KR101410511B1 - land seismic imaging apparatus - Google Patents

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Abstract

라플라스 영역의 지상 탄성파 영상화 기술이 개시된다. 다수의 수진기들은 측정대상지역에 150-250m 간격을 두고 격자상으로 분포하여 매설된다. 각각의 수진기들은 지하로 굴착된 굴착공들에 매설되고 시멘트로 굴착공들은 채워진다. A ground-based elastic-wave imaging technique of a Laplace domain is disclosed. A large number of water depths are distributed in a lattice pattern at 150-250 m intervals in the measurement area. Each of the water drills is buried in excavated excavated underground and filled with cement.

Description

지상 탄성파 영상화 장치{land seismic imaging apparatus}Background of the Invention Field of the Invention [0001] The present invention relates to a land seismic imaging apparatus,

본 발명은 지상 탄성파 영상화 기술에 관한 것이며, 특히 라플라스 영역에서 파형 역산을 통해 지하구조를 모델링하는 영상화 기술에 관련된다.The present invention relates to terrestrial acoustic wave imaging techniques, and more particularly to imaging techniques for modeling underground structures through waveform inversion in the Laplace domain.

파형 역산에 의한 지하구조의 영상화 기술이 알려져 있다. 예를 들어 본 발명자에 의해 발명되어 한국 특허청에 2009. 6. 17.자로 출원되어 2011. 12. 5.자로 특허제1,092,668호로 등록된 발명이 알려져 있다. 이 발명은 또한 미국 특허청에 출원번호 12/817,799호로 출원되어 있다. The imaging technique of the underground structure by waveform inversion is known. For example, an invention was invented by the present inventor and filed with the Korean Intellectual Property Office on Jun. 17, 2009, and registered as a patent No. 1,092,668 on Dec. 5, 2011. This invention is also filed in U. S. Patent Application No. 12 / 817,799.

이에 따르면 송신원으로부터 송출된 저주파 신호가 지하 구조를 통과한 후 반사된 반사파를 수진기를 통해 측정한 측정 데이터를 사용해 지하 구조의 모델링 파라메터를 구한다. 파동 방정식의 계수들은 이 파동이 전파되는 지하 매질의 밀도와 같은 모델링 파라메터들로 구성된다. 파동 방정식의 모델링 파라메터들이 파형 역산에 의해 계산된다. 파형 역산에 의하면, 파동방정식의 해인 모델링 데이터와 측정 데이터간의 차이에 관한 잔차 함수(residual function)를 최소화하는 방향으로 모델링 파라메터들이 반복적으로(iteratively) 갱신됨에 의해 산출된다. According to this, the modeling parameters of the underground structure are obtained by using the measurement data measured by the receiver through the reflected wave after the low frequency signal transmitted from the transmission source passes through the underground structure. The coefficients of the wave equation consist of modeling parameters such as the density of the underground medium in which this wave propagates. The modeling parameters of the wave equation are calculated by waveform inversion. Waveform inversion is computed by iteratively updating the modeling parameters in a direction that minimizes the residual function of the difference between the modeling data and the measurement data, which is the solution to the wave equation.

종래 지상 탄성파 탐사 데이터 획득(land seismic data acquisition) 기술은 지표면에서 송신원을 발생시키고 지표면에 격자상으로 배치된 수진기에서 파동을 검출하였다. 이 경우 탄성파 신호는 송신원-수진기 결합(source-receiver coupling)에 의해 불량해지고(contaminated), 또한 레이라이 파동(Rayleigh wave)와 같은 표면파(Surface wave)를 포함하였다. 이는 정밀한 파형 역산을 어렵게 한다. Conventional land seismic data acquisition techniques have generated sources in the ground and detected waves in a grid placed on the ground. In this case, the acoustic wave signal is contaminated by source-receiver coupling, and also includes a surface wave such as a Rayleigh wave. This makes precise waveform inversion difficult.

송신원-수진기 결합에 의한 악영향을 배제할 수 있는 지상 탄성파 탐사를 위한 데이터 획득 방법을 제시한다. This paper proposes a data acquisition method for the ground seismic survey which can exclude adverse effects due to source - receiver coupling.

일 양상에 따르면, 지상 탄성파 영상화 장치는 지중 매설된 송신원과, 측정대상지역에 격자상으로 분포되고, 지하로 굴착된 굴착공들에 매설되며, 송신원에서 발생하여 지하를 통과한 파동을 감지하는 복수의 수진기와, 라플라스 영역에서의 파동 방정식의 모델링 파라메터를 구하되, 현재 모델링 파라메터가 적용된 파동 방정식의 해인 모델링 데이터와, 수신기에서 측정된 측정 데이터와의 차이에 관한 잔차 함수를 최소화하는 방향으로 모델링 파라메터의 갱신을 반복하여 모델링 파라메터를 구하는 파형 역산부와, 산출된 모델링 파라메터로부터 지하구조를 영상화하는 지하구조 영상화부를 포함한다. According to an aspect of the present invention, a ground-based elastic-wave imaging apparatus includes a transmission source buried in the ground, a grid disposed in a measurement area, buried in excavation holes drilled underground, And modeling parameters of the wave equation in the Laplace domain are obtained. The modeling parameters in the direction of minimizing the residual function regarding the difference between the modeling data, which is the solution of the wave equation applying the current modeling parameter, and the measurement data measured at the receiver, A waveform inversion section for obtaining a modeling parameter by repeating the updating of the modeling parameter and an underground structure imaging section for imaging the underground structure from the calculated modeling parameter.

또다른 양상에 따르면, 수진기들이 매설되는 굴착공이 지하 10-20m 깊이로 굴착될 수 있다. 또한 이 수진기들이 매설되는 굴착공은 지하 암반의 표면으로부터 0.2-1.2m 깊이까지 굴착될 수 있다. According to another aspect, a drill hole in which the drill holes are buried can be drilled to a depth of 10-20m underground. In addition, the excavation holes in which these drills are buried can be drilled to a depth of 0.2-1.2 m from the surface of the underground rock.

또다른 양상에 따르면, 수진기들이 매설되는 굴착공들은 상호간에 150 내지 250m 간격을 가진 격자 상에 배치될 수 있다. According to another aspect, the excavation holes in which the excavators are buried may be arranged on a lattice having a distance of 150 to 250 m from each other.

일 양상에 따라, 지상 탄성파 탐사 데이터 획득 방법은 다수의 수진기들을 측정대상지역에 150-250m 간격을 두고 격자상으로 분포하여 매설하되, 지하로 굴착된 굴착공들에 매설하는 단계를 포함할 수 있다. According to one aspect, the method for acquiring the ground seismic exploration data may include a step of burying a plurality of water depth distributors in a lattice form at intervals of 150-250 m in a measurement target area, and buried in excavation holes drilled underground .

또다른 양상에 따르면, 지상 탄성파 탐사 데이터 획득 방법은 격자상으로 다수의 굴착공들을 지하 10-20m 깊이로 굴착하는 단계와, 굴착공들 속에 수진기를 설치하는 단계와, 굴착공들의 각각을 적어도 일부 깊이까지 시멘트로 메우는 단계를 포함할 수 있다. According to yet another aspect, a method for acquiring ground-based seismic exploration data comprises the steps of excavating a plurality of excavation holes in a lattice to a depth of 10-20m underground, installing a precipitator in the excavation holes, And cementing up to depth.

더 나아가, 지상 탄성파 탐사 데이터 획득 방법은 송신원을 지하에 매설하는 단계를 더 포함할 수 있다. Furthermore, the method for acquiring the ground seismic exploration data may further include the step of buried the transmission source in the ground.

또다른 양상에 따르면, 굴착공들은 지하 암반의 표면으로부터 0.2-1.2m 깊이까지 굴착될 수 있다. According to another aspect, drill holes can be drilled to a depth of 0.2-1.2 m from the surface of the underground rock.

또다른 양상에 따르면, 송신원은 지하 10-20m 깊이의 굴착공에 매설될 수 있다. According to another aspect, the source can be buried in a drilling hole 10-20 meters deep underground.

또다른 양상에 따르면, 송신원이 매설되는 굴착공이 지하 암반의 표면으로부터 0.2-1.2m 깊이까지 굴착되되, 수진기가 설치되는 굴착공보다 얕은 깊이로 굴착될 수 있다.
According to another aspect, the excavation hole in which the transmission source is buried is excavated to a depth of 0.2-1.2 m from the surface of the underground rock, but can be excavated to a shallower depth than the excavator in which the excavator is installed.

수진기들이 굴착공에 매설됨으로써, 송신원-수진기 결합에 의한 악영향을 줄일 수 있고, 표면파를 무시할 수 있다. As the water depths are buried in the excavation hole, the adverse effect due to the transmission source-water depth coupling can be reduced and the surface wave can be ignored.

나아가 라플라스 영역 파형 역산을 적용할 경우, 수진기 간격이 기존에 비해 훨씬 넓어지므로, 수진기의 수가 줄어들 수 있다. 따라서 개별 수진기를 굴착하는데 기존에 비해 많은 비용이 소요되지만, 수진기의 수를 줄임으로써 전체적인 데이터 획득 비용은 크게 상승하지 않거나 오히려 줄일 수 있다.
Furthermore, when the Laplace domain waveform inversion is applied, the number of water jets can be reduced because the interval between the water jets is much wider than that of the prior art. Therefore, although it takes a lot of cost to excavate individual receivers, by reducing the number of receivers, the overall data acquisition cost does not increase or can be reduced significantly.

도 1은 일 실시예에 따라 지상 탄성파 탐사 데이터 획득 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 지하 구조 영상화 장치의 개략적인 구성을 도시한 블럭도이다.
FIG. 1 is a view for explaining a method of acquiring ground-based seismic exploration data according to an embodiment.
2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an underground structure imaging apparatus according to an embodiment.

전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 후술하는 실시예들을 통해 더욱 명확해질 것이다. 이하에서는 이러한 양상들을 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 실시예들을 통해 상세히 설명하기로 한다. The foregoing and further aspects of the present invention will become more apparent through the following embodiments. In the following, these aspects will be described in detail with reference to the embodiments described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 일 실시예에 따라 지상 탄성파 탐사 데이터 획득 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도시된 바와 같이, 일 양상에 따라, 지상 탄성파 탐사 데이터 획득 방법은 다수의 수진기들을 측정대상지역에 격자상으로 분포하여 매설하되, 지하로 굴착된 굴착공들에 매설한다. 평면도 상에서 볼 때 직사각형, 마름모 등의 형상의 격자 상에 2차원으로 굴착공들이 굴착된다. 여기서 굴착공들은 150-250m의 간격(DG)을 두고 격자상으로 굴착될 수 있다. 통상적으로 지상 탄성파 탐사에서 수진기들은 10-50m 간격으로 배치된다. 라플라스 영역의 파형 역산에 있어서, 수진기들간의 간격을 넓히더라도 출력 영상은 큰 차이가 없다. 또한 라플라스 영역에서는 측정 시간을 충분히 길게하는 것이 출력 영상의 정밀도에 영향을 많이 미친다. 예를 들어, 측정 시간은 10초 이상인 것이 바람직하다. 수진기들이 지표면이 아니라 굴착공 속에 매설되므로, 송신원-수진기 결합에 의한 악영향을 줄일 수 있고, 표면파를 무시할 수 있다. FIG. 1 is a view for explaining a method of acquiring ground-based seismic exploration data according to an embodiment. As shown in the figure, according to one aspect, in the method for acquiring the ground seismic exploration data, a plurality of water depths are distributed in a lattice form in a measurement target area, and buried in excavation holes drilled underground. When viewed on a plan view, excavation holes are excavated in a two-dimensional manner on a lattice of a shape such as a rectangle or rhombus. Where the drill holes can be excavated in a lattice with a spacing (D G ) of 150-250 m. Typically, in ground-based seismic surveys, surveyors are placed at 10-50m intervals. In the waveform inversion of the Laplace region, the output image is not greatly different even if the interval between the water depths is widened. Also, in the Laplacian region, a sufficiently long measurement time greatly affects the accuracy of the output image. For example, the measurement time is preferably 10 seconds or more. Since the water depths are embedded in the excavation hole, not the surface, adverse effects due to the coupling of the source and receiver can be reduced and surface waves can be ignored.

또다른 양상에 따르면, 지상 탄성파 탐사 데이터 획득 방법은 격자상으로 다수의 굴착공들을 지하 10-20m 깊이(D1)로 굴착하는 단계와, 굴착공들 속에 수진기를 설치하는 단계와, 굴착공들의 각각을 적어도 일부 깊이까지 시멘트로 메우는 단계를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 굴착공들은 지하 암반의 표면으로부터 0.2-1.2m 깊이(D2)까지 더 굴착될 수 있다. According to another aspect, the method for acquiring the ground seismic exploration data includes the steps of excavating a plurality of excavation holes in a lattice form at a depth of 10-20 m (D1) under the ground, installing a water depth in the excavation holes, Cementing it to at least some depth. Preferably, the drill holes can be further excavated from the surface of the underground rock to a depth of 0.2-1.2 meters (D2).

도시된 바와 같이, 굴착공들은 지하로 굴착되되, 송신원-수진기 결합에 의한 악영향을 충분히 배제하기 위해 지하 10-20m 깊이로 굴착된다. 수진기들(30)이 지하 암반까지 굴착된 굴착공에 매설되어, 파동을 더 정밀하게 측정할 수 있다. 지상 탄성파 탐사에 있어서 수진기(Geophone)(30)는 자기적인 변위센서이거나, 가속도 센서 등이 될 수 있다. 최근에는 수진기(30)들은 케이블이 연결되지 않는 무선 타입들도 사용되고 있다. As shown, the drill holes are excavated underground and are excavated to a depth of 10-20m underground to fully exclude adverse effects due to source-receiver coupling. The water depths 30 are buried in the excavated excavated to the underground rock, so that the wave can be measured more precisely. In geophysical surveys, the geophone 30 may be a magnetic displacement sensor, an acceleration sensor, or the like. In recent years, radio receivers 30 are also used in wireless types in which cables are not connected.

굴착공 속에 수진기가 설치되면 그 상부가 시멘트(cement)로 메워진다. 굴착공은 지표면까지 전부 시멘트로 메워질 수도 있고, 비용을 고려하여 굴착공의 하부의 일부만이 메워질 수도 있다. When a water column is installed in a drilling hole, its upper part is filled with cement. The drill hole may be completely filled with cement up to the surface of the earth, and only a part of the lower part of the drill hole may be filled in consideration of cost.

또다른 양상에 따르면, 지상 탄성파 탐사 데이터 획득 방법은 송신원을 지하에 매설하는 단계를 더 포함할 수 있다. 송신원의 매설을 위한 굴착공은 수진기들의 매설을 위한 굴착공과 함께 굴착된다. 일 양상에 따라, 송신원은 지하 10-20m 깊이의 굴착공에 매설될 수 있다. 송신원은 수진기들이 매설되고 난 후 매설할 수도 있고, 그 전에 매설할 수도 있다. 또다른 양상에 따르면, 송신원은 지하 암반까지 굴착공을 굴착하여 암반 상에 매립될 수 있다. 송신원이 매설되는 굴착공은 지하 암반의 표면으로부터 0.2-1.2m 깊이까지 굴착되되, 수진기가 설치되는 굴착공보다 얕은 깊이로 굴착될 수 있다. According to another aspect, the method for acquiring the ground seismic exploration data may further include a step of burying the transmission source in the ground. The excavation hole for the burial of the transmission source is excavated together with the excavation hole for the burial of the excavators. According to one aspect, the transmission source may be buried in a drilling hole 10-20 meters deep underground. The sender may be buried after the burrows are buried, or buried before that. According to another aspect, the transmission source can be buried on the rock by excavating the excavation ball to the underground rock. The excavation hole in which the transmission source is buried is excavated to the depth of 0.2-1.2 m from the surface of the underground rock, but can be excavated to a shallower depth than the excavator in which the excavator is installed.

송신원은 다이나마이트, 싸이스모젤(seismogel)이라 불리는 토벡스(Tovex)와 같은 폭약이나, 기진(起震) 트럭(thumper truck)을 이용한 중량체의 가속된 낙하를 이용하는 것, 바이보로사이쓰(Vibroseis)라는 상표명으로 알려진 진동 송신원 등이 사용될 수 있다. 송신원이 굴착공에 매설되는 경우 토벡스와 같은 폭약을 이용하는 것이 손쉬운 방법이나 환경의 영향을 고려해야 한다. Transmitting sources include dynamite, explosives such as Tovex, also called seismogel, or accelerating drops of weight using a thumper truck, Vibroseis, and the like may be used. When a source is buried in a drilling rig, the use of explosives such as Tovex should be considered in an easy way or the impact of the environment.

도 2는 일 실시예에 따른 지상 탄성파 영상화 장치의 개략적인 구성을 도시한 블럭도이다. 일 실시예에 따른 지상 탄성파 영상화 장치는 송신원(10)과, 복수의 수진기들(30)과, 파형 역산부(300)와, 그리고 영상화부(500)를 포함한다. 송신원(10)은 지중 매설될 수 있다. 복수의 수진기들(30)은 측정대상지역에 격자상으로 분포되어 매립되고 송신원에서 발생하여 지하를 통과한 파동을 감지한다. 각각의 수진기들은 지하로 굴착된 굴착공들에 매설된다. 이들에 대해서는 도 1을 참조하여 설명하였으므로 상세한 설명은 생략한다. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a ground-based elastic-wave imaging apparatus according to an embodiment. The ground-based elastic-wave imaging apparatus according to an embodiment includes a transmission source 10, a plurality of water depths 30, a waveform inversion unit 300, and a imaging unit 500. The transmission source 10 can be buried underground. The plurality of water receivers 30 are distributed in a lattice pattern in the measurement target area and are embedded in the measurement target area. Each water column is buried in excavated excavated underground. Since these have been described with reference to FIG. 1, detailed description is omitted.

파형 역산부(300)는 라플라스 영역에서의 파동 방정식의 모델링 파라메터를 구한다. 파형 역산부(300)는 현재 모델링 파라메터가 적용된 파동 방정식의 해인 모델링 데이터와, 수신기에서 측정된 측정 데이터와의 차이에 관한 잔차 함수를 최소화하는 방향으로 모델링 파라메터의 갱신을 반복하여 모델링 파라메터를 구한다. 영상화부(500)는 이렇게 산출된 모델링 파라메터로부터 지하구조를 영상화한다. The waveform inversion section 300 obtains a modeling parameter of the wave equation in the Laplace domain. The waveform inversion unit 300 obtains the modeling parameter by repeating updating of the modeling parameter in a direction that minimizes the residual function related to the difference between the modeling data, which is the solution of the wave equation to which the current modeling parameter is applied, and the measurement data measured at the receiver. The imaging unit 500 images the underground structure from the modeling parameters thus calculated.

도 2의 도면에 도시된 각 블럭들은 컴퓨터 프로그램 코드로 구현될 수 있다. 이들 블럭은 각 프로그램 코드로 구현된 기능을 표현할 수 있으며, 이러한 블럭들이 의미하는 바와 구현하는 방법은 당업자에게 자명하다. 마찬가지로, 당업자라면 알 수 있는 바이지만 각각의 블럭들은 기능적으로 구분될 뿐 프로그램 코드 상으로는 약간씩 중첩되거나 혼재될 수 있음이 이해되어 져야 한다. Each block shown in the drawing of FIG. 2 may be implemented in computer program code. These blocks may represent functions implemented in each program code, and the meaning of these blocks and how they are implemented will be apparent to those skilled in the art. Similarly, it should be understood by those skilled in the art that each block is functionally distinct, but may be slightly overlapping or mixed in program code.

파동 방정식으로부터 파형 역산에 의해 잔차를 최소화하는 매질 파라메터를 구하는 방법은 예를 들면 본 출원인이 출원한 선출원에 개시되어 있다. 모델링 파라메터들은 현재 모델링 파라메터가 적용된 파동 방정식의 해인 모델링 데이터와, 수신기에서 측정된 측정 데이터와의 차이에 관한 잔차 함수를 최소화하는 방향으로 갱신된다. 잔차 함수의 크기가 일정 이하로 수렴되면, 그때 모델링 파라메터 값이 매질의 구조 데이터로 출력된다. A method for obtaining a medium parameter that minimizes the residual by waveform inversion from the wave equation is disclosed in, for example, the prior application filed by the present applicant. The modeling parameters are updated to minimize the residual function of the difference between the modeling data, which is the solution of the wave equation to which the current modeling parameter is applied, and the measurement data measured at the receiver. When the magnitude of the residual function converges below a certain level, then the modeling parameter value is output to the structure data of the medium.

지하구조 영상화부(500)는 파형 역산부(300)에서 산출된 모델링 파라메터로부터 지하구조를 영상화한다. 추가적인 양상에 따라, 지하구조 영상화부(500)는 산출된 모델링 파라메터로부터 지하구조를 컬러 영상화하여 출력할 수 있다. 위치별 속도값 혹은 밀도값의 크기를 컬러로 매핑하여 컬러 영상으로 출력할 수 있다. The underground structure imaging unit 500 images the underground structure from the modeling parameters calculated by the waveform inversion unit 300. According to a further aspect, the underground structure imaging unit 500 can color-image and output the underground structure from the calculated modeling parameters. It is possible to map the velocity value or density value value by position in color and output it as a color image.

또다른 양상에 따르면, 파형 역산부(300)는 라플라스 영역에서의 파동 방정식을 주어진 송신원 정보로 풀어서 라플라스 영역의 모델링 데이터를 구하는 모델링 데이터 계산부(330)와, 측정 데이터와 모델링 데이터 계산부(330)에서 계산된 모델링 데이터와의 잔차에 관한 잔차 함수를 구하는 잔차 함수 계산부(370)와, 잔차 함수 계산부(370)에서 산출된 잔차 함수의 값이 기준 이상이면 현재 파동 방정식의 모델링 파라메터를 잔차 함수를 최소화하는 방향으로 갱신하여 모델링 데이터 계산부(330)로 공급하고, 이하이면 현재 모델링 파라메터를 최종 출력값으로 출력하는 모델링 파라메터 계산부(310)를 포함할 수 있다. According to another aspect, the waveform inversion unit 300 includes a modeling data calculation unit 330 that obtains modeling data of the Laplace domain by solving the wave equation in the Laplace domain with given source information, A residual function calculation unit 370 for obtaining a residual function related to the residual of the model equation calculated by the residual function calculator 370 and a residual function calculating unit 370 for calculating a residual function of the current wave equation, And a modeling parameter calculator 310 for outputting the current modeling parameter as a final output value if it is supplied to the modeling data calculator 330.

모델링 파라메터 계산부(310)는 지하 구조의 초기 모델의 파라메터 값을 갖고 있다. 초기값은 임의로 정해질 수 있다. 모델링 데이터 계산부(330)는 모델링 파라메터들로 특정되는 지하구조에 등가 송신원으로부터 야기된 파동이 전파할 때 각 수신점에서 검출될 수 있는 모델링 데이터를 계산한다. 모델링 데이터는 모델링 파라메터에 의해 특정된 파동 방정식을 유한 요소법 혹은 유한 차분법등의 수치해석기법을 이용해 풀어서 구할 수 있다. The modeling parameter calculation unit 310 has a parameter value of the initial model of the underground structure. The initial value may be arbitrarily set. The modeling data calculation unit 330 calculates modeling data that can be detected at each reception point when a wave caused by an equivalent transmission source propagates to the underground structure specified by the modeling parameters. The modeling data can be obtained by solving the wave equation specified by the modeling parameters using a numerical method such as finite element method or finite difference method.

잔차 함수 계산부(370)는 메모리(390)에 저장된 측정 데이터와, 임의의 초기 모델로부터 산출된 모델링 데이터의 오차를 계산한다. 잔차 함수는 이 오차를 계산하는 함수로, 예를 들어 L2 norm, 두 값의 로그(log) 값의 차이나, p번 거듭제곱, 적분값 등 다양하게 선택될 수 있다. 오차가 소정치보다 큰 경우, 모델링 파라메터 계산부(310)는 오차가 감소하는 방향으로 모델링 파라메터를 갱신한다. 이는 각 모델 파라메터에 대한 잔차 함수의 그래디언트(gradient)를 계산하여 잔차 함수를 최소화하는 모델 파라메터를 산출함으로써 이루어진다. 오차가 소정치보다 큰 경우, 모델링 파라메터의 갱신이 반복되고, 오차가 소정치보다 작은 경우 그때의 모델링 파라메터를 지하 구조에 대한 최종적인 모델링 파라메터로 판단하여 외부로 출력한다. 모델링 파라메터는 파동 방정식의 계수에 해당하며, 예를 들면 지하 매질에서의 속도, 밀도 등이 될 수 있다. The residual function calculator 370 calculates an error between the measurement data stored in the memory 390 and the modeling data calculated from an arbitrary initial model. The residual function is a function for calculating this error. For example, the residual function can be selected in various ways, such as L2 norm, difference of log value of two values, power of p, and integral value. If the error is larger than the predetermined value, the modeling parameter calculation unit 310 updates the modeling parameter in a direction in which the error decreases. This is done by calculating the gradient of the residual function for each model parameter to yield a model parameter that minimizes the residual function. If the error is larger than the predetermined value, the updating of the modeling parameter is repeated. If the error is smaller than the predetermined value, the modeling parameter at that time is determined as the final modeling parameter for the underground structure and output to the outside. The modeling parameters correspond to the coefficients of the wave equation, for example, velocity, density, etc. in the underground medium.

이상에서 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 실시예를 중심으로 기재되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이로부터 자명하게 도출 가능한 많은 변형예들을 포괄하도록 해석된다. 첨부된 청구범위는 이러한 변형예를 포괄하도록 의도되었다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. The appended claims are intended to cover such modifications.

10 : 송신원 20 : 지표면
30 : 수진기 40 : 암반
50 : 시멘트
300 : 파형 역산부 310 : 모델링 파라메터 계산부
330 : 모델링 데이터 계산부 350 : 측정 데이터 처리부
370 : 잔차 함수 계산부 390 : 메모리
500 : 지하구조 영상화부
10: transmitting source 20: ground surface
30: water column 40: bedrock
50: Cement
300: waveform inversion unit 310: modeling parameter calculation unit
330: modeling data calculation unit 350: measurement data processing unit
370: residual function calculation unit 390: memory
500: Underground structure visualizer

Claims (11)

지중 매설된 송신원과;
측정대상지역에 상호간에 150 내지 250m 간격을 가진 격자상으로 분포되고, 지하로 10-20m 깊이이고 지하 암반의 표면으로부터 0.2-1.2m 깊이이며 상기 송신원이 매설된 깊이보다 더 깊은 깊이까지 굴착된 굴착공들에 매설되며, 상기 송신원에서 발생하여 지하를 통과한 파동을 감지하는 복수의 수진기와;
라플라스 영역에서의 파동 방정식의 모델링 파라메터를 구하되, 현재 모델링 파라메터가 적용된 파동 방정식의 해인 모델링 데이터와, 수신기에서 측정된 측정 데이터와의 차이에 관한 잔차 함수를 최소화하는 방향으로 모델링 파라메터의 갱신을 반복하여 모델링 파라메터를 구하는 파형 역산부와;
산출된 모델링 파라메터로부터 지하구조를 영상화하는 영상화부;
를 포함하는 지상 탄성파 영상화 장치.
A transmission source embedded in the ground;
They are distributed in a lattice form with 150-250m intervals between each other in the measurement area and excavated to a depth deeper than the depth at which the source is embedded and which is 10-20m deep underground and 0.2-1.2m deep from the surface of underground rock. A plurality of water depth sensors buried in the balls and sensing a wave generated in the transmission source and passing through the ground;
The modeling parameters of the wave equation in the Laplace domain are obtained, and the updating of the modeling parameters is repeated in the direction of minimizing the residual function regarding the difference between the modeling data, which is the solution of the wave equation using the current modeling parameter, A waveform inversion unit for obtaining a modeling parameter;
A visualization unit for imaging the underground structure from the calculated modeling parameters;
And a ground surface.
제 1 항에 있어서, 상기 파형 역산부가 :
라플라스 영역에서의 파동 방정식을 주어진 송신원 정보로 풀어서 라플라스 영역의 모델링 데이터를 구하는 모델링 데이터 계산부와;
측정 데이터를 라플라스 영역으로 변환한 데이터와 모델링 데이터 계산부에서 계산된 모델링 데이터와의 잔차에 관한 잔차 함수를 구하는 잔차 함수 계산부와;
잔차 함수 계산부에서 산출된 잔차 함수의 값이 기준 이상이면, 현재 파동 방정식의 모델링 파라메터를 잔차 함수를 최소화하는 방향으로 갱신하여 모델링 데이터 계산부로 공급하고, 이하이면 현재 모델링 파라메터를 최종 출력값으로 출력하는 모델링 파라메터 계산부;를 포함하는 지상 탄성파 영상화 장치.
The apparatus of claim 1, wherein the waveform inversion unit comprises:
A modeling data calculation unit for obtaining modeling data of the Laplace domain by solving the wave equation in the Laplace domain with given source information;
A residual function calculator for obtaining a residual function of the residual of the data obtained by converting the measurement data into the Laplace domain and the modeling data calculated by the modeling data calculator;
If the value of the residual function calculated by the residual function calculator is equal to or greater than the reference value, the modeling parameter of the current wave equation is updated to minimize the residual function and supplied to the modeling data calculator. And a modeling parameter calculation unit.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 측정대상지역에 150-250m 간격을 두고 격자상으로 다수의 굴착공들을 지하 10-20m 깊이로, 지하 암반의 표면으로부터 0.2-1.2m 깊이까지 굴착하되, 송신원이 매설되는 깊이보다 더 깊은 깊이로 굴착하는 단계와;
상기 굴착공들 속에 수진기를 설치하는 단계와;
상기 굴착공들의 각각을 적어도 일부 깊이까지 시멘트로 메우는 단계;
를 포함하는 지상 탄성파 탐사 데이터 획득 방법.
Excavation of a large number of excavation holes at a distance of 150-250 m to the measurement area at a depth of 10-20m below the ground and 0.2-1.2m below the surface of the underground rock, ;
Installing a water jug in the excavation holes;
Filling each of said excavation holes with cement to at least some depth;
Wherein the method comprises the steps of:
삭제delete 제 6 항에 있어서, 상기 획득 방법이 :
송신원을 지하에 매설하는 단계;
를 더 포함하는 지상 탄성파 탐사 데이터 획득 방법.
7. The method of claim 6, wherein the obtaining method comprises:
Burying a transmission source in a basement;
Further comprising the steps of:
삭제delete 삭제delete 제 8 항에 있어서, 상기 송신원이 매설되는 굴착공이 지하 암반의 표면으로부터 0.2-1.2m 깊이까지 굴착되되, 수진기가 설치되는 굴착공보다 얕은 깊이로 굴착되는 지상 탄성파 탐사 데이터 획득 방법.
The method according to claim 8, wherein the excavation hole in which the transmission source is embedded is excavated to a depth of 0.2 to 1.2 m from the surface of the underground rock, and excavated at a shallower depth than the excavation hole in which the excavator is installed.
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