簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 鄭軒儒
Andres Shiuanru Jeng
論文名稱: 淺層磁力測勘之小波分析
Wavelet analysis in shallow magnetic investigation
指導教授: 鄭懌
Jeng, Yih
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 地球科學系
Department of Earth Sciences
論文出版年: 2004
畢業學年度: 92
語文別: 中文
論文頁數: 71
中文關鍵詞: 小波分析磁力淺層測勘
英文關鍵詞: wavelet analysis, magnetic, shallow investigation
論文種類: 學術論文
相關次數: 點閱:284下載:14
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 摘要
    以傳統濾波方法對磁力資料進行處理,依所欲呈現的信號頻帶設計高通、低通或帶通等不同型式濾波器。雖然異常體可以有強化的效果,但是特定波長的訊號不一定是目標物所專屬,以致於在濾波之後原本無異常訊號之處反而也被加強,其原因是實際磁力所得信號與富氏轉換時所用的基底函數為無限長弦波兩者之間有不相合之處。在信號空間域-波數域的定位問題上,加窗富氏轉換與小波分析的技術提供了解決方案,而後者的發展更應用到處理重力或磁力資料處理。小波母波可以延伸,經過分析之後細節信號在越多階分析細節信號寬度越大,其細節信號的提出與淺層小區域磁力測勘所需要的目標信號相當一致,本文透過竹山槽溝一維信號的處理與解釋,印證了兩者之間的關係。其中,分析之後的磁力總量與梯度之細節信號上,前者可能是低頻能量比例太高,以致其細節信號重組後之合成信號仍無法回復原始的總量信號,因此梯度信號分析結果會具有地淺部下異常意義顯示。同時對師大分部實驗區與古根漢博物館預定地二維磁力梯度資料進行分析與信號重組,在濾除掉長波長信號之號,可以很清楚的看出加強了S/N值。

    目錄 誌 謝…………………………………………………………………………I 摘 要………………………………………………………………………III 目 錄………………………………………………………………………IV 圖 目………………………………………………………………………VI 第一章 緒論…………………………………………………………………1 1-1 前言…………………………………………………………………1 1-2 研究動機……………………………………………………………2 1-3 小波分析於地球物理探勘之應用…………………………………8 第二章 小波理論介紹………………………………………………………10 2-1 小波簡介……………………………………………………………10 2-2 一維小波轉換………………………………………………………19 2-3 二維小波轉換………………………………………………………21 第三章 測勘設定與測勘環境………………………………………………22 3-1 使用儀器介紹………………………………………………………22 3-2 師大分部試驗區環境與測勘參數…………………………………25 3-3 竹山槽溝野外環境與測勘參數……………………………………28 3-4 台中古根漢博物館預定地環境與測勘參數………………………31 第四章 資料處理與分析……………………………………………………34 4-1資料處理流程………………………………………………………34 4-2資料處理與資料分析………………………………………………36 第五章 結果與討論…………………………………………………………56 5-1信號重組結果………………………………………………………56 5-2解釋…………………………………………………………………61 5-3討論…………………………………………………………………63 第六章 結論…………………………………………………………………64 參考文獻……………………………………………………………………65 附錄…………………………………………………………………………70 圖目 圖1-1 淺部至深部成分信號示意圖…………………………………………7 圖1-2 深部與淺部異常體所對應到量測面的波長反應……………………7 圖2-1 加窗傅立業轉換從空間域至波數域解析度示意圖………………15 圖2-2 三種小波母函數圖形及其富氏轉換圖形…………………………16 圖2-3 小波分析之空間-波數解析力示意…………………………………16 圖2-4 平移參數b與延伸參數a在小波變化的作用……………………17 圖2-5小波方法多層解析分解信號示意圖………………………………18 圖2-6一維單尺度小波分解信號濾波器示意圖…………………………20 圖2-7維單尺度小波分解信號濾波器示意圖……………………………21 圖3-1師大分部附近五萬分之一地質圖……………………………………26 圖3-2 師大分部附近五萬分之一地形圖…………………………………26 圖3-3 師大分部試驗測區位置佈線圖……………………………………27 圖3-4 竹山槽溝附近五萬分之一地形圖…………………………………29 圖3-5 竹山槽溝位置圖……………………………………………………29 圖3-6 竹山槽溝現場照片…………………………………………………30 圖3-7 竹山槽溝磁力測勘佈線圖…………………………………………27 圖3-8 古根漢博物館預定地磁力測勘位置圖……………………………32 圖3-9 古根漢博物館預定地磁力測勘佈線圖……………………………33 圖4-1 磁力資料處理流程圖………………………………………………35 圖4-2 竹山測線1(東牆)磁力量測值與照片………………………………37 圖4-3 竹山測線2(南牆)磁力量測值與照片………………………………38 圖4-4 竹山測線3(北牆) 磁力量測值與照片……………………………39 圖4-5 竹山槽溝測線1總量值之分解………………………………………40 圖4-6 竹山槽溝測線1梯度值之分解………………………………………41 圖4-7 竹山槽溝測線2總量值之分解………………………………………42 圖4-8 竹山槽溝測線2梯度值之分解………………………………………43 圖4-9 竹山槽溝測線3總量值之分解………………………………………44 圖4-10 竹山槽溝測線3梯度值之分解……………………………………45 圖4-11 師大分部實驗測區磁力二維測勘等值圖…………………………46 圖4-12 師大分部實驗測區梯度二維一階小波分解圖……………………47 圖4-13 師大分部實驗測區梯度二維二階小波分解圖……………………48 圖4-14 師大分部實驗測區梯度二維三階小波分解圖……………………49 圖4-15 師大分部實驗測區梯度二維四階小波分解圖……………………50 圖4-16 古根漢博物館預定地磁力二維測勘等值圖………………………51 圖4-17 古根漢博物館預定地測區梯度二維一階小波分解圖……………52 圖4-18 古根漢博物館預定地測區梯度二維二階小波分解圖……………53 圖4-19 古根漢博物館預定地測區梯度二維三階小波分解圖……………54 圖4-20 古根漢博物館預定地測區梯度二維四階小波分解圖……………55 圖5-1 竹山測線1之磁力信號重組…………………………………………58 圖5-2 竹山測線2之磁力信號重組…………………………………………59 圖5-3 竹山測線3之磁力信號重組…………………………………………59 圖5-4 師大分部實驗區二維磁力梯度之信號重組………………………60 圖5-5 台中古根漢博物館預定地測區二維磁力梯度之信號重組………60

    參考文獻
    Benson, A. K. and Floyd, A.R., 2000, Application of gravity and magnetic methods to assess geological hazards and natural resource potential in the Mosida Hills, Utah County, Utah: GEOPHYSICS, Soc. of Expl. Geophys., 65, 1514-1526.
    Breiner, S.,1973, Applications manual for portable marnetometers, Geo- Metrics.
    Burazer, M., Grbovic, M. and Zitko, V., 2001, Magnetic data processing for hydrocarbon exploration in the Pannonian Basin, Yugoslavia: GEOPHYSICS, Soc. of Expl. Geophys., 66, 1669-1679.
    Chapin, D. A., 1997, Wavelet transforms: A new paradigm for interpreting gravity and magnetics data, 67th Ann. Internat. Mtg: Soc. of Expl. Geophys., 486-489.
    Chvez, R. E., Cmara, M. E., Tejero, A., Barba, L., Manzanilla, L., 2001, Site Characterization by Geophysical Methods in The Archaeological Zone of Teotihuacan, Mexico: Journal of Archaeological Science, 28, 1265-1276.
    Daubechies, I., 1992, TEN LECTURES ON WAVELETS: S.I.A.M PRESS.
    Debnath, L., 2002, Wavelet transforms and their applications: Birkhuser.
    Deighan, A. J. and Watts, D. R., 1997, Ground-roll suppression using the wavelet transform: GEOPHYSICS, Soc. of Expl. Geophys., 62, 1896-1903.
    Desvignes, G., Tabbag, A., Bench, C., 1999, The determination of the depth Magnetic Anomaly Sources, Archaeological Prospecting, 6, 85-105.
    Dobrin, M. B., 1988, Savit, C. H., Introduction to geophysical prospecting: McGraw-Hill Book Co.
    Eppelbaum, L. V., Khesin, B. E.,Iktis, S. E., 2001, Prompt Magnetic Investigations of Archaeological Remains in Areas of Infrastructure Development: Israeli Experience: Archaeological Prospecting,8, 163-185.
    Eppelbaum, L.V., Ben-Avraham, Z. and Itkis, S.E., 2003, Ancient Roman remains in Israel provide challenge for physical-archaeological modeling techniques: First Break, 21, 51-61.
    Fedi, M., Florio, G., 2001, Detection of potential fields source boundaries by enhanced horizontal derivative method: Geophys. Prosp., Eur. Assn. Geosci. Eng., 49, 40-58.
    Fedi, M., Florio, G., 2003, Decorrugation an removal of directional trends of magnetic fields by the wavelet transform: application to archaeological areas.: Geophys. Prosp., Eur. Assn. Geosci. Eng., 51, 261-272.
    Fedi, M., Quarta, T., 1998, Wavelet analysis for the regional-residual and local separation of potential field anomalies: Geophys. Prosp., Eur. Assn. Geosci. Eng., 46, 507-525.
    Foster, D. J., Mosher, C. C. and Hassanzadeh, S., 1994, Wavelet transform methods for geophysical applications, 64th Ann. Internat. Mtg: Soc. of Expl. Geophys., 1465-1468.
    Foufoula-Georgiou, E., Praveen Kumar, P., 1994, Wavelets in geophysics:Academic Press.
    Galibert, P. and Duval, L., 2002, Practical aspects of 3D coherent noise filtering using (f-kx-ky) or wavelet transform filters, 72nd Ann. Internat. Mtg: Soc. of Expl. Geophys., 2241-2244.
    GEM System Inc, 2001, GSM-19 v6.0 Instruction Manual.
    Goupillaud, P., Grossmann, A. and Morlet, J., 1983, Cycle-octave representation for instantaneous frequency spectra, 53rd Ann. Internat. Mtg: Soc. of Expl. Geophys., Session:S24.5.
    Herwanger, J., Maurer, H., Green, A. G. and Leckebusch, J., 2000, 3-D inversions of magnetic gradiometer data in archeological prospecting: Possibilities and limitations: GEOPHYSICS, Soc. of Expl. Geophys., 65, 849-860.
    Hsu, S. -K., Sibuet, J. -C. and Shyu, C.-T., 1996, High-resolution detection of geologic boundaries from potential-field anomalies: An enhanced analytic signal technique: GEOPHYSICS, Soc. of Expl. Geophys., 61, 373-386.
    Hubbard, B.B., 1998, The world according to wavelets : the story of a mathematical technique in the making: A.K. Peters.
    Ioup, J. W., Ioup, G. E., 1998, Noise removal and compression using a wavelet transform, 68th Ann. Internat. Mtg: Soc. of Expl. Geophys., 1076-1079.
    Jeng, Y., 1995, Shallow seismic investigation of a site with poor reflection quality: GEOPHYSICS, Soc. of Expl. Geophys., 60, 1715-1726.
    Jeng, Y., Lee, Y. L., Chen, C. Y., Lin, M. J., 2003, Integrated signal enhancements in magnetic investigation in archaeology, Journal of Applied Geophysics: 53, 31-48.
    Kearey, P., Brooks, M., 1984, An introduction to geophysical exploration: Blackwell Scientific Publications.
    Lane, F. D. and Foster, D. J., 1996, Introduction to wavelet transforms, 66th Ann. Internat. Mtg: Soc. of Expl. Geophys., 2044.
    Leblanc, G. and Morris, W. A., 2001, Denoising of aeromagnetic data via the wavelet transform: Geophysics, Soc. of Expl. Geophys., 66, 1793-1804.
    Leblanc, G. E., Morris, W. A. and Robinson, B., 1998, Wavelet analysis approach to de-noising of magnetic data, 68th Ann. Internat. Mtg: Soc. of Expl. Geophys., 554-557.
    Li, Y. and Oldenburg, D. W., 1996, 3-D inversion of magnetic data: GEOPHYSICS, Soc. of Expl. Geophys., 61, 394-408.
    Lin, S., Liu, Y. and Li, Y., 1996, Time-frequency decomposition applied to full waveform sonic data processing: 66th Ann. Internat. Mtg: Soc. of Expl. Geophys., 142-145.
    Louis, A.K., Maass, P., Rieder, A., 1997, Wavelets: theory and applications: John Wiley.
    Lyrio, J., 2001, Wavelet denoising of gravity gradiometry data, 71st Ann. Internat. Mtg: Soc. of Expl. Geophys., 1474-1477.
    Matos, M.d. and Osorio, P.M., 2002, Wavelet Transform Filtering in the 1D and 2D for Ground Roll Suppression, 72nd Ann. Internat. Mtg: Soc. of Expl. Geophys., 2245-2248.
    Miao, X. and Cheadle, S. P., 1998, Noise attenuation with wavelet transforms, 68th Ann. Internat. Mtg: Soc. of Expl. Geophys., 1072-1075.
    Miao, X. G. and Moon, W. M., 1994, Application of the wavelet transform in seismic data processing, 64th Ann. Internat. Mtg: Soc. of Expl. Geophys., 1461-1464.
    Morlet, J., Arens, G., Fourgeau, E. and Giard, D., 1982a, Wave propagation and sampling theory - Part I: Complex signal and scattering in multilayered media : Geophysics, Soc. of Expl. Geophys., 47, 203-221.
    Morlet, J., Arens, G., Fourgeau, E. and Giard, D., 1982a, Wave propagation and sampling theory - Part II: Sampling theory and complex waves: Geophysics, Soc. of Expl. Geophys., 47, 222-236.
    Mushayandebvu, M.F., van Driel, P., Reid, A.B. and Fairhead, J.D., 2001, Magnetic source parameters of two-dimensional structures using extended Euler deconvolution: GEOPHYSICS, Soc. of Expl. Geophys., 66, 814-823.
    Nguyen, M. Q. and Mars, J., 1999, Filtering surface waves using 2-D discrete wavelet transform, 69th Ann. Internat. Mtg: Soc. of Expl. Geophys., 1228-1230.
    Nguyen, T., Strang, G., 1997, Wavelets and filter banks: Wellesley-Cambridge.
    Ridsdill-Smith, T. A. and Dentith, M. C., 1999, The wavelet transform in aeromagnetic processing: Geophysics, Soc. of Expl. Geophys., 64, 1003-1013.
    Ridsdill-Smith, T. A., 1998, Separating aeromagnetic anomalies using wavelet matched filters, 68th Ann. Internat. Mtg: Soc. of Expl. Geophys., 550-553.
    Robinson, E. S., Coruh, C., 1988, Basic Exploration Geophysics: John Wiley & Sons, Inc.
    Sambuelli, L., Socco, L. V., Brecciaroli, L., 1999, Acquisition and processing of electric, magnetic and GPR data on a Roman site (Victimulae, Salussola, Biella):Journal of Applied Geophysics, 41, 189 – 204.
    Sarkar, T. K., Salazar-Palma, M., Wicks, M.C., 2002, Wavelet application in engineering electromagnetics: Artech House.
    Sarma, B. S. P., B.K.Verma, and Satyanarayana, S. V., 1999, Magnetic mapping of Majhgawan diamond pipe of central India: GEOPHYSICS, Soc. of Expl. Geophys., 64, 1735-1739.
    Steeples, D. W., 2001, Engineering and environmental geophysics at the millennium: Geophysics, Soc. of Expl. Geophys., 66, 31-35.
    何傳坤、曲惠麗,2004,台中市古根漢博物館、新市政中心預定地及惠來里遺址試掘期末報告,行政院文化建設委員會。
    吳成柯、程湘君、戴善容、雲立實等/Rafael C. Gonzalez and Richard E. Woods著,2001,數位影像處理,儒林圖書公司。
    吳湘淇,1996,信號、系統與信號處理(下),電子工業出版社。
    呂銘杰,2001,DSP在影像處理的應用與研究,國立台灣科技大學機械工程系研究所碩士論文。
    李玉龍,1998,曲冰遺址之地磁特性分析,國立臺灣師範大學地球科學研究所碩士論文。
    林銘駿,1999,甚低頻電磁法之淺層探勘,國立臺灣師範大學地球科學研究所碩士論文。
    紀凱屏,2001,影像雜訊過濾方法與效果探討,國立成功大學測量工程學系研究所碩士論文。
    紀凱屏、蔡展榮,2002,時頻濾波器過濾影像雜誌之效果,航測及遙測學刊7卷4期, 1-16。
    陳文山、李龍昇、楊志成、顏一勤、楊小青、劉力豪、張徽正、李元希,2003,車籠埔斷層古地震新研究--竹山槽溝處發現尚有多次未知年代古地震,土木水利,30卷1期,10-13。
    陳志松,2002,地表兩公尺內之高解析度反射震測,國立臺灣師範大學地球科學研究所碩士論文。
    陳宗元,1999,磁力探勘考古法研究-石棺模型及野外案例探討,國立臺灣師範大學地球科學研究所碩士論文。
    經濟部中央地質調查所,2002,地質資料整合查詢系統。
    經濟部中央地質調查所,2003,地震地質調查及活動斷層資料庫建置計畫-槽溝開挖與古地震研究(2/5)。
    蔣宏耀、張立敏,2000,考古地球物理學,科學出版社。
    盧詩丁、李元希、石同生、林偉雄、劉彥求、林燕慧、林啟文,2003,地質, 22, 1,1-14。
    蕭信志,2001,應用小波訊號處理之數位助聽器研究,國立臺灣大學電機工程學研究所碩士論文。
    羅華強,2003,訊號處理-MATLAB的應用,全華圖書公司。
    紹鋼,2003,數位影像處理-活用Matlab,全華科技圖書公司。

    QR CODE