Transformar Problemas Geofísicos em Problemas Inversos

Apresentação em tema: "Transformar Problemas Geofísicos em Problemas Inversos"— Transcrição da apresentação:

1 Transformar Problemas Geofísicos em Problemas Inversos

2 Estrutura Exemplos Exemplo em Sísmica Exemplo em Gravimetria
Exemplo em SEV Exemplo em GPR A idéia é identificar as observações e os parâmetros

3 Quero saber a profundidade do embasamento
Exemplo em Sísmica Quero saber a profundidade do embasamento

4 E para tanto farei uma Sísmica de Reflexão
Exemplo em Sísmica E para tanto farei uma Sísmica de Reflexão

5 É de se esperar que o embasamento tenha relevo suave nessa região
Exemplo em Sísmica É de se esperar que o embasamento tenha relevo suave nessa região

6 Exemplo em Sísmica A Sísmica é um método geofísico que investiga a subsuperfície por meio de um fenômeno físico governado pela Teoria da Elasticidade subsuperfície

7 Exemplo em Sísmica Uma fonte produz as ondas elásticas, que se propagam em subsuperfície e são medidas em receptores

8 Exemplo em Sísmica Uma fonte produz as ondas elásticas, que se propagam em subsuperfície e são medidas em receptores

9 Exemplo em Sísmica Uma fonte produz as ondas elásticas, que se propagam em subsuperfície e são medidas em receptores

10 Exemplo em Sísmica tempo deslocamento R1 R2 R3 t1 t2 t3 As observações são o deslocamento dos receptores causado pela chegada das ondas e o tempo que estas demoram durante a propagação R1 R2 R3

11 Exemplo em Sísmica ? A forma com que
tempo deslocamento R1 R2 R3 t1 t2 t3 A forma com que as ondas se propagam e, consequentemente, a maneira como estas chegam aos receptores depende, por exemplo, da velocidade de propagação das ondas em subsuperfície R1 R2 R3 ?

12 Sabe-se que há uma camada de arenito sobre o embasamento
Exemplo em Sísmica tempo deslocamento R1 R2 R3 t1 t2 t3 Sabe-se que há uma camada de arenito sobre o embasamento R1 R2 R3 arenito embasamento

13 Exemplo em Sísmica tempo deslocamento R1 R2 R3 t1 t2 t3 Sabe-se que arenitos tem velocidade de propagação menor que as do embasamento R1 R2 R3 arenito embasamento

14 Exemplo em Sísmica Vamos
parametrizar da seguinte forma: os meios são homogêneos e isotrópicos, as camadas são plano-paralelas, o arenito tem velocidade V1 e espessura h e o embasamento tem velocidade V2 > V1 tempo deslocamento R1 R2 R3 t1 t2 t3 R1 R2 R3 h V1 V2

15 Exemplo em Sísmica Nesse caso,
tempo deslocamento R1 R2 R3 t1 t2 t3 Nesse caso, sabemos que haverão ondas que serão refletidas na interface arenito-embasamento R1 R2 R3 h V1 V2

16 Exemplo em Sísmica t = f (V1, h)
tempo deslocamento R1 R2 R3 t1 t2 t3 E que a função f do problema direto calcula, dadas a velocidade V1 e a espessura h, os tempos de chegada preditos R1 R2 R3 h V1 t = f (V1, h) V2

17 Exemplo em Sísmica t = f (V1, h)
deslocamento Sendo assim, o problema inverso consiste em encontrar V1 e h que produzem os tempos de chegada preditos mais próximos aos tempos de chegada observados de acordo com uma norma preestabelecida R1 R2 R3 tempo R1 R2 R3 h V1 t = f (V1, h) V2

18 Exemplo em Gravimetria
Quero saber a forma de um corpo intrusivo em subsuperfície

19 Exemplo em Gravimetria
E para tanto farei um levantamento gravimétrico

20 Exemplo em Gravimetria
Este corpo é um granito

21 Exemplo em Gravimetria
A Gravimetria é um método geofísico que investiga a subsuperfície por meio de um fenômeno físico governado pela Teoria do Potencial subsuperfície

22 Exemplo em Gravimetria
Uma distribuição de densidade produz uma alteração na aceleração da gravidade, que pode ser detectada na superfície

23 Exemplo em Gravimetria
Uma distribuição de densidade produz uma anomalia na aceleração da gravidade, que pode ser detectada na superfície

24 Exemplo em Gravimetria
Anomalia de gravidade As observações são medidas da componente vertical da anomalia de gravidade posição

25 Exemplo em Gravimetria
Anomalia de gravidade Sabe-se que o granito intrudiu rochas sedimentares e possui um contraste de densidade positivo posição

26 Exemplo em Gravimetria
Vamos parametrizar da seguinte forma: a distribuição de densidades é continua por partes, representada por M segmentos retangulares com densidade ρ constante Anomalia de gravidade posição Segmento retangular com densidade ρ constante

27 Exemplo em Gravimetria
Anomalia de gravidade A função f do problema direto calcula, dada a densidade ρ em cada segmento retangular, a anomalia de gravidade predita posição d = f (ρ1, ρ2, ..., ρM)

28 Exemplo em Gravimetria
Anomalia de gravidade Sendo assim, o problema inverso consiste em encontrar a densidade ρ em cada segmento retangular, de forma que os dados preditos sejam os mais próximos possíveis aos dados observados de acordo com uma norma preestabelecida posição d = f (ρ1, ρ2, ..., ρM) Contorno do corpo verdadeiro

29 Quero saber a profundidade do nível da água
Exemplo em SEV Quero saber a profundidade do nível da água

30 Para tanto farei uma Sondagem Elétrica Vertical (SEV)
Exemplo em SEV Para tanto farei uma Sondagem Elétrica Vertical (SEV)

31 Exemplo em SEV Sabe-se que, sobre o embasamento, há uma camada de arenito que possui água em sua base

32 Exemplo em SEV A SEV é um método geofísico que investiga a subsuperfície por meio de um fenômeno físico governado pela difusão de correntes elétricas subsuperfície

33 Exemplo em SEV Um par de eletrodos induz correntes elétricas, que difundem em subsuperfície e causam uma diferença de potencial que é medida por outro par de eletrodos A B

34 Exemplo em SEV Um par de eletrodos induz correntes elétricas, que difundem em subsuperfície e causam uma diferença de potencial que é medida por outro par de eletrodos A B

35 Exemplo em SEV Um par de eletrodos induz correntes elétricas, que difundem em subsuperfície e causam uma diferença de potencial que é medida por outro par de eletrodos A M N B

36 Exemplo em SEV ? A maneira como
as correntes elétricas irão difundir em subsuperfície depende da distribuição de resistividade A M N B ?

37 Exemplo em SEV A diferença de potencial observada
é convertida em resistividade aparente A M N B

38 são medidas de resistividade
Exemplo em SEV ρa E as observações são medidas de resistividade aparente ρa distância AB/2 A M N B

39 sobre o embasamento, há uma camada de arenito que possui
Exemplo em SEV ρa Sabe-se que, sobre o embasamento, há uma camada de arenito que possui água em sua base distância AB/2 A M N B arenito seco arenito com água embasamento

40 Exemplo em SEV ρa Sabe-se que a resistividade do arenito com água é menor que a do arenito seco, que por sua vez é menor que a do embasamento distância AB/2 A M N B arenito seco arenito com água embasamento

41 Exemplo em SEV ρa Vamos parametrizar da seguinte forma: há três camadas homogêneas, isotrópicos e plano-paralelas, cada uma com uma espessura h e uma resistividade ρ distância AB/2 A M N B h1 ρ1 ρ2 < ρ1 < ρ3 h2 ρ2 h3 ρ3

42 Exemplo em SEV ρa = f (h1, h2, h3) ρa A função f do
problema direto calcula, dadas as espessuras h1, h2 e h3, a curva de resistividade aparente predita distância AB/2 A M N B h1 ρ1 ρ2 < ρ1 < ρ3 h2 ρ2 ρa = f (h1, h2, h3) h3 ρ3

43 Exemplo em SEV ρa = f (h1, h2, h3) ρa
Sendo assim, o problema inverso consiste em encontrar as espessuras h1, h2 e h3, tal que os dados preditos sejam os mais próximos possíveis aos dados observados de acordo com uma norma preestabelecida distância AB/2 A M N B h1 ρ1 ρ2 < ρ1 < ρ3 h2 ρ2 ρa = f (h1, h2, h3) h3 ρ3

44 Quero localizar restos de uma construção abandonada
Exemplo em GPR Quero localizar restos de uma construção abandonada

45 Exemplo em GPR E para tanto utilizarei GPR para fazer uma tomografia
poço-poço

46 Exemplo em GPR Na área de estudo, é de se esperar a presença de canos e tambores metálicos

47 Exemplo em GPR O GPR é um método geofísico que investiga a subsuperfície por meio de um fenômeno físico governado pelo Eletromagnetismo subsuperfície

48 Exemplo em GPR Uma fonte é colocada em um
poço, emite ondas eletromagnéticas, que se propagam em subsuperfície e são detectadas em receptores localizados em outro poço

49 Exemplo em GPR Uma fonte é colocada em um
poço, emite ondas eletromagnéticas, que se propagam em subsuperfície e são detectadas em receptores localizados em outro poço

50 Exemplo em GPR Uma fonte é colocada em um
poço, emite ondas eletromagnéticas, que se propagam em subsuperfície e são detectadas em receptores localizados em outro poço

51 Exemplo em GPR receptores R1 R2 R3 R4 R5 As observações são os tempos que as primeiras ondas demoram durante a propagação até os receptores t1 t2 t3 t4 t5 tempo

52 A fonte é deslocada dentro do poço e o procedimento é repetido
Exemplo em GPR receptores R1 R2 R3 R4 R5 A fonte é deslocada dentro do poço e o procedimento é repetido tempo

53 A fonte é deslocada dentro do poço e o procedimento é repetido
Exemplo em GPR receptores R1 R2 R3 R4 R5 A fonte é deslocada dentro do poço e o procedimento é repetido tempo

54 A fonte é deslocada dentro do poço e o procedimento é repetido
Exemplo em GPR receptores R1 R2 R3 R4 R5 A fonte é deslocada dentro do poço e o procedimento é repetido tempo

55 A fonte é deslocada dentro do poço e o procedimento é repetido
Exemplo em GPR receptores R1 R2 R3 R4 R5 A fonte é deslocada dentro do poço e o procedimento é repetido tempo

56 Exemplo em GPR receptores De tal forma que as observações são os tempos de chegada das primeiras ondas referentes a cada posição da fonte tempo

57 Exemplo em GPR receptores A maneira como as ondas se propagam e, consequentemente, o tempo que elas demoram para chegar aos receptores depende da distribuição de velocidades entre os poços tempo ?

58 Sabe-se que há tambores e canos metálicos enterrados no solo
Exemplo em GPR receptores Sabe-se que há tambores e canos metálicos enterrados no solo tempo

59 Segmento retangular com densidade v
Exemplo em GPR Vamos parametrizar da seguinte forma: a distribuição de velocidades é continua por partes, representada por M segmentos retangulares com velocidade v constante receptores tempo Segmento retangular com densidade v constante

60 Exemplo em GPR t = f (v1, v2, ..., vM) A função f do
receptores A função f do problema direto calcula, dada a velocidade v em cada segmento retangular, os tempos de chegada preditos para as primeiras ondas tempo t = f (v1, v2, ..., vM)

61 Exemplo em GPR t = f (v1, v2, ..., vM)
receptores Sendo assim, o problema inverso consiste em encontrar a velocidade v em cada segmento retangular, de forma que os dados preditos sejam os mais próximos possíveis aos dados observados de acordo com uma norma preestabelecida tempo t = f (v1, v2, ..., vM) Contorno dos corpos verdadeiros