을 형성하여, 그 1차 자장의 기여분을 소거하면서 지중에 형성되는 2차 자장의 자장강도를 실측하는 동시에, 지하의 비저항 분포모델에 기초하여 자장강도를 계산하고, 이 계산된 자장강도와 실측한 자장강도를 비교하여, 이 2개의 자장강도의 차가 소정량 이하로 수렴할 때까지 상기 비저항 분포모델의 갱신과 계산을 계속하여 지하의 비저항 분포를 산출하는 전자탐사방법에 있어서, 갱신된 비저항 분포모델에 기초하여 초기값 부근에서 선형화된 자장강도를 계산하여, 이 계산된 자장강도에 대하여 상기 1차 자장의 영향을 보정하기 위한 오프셋량을 추산하고, 실측한 자장강도와 갱신 전의 비저항 분포모델의 자장강도의 차를 계산하여, 이 차에 대하여 상기 갱신된 비저항 분포모델의 자장강도와 상기 오프셋량의 차가 소정량 이내로 수렴할 때까지 비저항 분포모델의 갱신과 계산을 수행하여, 미리 교정을 행하지 않고 비저항 분포를 역해석하는 것을 주요한 특징으로 한다.

또, 본 발명의 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터에, 실측한 자장강도와 갱신 전의 비저항 분포모델의 자장강도의 차를 계산하는 제 1 단계와, 갱신된 비저항 분포의 라플라시안을 계산하여 1차 자장의 영향을 보정하기 위한 오프셋량을 추산하는 제 2 단계와, 갱신된 비저항 분포모델의 자장강도에 대하여 자코비안을 계산하고, 상기 오프셋량의 영향도를 조정계수로 조정하여, 실측한 자장강도와 갱신 전의 비저항 분포모델의 자장강도의 차와의 관련지음을 행하는 행렬을 취득하는 제 3 단계와, 상기 행렬을 QR 분해하여 상기 비저항 분포의 변화분과 상기 오프셋량을 얻는 제 4 단계와, 상기 비저항 분포의 변화분과 상기 오프셋량이 각각 소정량 이내로 수렴할 때까지 비저항 분포모델을 갱신하고, 계산을 반복하는 제 5 단계를 실행시키는 것을 주요한 특징으로 한다.

본 발명의 전자탐사장치에 의하면, 스몰 루프 코일로 지하를 전자탐사할 때, 2차 자장에 기초하여 지하의 비저항 분포를 높은 정밀도로 산출할 수 있고, 1차 자장의 영향을 제외할 때 잔류하는 오프셋 오차 등을 연산처리에 의해 용이하게 처리할 수 있다.

또, 본 발명의 전자탐사방법에 의하면, 스몰 루프 코일로 지하를 전자탐사할 때, 2차 자장에 기초하여 지하의 비저항 분포를 높은 정밀도로 산출할 수 있고, 1차 자장의 영향을 제외할 때 잔류하는 오프셋 오차 등을 연산처리에 의해 용이하게 처리할 수 있다.

또, 본 발명의 프로그램에 의하면, 지하의 비저항 분포를 높은 정밀도로 산출할 수 있고, 오프셋량의 처리를 용이하게 실행할 수 있다.

본 발명의 제 1 형태는 1차 자장을 형성하기 위한 송신코일이 설치된 자장발생부와, 상기 1차 자장에 의해 지중에 형성되는 2차 자장의 자장강도를 검출하는 수신코일이 설치된 자장검출부와, 상기 수신코일이 검출하는 자장강도로부터 상기 1차 자장의 기여분을 소거하기 위한 버킹코일을 구비하고, 지하의 비저항 분포모델을 기초로 자장강도를 계산하고, 이 계산된 자장강도와 상기 수신코일에 의해 실측한 자장강도를 비교하여, 이 2개의 자장강도의 차가 소정량 이내로 수렴할 때까지 비저항 분포모델의 갱신과 계산을 계속하는 연산장치를 포함하여 지하의 비저항 분포를 산출하는 전자탐사장치에 있어서, 상기 연산장치에서는, 갱신된 비저항 분포모델에 기초하여 초기값 부근에서 선형화된 자장강도를 계산하고, 이 계산된 자장강도에 대하여 기여분을 보정하기 위한 오프셋량을 추산하고, 실측한 자장강도와 갱신 전의 비저항 분포모델의 자장강도의 차를 계산하여, 이 차에 대하여 상기 갱신된 비저항 분포모델의 자장강도와 상기 오프셋량의 차가 소정량 이내로 수렴할 때까지 비저항 분포모델의 갱신과 계산이 수행되어, 미리 교정을 행하지 않고 비저항 분포를 역해석하는 것을 특징으로 하는 전자탐사장치이다.
이 구성에 의해 스몰 루프 코일로 지하를 전자탐사할 때 2차 자장에 기초하여 지하의 비저항 분포를 높은 정밀도로 산출할 수 있고, 1차 자장의 영향을 제외할 때 잔류하는 오프셋 오차 등을 연산처리에 의해 용이하게 처리할 수 있다.

본 발명의 제 2 형태는 제 1 형태에 종속하는 형태로서, 상기 수신코일의 고도를 바꾸어 2위치 이상에서 자장강도를 검출했을때, 상기 연산장치가 이 검출된 2위치 이상의 자장강도를 독립된 대등한 자장강도로 통합하는 동시에, 그 자장강도에 대하여 독립된 오프셋량을 추산하는 것을 특징으로 하는 전자탐사장치이다.
이 구성에 의해 오프셋 오차의 조정이나 측정높이에 상관없이 2위치 이상의 자장강도의 정보를 통합할 수 있다.

본 발명의 제 3 형태는 1차 자장을 형성하여, 그 1차 자장의 기여분을 소거하면서 지중에 형성되는 2차 자장의 자장강도를 실측하는 동시에, 지하의 비저항 분포모델에 기초하여 자장강도를 계산하고, 이 계산된 자장강도와 실측한 자장강도를 비교하여, 이 2개의 자장강도의 차가 소정량 이하로 수렴할 때까지 상기 비저항 분포모델의 갱신과 계산을 계속하여 지하의 비저항 분포를 산출하는 전자탐사방법에 있어서, 갱신된 비저항 분포모델에 기초하여 초기값 부근에서 선형화된 자장강도를 계산하여, 이 계산된 자장강도에 대하여 상기 1차 자장의 영향을 보정하기 위한 오프셋량을 추산하고, 실측한 자장강도와 갱신 전의 비저항 분포모델의 자장강도의 차를 계산하여, 이 차에 대하여 상기 갱신된 비저항 분포모델의 자장강도와 상기 오프셋량의 차가 소정량 이내로 수렴할 때까지 비저항 분포모델의 갱신과 계산을 수행하여, 미리 교정을 행하지 않고 비저항 분포를 역해석하는 것을 특징으로 하는 전자탐사방법이다.
이 구성에 의해 스몰 루프 코일로 지하를 전자탐사할 때, 2차 자장에 기초하여 지하의 비저항 분포를 높은 정밀도로 산출할 수 있고, 1차 자장의 영향을 제외할 때 잔류하는 오프셋 오차 등을 연산처리에 의해 용이하게 처리할 수 있다.

본 발명의 제 4 형태는 제 3 형태에 종속하는 형태로서, 고도를 바꾸어 2위치 이상에서 자장강도를 검출하고, 이 2위치 이상의 자장강도를 독립된 대등한 자장강도로 통합하는 동시에, 그 자장강도에 대하여 독립된 오프셋량을 추산하는 것을 특징으로 하는 전자탐사방법이다.
이 구성에 의해 오프셋 오차의 조정이나 측정높이에 상관없이 2위치 이상의 자장강도의 정보를 통합할 수 있다.

본 발명의 제 5 형태는, 컴퓨터에, 실측한 자장강도와 갱신 전의 비저항 분포모델의 자장강도의 차를 계산하는 제 1 단계와, 갱신된 비저항 분포의 라플라시안을 계산하여 1차 자장의 영향을 보정하기 위한 오프셋량을 추산하는 제 2 단계와, 갱신된 비저항 분포모델의 자장강도에 대하여 자코비안을 계산하고, 상기 오프셋량의 영향도를 조정계수로 조정하여, 실측한 자장강도와 갱신 전의 비저항 분포모델의 자장강도의 차와의 관련지음을 행하는 행렬을 취득하는 제 3 단계와, 상기 행렬을 QR 분해하여 상기 비저항 분포의 변화분과 상기 오프셋량을 얻는 제 4 단계와, 상기 비저항 분포의 변화분과 상기 오프셋량이 각각 소정량 이내로 수렴할 때까지 비저항 분포모델을 갱신하고, 계산을 반복하는 제 5 단계를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체이다.
이 구성에 의해 지하의 비저항 분포를 높은 정밀도로 산출할 수 있고, 오프셋량의 처리를 용이하게 실행할 수 있다. 이 제 4 단계에서, 비저항 분포의 변화분과 오프셋량을 얻을 뿐만아니라, 조정계수의 값도 취득하고, 또 제 5 단계에서 비저항 분포의 변화분과 오프셋량을 얻을 뿐만아니라, 조정계수의 값이 소정량 내로 수렴하도록 하는 것도 바람직하다.

본 발명의 제 6 형태는 제 5 형태에 종속하는 형태로서, 제 1 단계는, 고도를 바꾸어 2위치 이상에서 자장강도를 검출하고, 이 2위치 이상의 자장강도를 독립한 대등한 자장강도로 통합한 실측의 자장강도로 하고, 제 2 단계는, 갱신된 비저항 분포모델의 자장강도에 대하여 1차 자장 외에 독립된 오프셋량을 추산하는 것을 특징으로 하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체이다.
이 구성에 의해 오프셋 오차의 조정이나 측정높이에 상관없이 2위치 이상의 자장강도의 정보를 통합할 수 있다.

(제 1 실시예)

이하, 본 발명의 제 1 실시예에서의 전자탐사장치, 전자탐사방법 및 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체에 대하여 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 제 1 실시예에서의 전자탐사장치의 블록구성도, 도 2는 측정 원리의 설명도, 도 3은 1차 자장과 2차 자장 및 소거를 위한 자장과 오프셋량의 관계를 나타내는 설명도이다.

도 1에서, 1은 제 1 실시예에서의 전자탐사장치의 1차 자장을 발생하기 위한 자장발생부이며, 2는 소정 주파수의 전류를 흐르게 하는 스몰 루프의 송신코일이다. 본 발명의 제 1 실시예에서는 1kHz~10kHz 정도에서 선택된 주파수의 교류(교대로 극성이 변하는 소정의 전류이면 된다)로 1차 자장을 형성하고, 이 1차 자장이 형성하는 맴돌이전류에 의해 2차 자장을 생성하고 있다.

이어서, 도 1에 나타내는 3은 이 전자탐사장치에 의해 생성된 자장을 검출하기 위한 자장검출부이며, 4는 자장강도를 측정하기 위한 스몰 루프의 수신코일이다. 그리고, 5는 수신코일과 감김방향은 반대로 감겨 있으나, 수신코일과 직렬로 접속된 버킹코일, 6은 제어부, 7은 얻어진 정보를 분석하는 분석장치이다. 본 발명의 상기 연산장치는 제어부(6) 및 분석장치(7)를 포괄한다.

그리고, 도 2는 송신코일(2), 수신코일(4), 버킹코일(5)과 1차 자장 (H_p)(그 자장강도를 H_p라 함), 2차 자장(H_s)(그 자장강도를 H_s라 함)의 관계를 나타내고 있다. 송신코일(2)에 자장발생부(1)로부터 교류, 예를 들어 복소수표현으로 i=i_oe^jwt가 흐르면 1차 자장강도 H_p=H_poe^jwt가 발생한다. 이와 같이 자속이 변화함으로써, 이것을 소거하도록 맴돌이전류 I_w가 발생한다. 또 이 맴돌이전류 I_w가 2차 자장 H_s=H_soe^jwt를 발생한다. 그러나, 수신코일(4)에는 상술한 1차 자장과 이 2차 자장이 가해진 H_p+H_s=H_p0e^jwt+H_s0e^jwt의 자속이 측정된다. 1차 자장(H_p)에 대한 2차 자장(H_s)의 오더는 ppm 오더이다.

따라서, 수신코일(4)과 직렬로 접속된 버킹코일(5)을 이용하여 수신코일(4) 에서 수신하는 자속으로부터 1차 자장(H_p)의 영향을 소거(상쇄)한다. 즉, 전자유도로 H_p'=H_p0'e^jwt

H_p에 의해 상쇄를 위한 전류를 발생시키고, 수신코일(4)에서 (-H_p'')=(-H_p0''e^jwt)

(-H_p)의 상쇄자계를 생성하고 있다. 이로 인하여 수신코일(4)에서는 (H_p+H_s-H_p0'')=(H_poe^jwt+H_s0e^jwt-H_p0''e^jwt)의 자장이 되고, 오차(오프셋 오차)를

H_p=(H_p-H''_p)로 하면, (H_s+

H_p)=(H_s0e^jwt+

H_p)가 되고, 교정에 의해

H_p

0으로 하는 것이 가능하다면 수신코일에서 H_s=H_s0e^jwt를 검출할 수 있게 된다.

이상의 구성을 기초로 하여, 이하 제 1 실시예에서의 전자탐사장치, 전자탐사방법이 어떻게 하여 비저항 분포를 구하는지에 대하여 간단히 설명한다. 지반 중에 전기전도율

(S/m)의 물질(여기에서

=1/

(

m),

는 비저항)이 존재한다고 하고, 공기와 지반이라는 2개의 매체가 지표를 경계로 접하고 있고, 공기중에서 지반으로 향하여 전자파를 송신하기 위해 경계조건을 만족하면서 맥스웰의 방정식을 풀어서 지반으로부터의 응답(자장강도)의 응답값(이론값)을 계산할 수 있다.

그러나, 이 방정식은 수치계산에 의해 차분이나 유한요소법을 이용하여 풀 수 밖에 없다. 따라서 지하의 비저항 분포(지하모델)를 가정하고(포워드 모델링), 전류 i를 송신코일(4)에 흐르게 하여 1차 자계(H_p)를 형성하고, 이 1차 자장(H_p)에 대한 지하모델에서의 맴돌이전류 i_w의 발생, 또 이것에 유래하여 2차적으로 파생되 는 2차 자장(H_s)을 계산할 수 있다. 이에 대하여, 이 2차 자계인 H_s의 실측값이 얻어져 있으므로, 이 실측값과 응답값(이론값)의 차가 없어지도록 비저항 분포모델을 수정하고, 이것을 수렴시키면 지중의 비저항 분포의 가능성이 커진다. 다시 말하면, 지하모델을 가정하여 역해석하는 것이 제 1 실시예에서의 전자탐사방법이라고 하게 된다.

또, 2차 자계(H_s)를 측정할 때, 1차 자장(H_p)의 영향이 충분히 소거되어 있는지, 또 그 밖의 오차는 어느 정도인지가 문제가 된다. 즉, 2차 자장(H_s)의 상기 오차(

H_p)가 문제가 된다. 버킹코일(5)을 이용하여 1차 자장(H_p)의 영향은 거의 해소할 수 있으나, 이것은 완전하지 않고 오차가 남는다. 시스템 오차 등과 같이 교정으로 해결할 수 있는 오차도 있으나, 현지 환경의 영향(온도, 지자기, 그 밖의 자연환경 등)에 의한 오차 등을 완전히 제거할 수는 없다.

따라서, 본 발명에서는 이러한 오차를 분석적으로 추구하는 것은 아니고, 이러한 오차를 모두 포함하여, 지하모델의 비저항 분포의 데이타와 동일한 데이타로 위치매김하고, 지하모델의 요소로서 처리를 행하여, 모두 모순이 없도록 역해석하는 것이다.

이하, 이것을 설명한다. 우선 맥스웰의 방정식을 푸는 것에 관해서는, 지반중에서의 자장과 비저항이 관계되어 있는 것을 구체적으로 나타내면, 균질한 대지(반 무한매질)에서 주파수(f)가 낮다고 가정했을 때, 자장강도 H_s, H_p, 비저항

(

m) 사이에 다음의 수학식 1의 관계가 있다. 여기서 μ₀은 진공의 투자율(4

×10⁷H/m)이며, s는 송신코일(2)과 수신코일(4)의 코일간격(m)이다.

이 수학식 1이 시사하는 바와 같이, 각각이 소정의 비저항을 갖는 복수의 블록으로 구성되는 지하모델을 가정하고, 이것에 초기값을 부여하고, 주파수(f), 자장강도(H_p)를 기초로 지표에서의 2차 자장(H_s)의 이론값을 계산하면, 실제로 2차 자장 (H_s)을 측정함으로써 그 차가 판명되고, 그 차가 없어지도록 지하모델을 수정하고, 이것을 반복하면 원하는 비저항 분포를 역해석할 수 있다.

또, 다시 도 1로 되돌아가서, 제 1 실시예에서의 전자탐사장치의 구성에 대하여 설명을 계속한다. 6은 전자탐사장치의 제어부이다. 제어부(6)는 송신코일(2)에 공급하는 전류 i=i₀e^jwt를 제어하고, 수신코일(4)에서 수신한 자장정보(H_s+

H_p)

H_s로부터 2차 자장(H_s)의 동상성분 I(실수부) 및 이상성분 Q(허수부)의 측정값을 구할 수 있다. 주파수를 다양하게 변경하여 측정할 수도 있다.

또, 지반의 비저항

는 수학식 2에 의해 연산한다. 수학식 1을 변형한 것이다.

1차 자장(H_p)과 2차 자장(H_s)의 관계,

H_p=(H_p-H''_p)의 관계를 나타낸 것이 도 3이다. 합성자장(H)과 1차 자장(H_p)의 사잇각은 θ이며, 1차 자장(H_p)과 2차 자장(H_s)의 위상차 (

/2+

)의

는 수학식 3이 된다. 이로부터 알 수 있는 바와 같이, -

H_p가 지하모델의 비저항 분포의 정확도에 크게 영향을 미치는 것을 알 수 있다.

그런데, 제 1 실시예의 제어부(6)는 1차 자장(H_p)을 형성하기 위해 송신코일(2)의 전류(I)를 제어하고, 자장검출부(3)에서 검출된 H_s의 동상성분(I) 및 이상성분(Q)을 인출하여 처리결과를 분석장치(7)에 넘긴다.

이 분석장치(7)는 제 1 실시예의 경우는 퍼스널컴퓨터로서 CPU(중앙처리연산장치)(7a)와 기억장치(7b)를 구비하고 있다. 기억장치(7b)에는 ROM(Read Only Memory)과 일시 기억을 위한 RAM(Random access Memory), 또 제 1 실시예의 프로그램을 저장하기 위한 비휘발성 메모리가 설치되어 있다. CPU(7a)는 ROM이나 비휘발 성 메모리에 저장된 각 기능을 실행하는 프로그램을 판독하여 각각의 기능을 실행하는 기능실현수단으로서 기능한다.

따라서, 제 1 실시예의 분석장치(7)인 CPU(7a)에는 이후에 설명하는 순서로 자장을 계산하는 동시에, 소정의 비저항 분포를 갖는 지하모델을 순차적으로 갱신하면서 원하는 비저항 분포를 갖는 지하모델에까지 도달시키는 프로그램이 데이타와 함께 판독되고, 기능실현수단(본 발명의 역해석수단)으로서 지반을 역해석하는 기능을 실행한다. 또, 이 프로그램을 외부기억매체에 저장해 두어도 된다.

이하, 제 1 실시예의 전자탐사장치, 전자탐사방법에서 행해지는 처리의 상세한 내용에 대하여 설명하기로 한다, 지하모델은 지반을 복수의 블록으로 분할하여 구성한다. 각 블록의 비저항

의 조합을 벡터

(기호 1, 이하 m이라 함)으로 하고, 전자탐사 데이타(실측값)의 조합을 벡터

(기호 2, 이하 d라함)로 나타낸다. 지하모델은 맥스웰의 방정식을 차분 또는 유한요소법으로 푸는 것으로 한다.

또, 각 블록에서의 비저항

의 조합 m을 입력하면, 지하모델에 대응한 전자탐사에서의 응답값(모델 계산값)을 출력하는 함수를

(기호 3, 이하 f(m)이라 함)이라 한다.

즉, 블록단위로 각각의 비저항

을 갖는 지하모델에 대하여 지표에 있어서, 이 비저항 분포의 m에 대응한 2차 자장(모델 계산값)을 생성하는 함수이다. 전자탐사 데이타는 지표 상의 2위치의 높이 혹은 3위치 이상의 높이에서 실측한 전자탐사 데이타 d를 통합하여 구성된다. 이 때, 전자탐사 데이타와의 차를 나타내는 오프셋 량(시스템의 오프셋 오차, 그 밖의 오차)을 벡터

(기호 4, 이하 s라 함)로 나타내면 수학식 4의 관계가 된다.

여기에서, (기호 5, 이하 G라 함)는 오프셋량 s를 탐사데이타 d의 각 요소와 관련짓는 매트릭스이며, 각 열의 적당한 위치만이 1이며, 다른 요소는 모두 0의 행렬이다. s는 비저항

의 조합 m과 마찬가지로 구해야 할 미지수의 벡터이다.

그런데, 수학식 4를 직접 풀 수는 없으므로, 최소 자승법으로 이것을 풀게 된다. 즉, 본 발명의 제 1 실시예에서의 전자탐사방법은 지하의 비저항 분포의 모델을 수학식 5에 나타내는 목적함수

를 최소화하는 비저항

의 조합 m과 s를 결정하는 문제로 귀착된다. 여기에서

(기호 6, 이하 놈(norm)이라 함)은 벡터의 놈(요소의 자승합)이며,

(기호 7, 이하 C라 함)는 라플라스(2차 미분) 선형조작을 나타내고 있다.

수학식 5의 제 1항은 탐사데이타와 모델계산값 및 오차와의 차의 자승합을 나타내고, 제 2항은 비저항 분포의 조도(거칠기)를 나타낸다. 이 λ는 라그랑지의 미정계수(본 발명의 조정계수)로서, 본래 비저항 분포의 조도는 최소 0이어야 한다 는 조건부로 한 것이다. 이 제 2항을 부가함으로써 제 1항의 잔차와 제 2항의 밸런스가 조정되고, 탐사데이타를 지하모델로 적용하는 것이 최소화될 뿐만아니라, 오프셋량이 명확하게 되어 비저항 분포가 매끄럽게 변화하는 지하모델을 구할 수 있다. 단, λ에 대해서도 최소값(데이타 잔차)을 부여하는 λ를 구하도록 동시 계산하는 것이 좋지만, 계산시간이 걸리는데다가 경험상 λ를 고정한 경우와 큰 차가 없으므로, 복수의, 예를 들어 3개의 값 중에서 최소값을 부여하는 λ를 선택하는 방법을 택하거나, 경험상 양호한 결과를 부여하는 소정값 λ⁰으로 고정된 값을 사용해도 된다.

또, 제 1 실시예에서의 전자탐사장치, 전자탐사방법으로 실측한 전자탐사 데이타는 지표에서 측정한 1회째의 전자탐사 데이타와, 지표면에서 1m~2m의 높이로 측정한 2회째의 전자탐사 데이타를 통합한 데이타이다. 상술한 바와 같이 다시 3회 이상의 탐사데이타까지 통합한 전자탐사 데이타여도 된다. 오프셋량 s는 1회째, 2회째 ...의 전자탐사 데이타 사이에서 독립된 값이다.

그런데, f(m)은 m에 관하여 비선형이기 때문에 초기값

(기호 8, 이하 m^k-1이라 함)을 부여하여 초기값 주변에서 f(m)의 테일러 전개를 행하여 선형화한다. 그러면, 수학식 5는 초기값 m^{k -1}로부터의 변화분

(기호 9, 이하

m^k라 함), 즉 수학식 6을 최소로 하는

m^k와 오프셋량 s를 구하는 것으로 귀착된다. 오프셋량 s는 랜덤 오차를 제외한 오차를 흡수한다.

여기서,

(기호 10, 이하 J라 함)는 자코비안(미계수행렬)이다. 여기에서

(기호 11, 이하

d라 함)는 수학식 7의 관계를 갖는다.

이상을 바꾸어 말하면, 수학식 6을 최소화하는 것은 다음의 관측방정식(수학식 8)의 최소 자승해를 구하는 것과 등가이다.

수학식 8을 간결한 형태의 형식으로 재기입하면 수학식 9가 된다. n×m행렬

(기호 12, 이하 A라 함)는 수정 그램 슈미트(Gram-Schmidt)법이나 하우스홀더법에 의해 수학식 10과 같이 직교분해, 여기에서는 QR 분해를 행할 수 있다.

여기서,

(기호 13, 이하 Q라 함)는 열벡터가 정규직교하는 n×m행렬(즉, Q^TQ=I, 여기서 Q^T는 Q의 전치행렬)이며,

(기호 14, 이하 R이라 함)은 열벡터가 정규직교하는 m×m행렬의 우상 3각행렬이다. 바꾸어 말하면 QR 분해할 수 있다는 것은 이러한 Q와 R이 존재하는 것을 의미한다. 이 때의 최소 자승해는 수학식 11이 된다.

이 수학식 11은 후퇴 대입해가는 것만으로 풀 수 있다. 이로 인하여, 초기값 m^k-1로부터의 변화분

m^k가 구해지고, 수학식 12에 의해 지하모델을 순차적으로 수정하여 지하모델을 갱신하면서 m과 오프셋량 s가 소정의 값의 범위 내에 각각 수렴하도록 한다. 이로 인하여 변화분

m^k가 0에 가까워진다. 혹은 소정회수 수정을 반복해도 된다. 이러한 처리에 의해 비저항

의 조합 m으로 구성된 원하는 지하모델과 오프셋량 s가 구해진다.

이러한 제 1 실시예의 전자탐사장치, 전자탐사방법에 의하면, 종래와 같이 높은 고도에서의 레벨링을 행하여 오프셋 오차(0레벨의 설정)을 조정하지 않고, 1차 자장의 영향으로서 잔류하는 오차나 측정위치, 환경에 유래하는 오프셋량을 일 괄적으로 처리할 수 있어, 양호한 비저항 분포를 갖는 지하모델을 얻을 수 있다. 비저항 분포와 함께 오프셋량을 계산하므로 높은 장소에서의 레벨링작업이 불필요하게 되어 측정단계에서 오프셋 오차를 고려할 필요가 없어진다.

이어서, 도 4에 기초하여 제 1 실시예의 프로그램의 순서에 대하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에서의 프로그램의 플로우차트이다. 우선, 실측의 탐사데이타 d와 모델 계산값을 출력하는 f(m)을 판독한다(스텝 1). 이어서, 비저항의 조합 m^k의 초기값 m⁰과 라그랑지 계수 λ⁰(고정된 λ의 경우는 고정값)를 설정한다(스텝 2).

이어서, m^{k -1}=m⁰으로 하여

d=d-f(m^{k -1})을 계산하고(스텝 3), 비저항 분포의 라플라시안 Cm^{k -1}을 계산하고, 이것을 기초로 -λCm^{k -1}을 계산한다(스텝 4). 또한 f(m^k)의 자코비안 J를 계산하여 n×m행렬 A를 계산한다(스텝 5).

이어서, 얻어진 행렬 A를 QR 분해하여(스텝 6),

m^k, s^k, λ^k(고정된 λ의 경우는 제외함)을 구한다(스텝 7). 최소 자승해를 부여하는

m^k, s^k, λ^k(고정된 λ의 경우는 제외함)을 이용하여

d-J

m^{k -1}-Gs의 놈이 소정량 ε보다 작아져서 수렴했는지의 여부를 판정한다(스텝 8).

스텝 8에서 수렴하고 있지 않은 경우는, m^{k -1}+

m^k를 계산하여(스텝 9), 스텝 3의 m^{k -1} 대신에 m^k를 대입한다(스텝 10). 스텝 8에서

d-J

m^{k -1}-Gs의 놈이 소정량 ε보다 작아져서 수렴한 경우, 계산을 종료한다.

이와 같이 제 1 실시예의 전자탐사방법을 실행하는 프로그램에 의하면, 높은 고도에서의 레벨링을 행하여 오프셋 오차(0레벨의 설정)를 조정하지 않고, 1차 자장의 영향으로서 잔류하는 오차나 측정위치, 환경에 유래하는 오프셋량을 용이하고 높은 정밀도로 처리할 수 있어, 양호한 비저항 분포를 갖는 지하모델을 얻을 수 있다. 퍼스널 컴퓨터 등의 컴퓨터 기억장치에 제 1 실시예의 프로그램을 저장해 두고, 상술한 순서로 비저항 분포와 함께 오프셋량을 계산하면 된다. 따라서, 높은 장소에서의 레벨링작업이 불필요하게 되어, 미리(측정단계에서) 오프셋 오차를 보정할 필요가 없어진다.

(구체적인 실시예)

본 발명의 실시예의 작용효과를 보기 위해 도 5와 같은 2차원의 지하모델로 계산하는 모델실험을 행하였다. 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에서의 모델실험 구조의 설명도, 도 6의 (a)는 비교예로서의 모델실험의 오프셋 오차가 없는 경우의 설명도, 도 6의 (b)는 비교예로서의 모델실험의 오프셋 오차가 있는 경우의 설명도, 도 7의 (a)는 본 발명의 제 1 실시예에서의 모델실험의 초기값이 100

m인 경우의 설명도, 도 7의 (b)는 본 발명의 제 1 실시예에서의 모델실험의 초기값이 10

m인 경우의 설명도이다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 지하모델에는 비저항

가 2

m의 블록으로 형 성된 계단형으로 된 산 부분이 3개 있다. 깊이 4m에서 2m까지 팽창하고, 이것이 다시 6m의 깊이까지 파이고, 다시 깊이 2m까지 팽창하고, 이것을 다시 한번 반복한 연산형(連山形)의 분포이다. 지표측은 이것을 뒤집은 형상으로 비저항

를 20

m로 하였다.

도 6의 (a)는 시스템 상의 오프셋 오차가 없는(보정 완료된) 경우의 이상적인 전자탐사장치, 전자탐사방법에 의한 해석 결과이다. 등고선은 비저항

가 일정값을 나타낸다. 비교적 바르게 비저항

가 2

m인 산을 검출하고 있다. 그러나, 2개의 산(팽창부분)밖에 검출되어 있지 않다. 도 6의 (b)는 오프셋 오차가 존재하고, 이것을 고려하지 않은 종래의 전자탐사장치에 의한 해석 결과이다. 실험모델과는 전혀 다른 지하모델로 되어 있다. 바꾸어 말하면, 종래의 전자탐사장치에서 오프셋 오차 등을 보정하지 않으면 이 정도의 결과밖에 얻어지지 않는다고 할 수 있다.

이에 대하여, 도 7의 (a), (b)는 본 발명의 오프셋량을 고려하여 처리하는 경우의 해석 결과이다. 도 7의 (a)의 초기값은 100

m이다. 이 결과를 보면 비저항

가 2

m인 산이 3개 거의 정확한 위치에서 포착되어 있다. 또, 도 7의 (b)의 초기값은 10

m이다. 이 결과도 도 7의 (a)와 마찬가지로, 비저항

가 2

m인 산이 3개 거의 정확한 위치에서 포착되어 있다. 이들의 해석 결과에 의하면 본 발명의 오프셋량을 고려한 처리가 오프셋 오차가 없는(보정 완료된) 경우보다 훨씬 정확하게 지반구조를 포착하고 있는 것을 알 수 있다. 또, 데이타에는 표준편차가 100ppm 인 정규분포 오차(노이즈)를 부가하여 계산하였다.

본 발명의 전자탐사방법에서는 실제로 현지에 가서 전자탐사를 행한 해석 결과를 나타낸다. 탐사는 한국 영광에서 행해졌다. 도 8의 (a)는 본 발명의 제 1 실시예에서의 현지에서의 전자탐사를 초기값 100

m으로 계산한 경우의 해석 결과의 설명도이다. 이에 따르면, 완만한 지층이 형성되어 있는 것을 알 수 있다. 도 8의 (b)는 본 발명의 제 1 실시예에서 현지에서의 전자탐사를 초기값 20

m로 계산한 경우의 해석 결과의 설명도이다. 도 8의 (a)와 거의 같은 해석 결과를 나타내고 있다.

도 9는 비교예로서의 전기탐사방법과 본 발명의 제 1 실시예의 전자탐사를 행한 경우의 해석 결과의 설명도이다. 전기탐사법은 얕은 지반에서 정확하다고 하지만, 본 실험에서는 제 1 실시예의 전자탐사와 함께, 이 전기탐사에 의한 해석을 행하였다. 그 결과를 나타낸다. 전기탐사법에 의해 해석된 지반은 본 발명의 전자탐사방법으로 해석한 지반과 비슷하지만, 제 1 실시예에 비하여 지층의 형태가 그다지 좋지 않다.

도 10의 (a)는 모델실험에서 계산을 반복한 회수와 데이타 잔차의 관계를 나타낸 설명도이다. 데이타 잔차란 실측값과 계산값의 차를 의미한다. 즉, 이 1회의 계산에서 각각 비저항 분포와 오프셋량이 동시에 얻어진 것을 의미하고 있다. 횡축은 반복회수이며, 종축은 데이타 잔차이다. 이에 따르면 케이스 1은 초기값을 100

m로 한 경우, 4회의 반복계산으로 표준편차 오차의 대략 100ppm에 수렴하고 있고, 케이스 2는 초기값을 10

m로 한 경우는 3회의 계산만으로 표준편차 오차의 대략 100ppm에 수렴하고 있다.

마찬가지로, 도 10의 (b)는 한국 영광에서 측정한 데이타를 사용하여 반복 계산한 회수와 데이타 잔차의 관계를 나타낸 설명도이다. 마찬가지로, 횡축은 반복회수이며, 종축은 데이타 잔차이다. 케이스 1은 초기값을 100

m로 한 것이지만, 4회 정도의 반복 계산에 의해 대략 100ppm에 수렴하고 있다. 또, 초기값을 10

m로 한 경우는 2회의 반복 계산에 의해 대략 100ppm에 수렴하였다. 또, 이 100ppm은 상기 표준편차 오차와는 다르지만 이 실험의 경우 일치한 값으로 수렴하였다.

또, 본 발명의 전자탐사방법에 의한 실험결과와 전기탐사법에 의한 실험결과를 비교한 것을 도 11에 나타낸다. 도 11은 본 발명의 제 1 실시예에서의 전자탐사방법의 실험결과와 전기탐사법에 의한 실험결과를 비교한 비교도이다. 횡축은 본 발명의 전자탐사로부터 구해진 비저항이며, 종축은 전기탐사로부터 구해진 비저항이다. 대수로 표시하고 있다. 비교적 좋은 상관(相關)을 하고 있다.

따라서, 본 발명의 전자탐사방법으로 지중탐사를 행하면, 10m 이상의 고도에서 레벨링을 행하여 오프셋 오차를 보정하지 않고, 단 2회~4회의 반복 계산에 의해 간단하게 오프셋량을 높은 정밀도로 처리할 수 있다. 따라서, 단시간의 지하탐사, 낮은 비용의 지하탐사를 할 수 있게 된다. 연산시간이 적을 뿐 아니라 가장 양호한 비저항 분포를 산출할 수 있다. 비저항 분포와 함께 오프셋량을 계산하므로 측정단계에서는 (미리) 오프셋 오차를 고려할 필요가 없어진다.

본 발명은 전자유도작용을 이용하여 지중탐사를 행하는 전자탐사장치, 컴퓨터에 전자탐사의 비저항 분포를 산출하기 위한 프로그램에 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에서의 전자탐사장치의 블록구성도이다.

도 2는 측정 원리 설명도이다.

도 3은 1차 자장과 2차 자장 및 소거를 위한 자장과 오프셋량의 관계를 나타내는 설명도이다.

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에서의 프로그램의 플로우차트이다.

도 5는 본 발명의 제 1 실시예에서의 모델실험 구조의 설명도이다.

도 6의 (a)는 비교예로서의 모델실험의 오프셋 오차가 없는 경우의 설명도, (b)는 비교예로서의 모델실험의 오프셋 오차가 있는 경우의 설명도이다.

도 7의 (a)는 본 발명의 제 1 실시예에서의 모델실험의 초기값이 100

m인 경우의 설명도, (b)는 본 발명의 제 1 실시예에서의 모델 실험의 초기값이 10

m인 경우의 설명도이다.

도 8의 (a)는 본 발명의 제 1 실시예에서의 현지에서의 전자탐사를 초기값 100

m으로 계산한 경우의 해석 결과의 설명도, (b)는 본 발명의 제 1 실시예에서의 현지에서의 전자탐사를 초기값 20

m으로 계산한 경우의 해석 결과의 설명도이다.

도 9는 비교예로서의 전기탐사방법과 본 발명의 제 1 실시예의 전자탐사를 행한 경우의 해석 결과의 설명도이다.

도 10의 (a)는 모델실험에서 계산을 반복한 회수와 데이타 잔차의 관계를 나 타낸 설명도, (b)는 한국 영광에서 측정한 데이타를 사용하여 반복 계산한 회수와 데이타 잔차의 관계를 나타낸 설명도이다.

도 11은 본 발명의 제 1 실시예에서의 전자탐사방법의 실험결과와 전기탐사법에 의한 실험결과를 비교한 비교도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 자장발생부 2 : 송신코일

3 : 자장검출부 4 : 수신코일

5 : 버킹코일 6 : 제어부

7 : 분석장치 7a : CPU

7b : 기억장치

Claims (6)

1차 자장을 형성하기 위한 송신코일이 설치된 자장발생부와, 상기 1차 자장에 의해 지중에 형성되는 2차 자장의 자장강도를 검출하는 수신코일이 설치된 자장검출부와, 상기 수신코일이 검출하는 자장강도로부터 상기 1차 자장의 기여분을 소거하기 위한 버킹코일을 구비하고,

지하의 비저항 분포모델을 기초로 자장강도를 계산하고, 이 계산된 자장강도와 상기 수신코일에 의해 실측한 자장강도를 비교하여, 이 2개의 자장강도의 차가 소정량 이내로 수렴할 때까지 비저항 분포모델의 갱신과 계산을 계속하는 연산장치를 포함하여 지하의 비저항 분포를 산출하는 전자탐사장치에 있어서,

상기 연산장치에서는,

갱신된 비저항 분포모델에 기초하여 초기값 부근에서 선형화된 자장강도를 계산하고, 이 계산된 자장강도에 대하여 기여분을 보정하기 위한 오프셋량을 추산하고, 실측한 자장강도와 갱신 전의 비저항 분포모델의 자장강도의 차를 계산하여, 이 차에 대하여 상기 갱신된 비저항 분포모델의 자장강도와 상기 오프셋량의 차가 소정량 이내로 수렴할 때까지 비저항 분포모델의 갱신과 계산이 수행되어,

미리 교정을 행하지 않고 비저항 분포를 역해석하는 것을 특징으로 하는 전자탐사장치.

제 1 항에 있어서,

상기 수신코일의 고도를 바꾸어 2위치 이상에서 자장강도를 검출했을때, 상기 연산장치가 이 검출된 2위치 이상의 자장강도를 독립된 대등한 자장강도로 통합하는 동시에, 그 자장강도에 대하여 독립된 오프셋량을 추산하는 것을 특징으로 하는 전자탐사장치.

1차 자장을 형성하여, 그 1차 자장의 기여분을 소거하면서 지중에 형성되는 2차 자장의 자장강도를 실측하는 동시에, 지하의 비저항 분포모델에 기초하여 자장강도를 계산하고, 이 계산된 자장강도와 실측한 자장강도를 비교하여, 이 2개의 자장강도의 차가 소정량 이하로 수렴할 때까지 상기 비저항 분포모델의 갱신과 계산을 계속하여 지하의 비저항 분포를 산출하는 전자탐사방법에 있어서,

갱신된 비저항 분포모델에 기초하여 초기값 부근에서 선형화된 자장강도를 계산하여, 이 계산된 자장강도에 대하여 상기 1차 자장의 영향을 보정하기 위한 오프셋량을 추산하고, 실측한 자장강도와 갱신 전의 비저항 분포모델의 자장강도의 차를 계산하여, 이 차에 대하여 상기 갱신된 비저항 분포모델의 자장강도와 상기 오프셋량의 차가 소정량 이내로 수렴할 때까지 비저항 분포모델의 갱신과 계산을 수행하여,

미리 교정을 행하지 않고 비저항 분포를 역해석하는 것을 특징으로 하는 전자탐사방법.

제 3 항에 있어서,

고도를 바꾸어 2위치 이상에서 자장강도를 검출하고, 이 2위치 이상의 자장강도를 독립된 대등한 자장강도로 통합하는 동시에, 그 자장강도에 대하여 독립된 오프셋량을 추산하는 것을 특징으로 하는 전자탐사방법.

컴퓨터에,

실측한 자장강도와 갱신 전의 비저항 분포모델의 자장강도의 차를 계산하는 제 1 단계와,

갱신된 비저항 분포의 라플라시안을 계산하여 1차 자장의 영향을 보정하기 위한 오프셋량을 추산하는 제 2 단계와,

갱신된 비저항 분포모델의 자장강도에 대하여 자코비안을 계산하고, 상기 오프셋량의 영향도를 조정계수로 조정하여, 실측한 자장강도와 갱신 전의 비저항 분포모델의 자장강도의 차와의 관련지음을 행하는 행렬을 취득하는 제 3 단계와,

상기 행렬을 QR 분해하여 상기 비저항 분포의 변화분과 상기 오프셋량을 얻는 제 4 단계와,

상기 비저항 분포의 변화분과 상기 오프셋량이 각각 소정량 이내로 수렴할 때까지 비저항 분포모델을 갱신하고, 계산을 반복하는 제 5 단계를

실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.

제 5 항에 있어서,

상기 제 1 단계는, 고도를 바꾸어 2위치 이상에서 자장강도를 검출하고, 이 2위치 이상의 자장강도를 독립한 대등한 자장강도로 통합한 실측의 자장강도로 하고,

상기 제 2 단계는, 갱신된 비저항 분포모델의 자장강도에 대하여 1차 자장 외에 독립된 오프셋량을 추산하는 것을 특징으로 하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.

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