ارزیابی پایداری الگوریتم ترکیبی PSO-GA در تخمین پارامتر مدل مغناطیسی در مقایسه با دو رویکرد مجزا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی نفت ، دانشکده مهندسی عمران و منابع زمین، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 گروه فیزیک، واحد کرج، دانشگاه آزاد اسلامی، کرج، ایران

3 گروه فیزیک، دانشکده علوم و فنون همگرا، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

در این پژوهش، پایداری الگوریتم ترکیبی PSO-GA در تخمین پارامترهای مدل مغناطیسی ارزیابی شده با دو الگوریتم ازدحام ذرات و ژنتیک، مقایسه شده است. از الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات (PSO) برای بهبود بردار عمل و از الگوریتم ژنتیک (GA) برای تصحیح بردارهای تصمیم‌گیری استفاده گشته. این ترکیب الگوریتم‌ها با استفاده از اپراتورهای ژنتیکی توانایی اکتشاف و بهره‌برداری را بهبود می‌بخشد. الگوریتم بهینه‌سازی مورد مطالعه به عنوان یک روش سریع برای مدل‌سازی ناهنجاری‌های مغناطیسی بر مبنای مدل‌های زمین‌شناسی ایده‌آل معرفی می‌شود و قابلیت استفاده در کاوش و تخمین مخزن‌های معدنی را دارد. علاوه بر این، در زمینه‌ی ژئوفیزیک اکتشافی، استفاده از مدل‌سازی با اشکال هندسی منظم مانند کره، استوانه، منشور‌قائم، دایک و غیره برای تخمین پارامترهای بی‌هنجاری‌های مغناطیسی معمولی است. همچنین، در این پژوهش با افزودن نوفه سفید گاوسی به داده‌های مصنوعی، عملکرد الگوریتم حتی در حضور نوفه تا ۲۵ درصد نیز مورد آزمایش قرار گرفته و نتایج نشان می‌دهد که این روش به خوبی عمل می‌کند. اعتبارسنجی این مدل با استفاده از داده‌های واقعی مغناطیسی هوابرد منطقه بصیران در استان خراسان جنوبی، انطباق خوبی با نتایج زمین‌شناسی نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Abdelrahman, E.S.M., Essa, K.S., 2005. Magnetic interpretation using a least-squares, depth-shape curves method. Geophysics 70, 23-30. https://doi.org /10.1007/s00024-014-0885-9
Abdelrahman, E.S.M., Essa, K.S.T., El-Araby M., Abo-Ezz E.R., 2015. Depth and shape solutions from second moving average residual magnetic anomalies. Exploration Geophysics 47, 58-66. https://doi.org/10.1071/EG14073
Abdelrahman, E., Essa K., 2015. A new method for depth and shape determinations from magnetic data. Pure and Applied Geophysics 172, 439-460. https://doi.org/10.1007/s00024-014-0885-9
Abdelrahman, E., Soliman, K., Abo‐Ezz, E., El‐Araby, T., Essa, K., 2009. A least‐squares standard deviation method to interpret magnetic anomalies due to thin dikes. Near Surface Geophysics, 7, 41-47.https://doi.org/10.3997/1873-0604.2008032
Abedi, M., Gholami, A., Norouzi G.H., 2013. A stable downward continuation of airborne magnetic data: A case study for mineral prospectivity mapping in Central Iran. Computers & Geosciences 52, 269-280. https://doi.org/10.1016/j.cageo.2012.11.006
Abo-Ezz, E., Essa, K., 2016. A least-squares minimization approach for model parameters estimate by using a new magnetic anomaly formula. Pure and Applied Geophysics 173, 1265-1278. http://doi.org/10.1007/s00024-015-1168-9
Boschetti, F., Dentith M., List, R., 1997. Inversion of potential field data by genetic algorithms. Geophysical Prospecting 45, 461-478. http://doi.org/10.1046/j.1365-2478.1997.3430267.x
Douglas, M., Bates, D.J.W., Watts, D.G., 2002. Nonlinear Regression Analysis and Its Applications. Wiley, 365 P.
Essa, K.S., Elhussein, M., 2018. PSO (particle swarm optimization) for interpretation of magnetic anomalies caused by simple geometrical structures. Pure and Applied Geophysics 175, 3539-3553. https://link.springer.com/article/10.1007/s00024-018-1867-0
Farquharson, C.G., Craven, J.A., 2009. Three-dimensional inversion of magnetotelluric data for mineral exploration: An example from the McArthur River uranium deposit, Saskatchewan, Canada. Journal of Applied Geophysics 68, 450-458. https://doi.org/10.1016/j.jappgeo.2008.02.002
Garg, H., 2016. A hybrid PSO-GA algorithm for constrained optimization problems. Applied Mathematics and Computation 274, 292-305. https://doi.org/10.1016/j.amc.2015.11.001. https://doi.org/10.1016/j.amc.2015.11.001
Gay J.S.P., 1963. Standard curves for interpretation of magnetic anomalies over long tabular bodies. Geophysics 28, 161-200.
Grandis, H., Maulana, Y., 2017. Particle swarm optimization (PSO) for magnetotelluric (MT) 1D inversion modeling. In IOP conference series: Earth and Environmental Science ,IOP Publishing. http://dx.doi.org/10.1088/1755-1315/62/1/012033
Lines, L., Treitel, S., 1984. A review of least‐squares inversion and its application to geophysical problems. Geophysical Prospecting 32, 159-186. https://doi.org/10.1111/j.1365-2478.1984.tb00726.x
Mehanee, S.A., Essa, K.S., 2015. 2.5 D regularized inversion for the interpretation of residual gravity data by a dipping thin sheet: numerical examples and case studies with an insight on sensitivity and non-uniqueness. Earth, Planets and Space 67, 1-26. https://doi.org/10.1186/s40623-015-0283-2
Nabighian, M.N., Grauch, V., Hansen, R., LaFehr, T., Li, Y., et al., 2005. The historical development of the magnetic method in exploration. Geophysics 70, 33-61. http://dx.doi.org/10.1190/1.2133784
Rao, B., Murthy, I.R., Rao, C.V., 1973. A computer program for interpreting vertical magnetic anomalies of spheres and horizontal cylinders. Pure and Applied Geophysics 110, 2056-2065. http://dx.doi.org/10.1007/BF00876569
Rao, B., Rao, T.P., Murthy, A.K., 1977. A note on magnetized spheres. Geophysical Prospecting 25, 746-757. https://doi.org/10.1111/j.1365-2478.1977.tb01201.x
Rao, T.P., Subrahmanyam, M., 1988. Characteristic curves for the inversion of magnetic anomalies of spherical ore bodies. Pure and Applied Geophysics 126, 69-83. https://doi.org/10.1007/BF00876915
Rao, T.P., Subrahmanyam, M., Murthy A.S., 1986. Nomogram for the direct interpretation of magnetic anomalies due to long horizontal cylinders. Geophysics 51, 2156-2159. https://doi.org/10.1190/1.1442067
Sweilam, N., Gobarsh, M., Hashem, T., 2008. Using· Particle Swarm Optimization with Function Stretching {SPSO} For IBver. ftag Gr-avity Data:-A Visibility Study. Proceedings of the Mathematical & physical society of Egypt, 86, 259-281.
Tavakoli-Moghadam, R., 2013. Metaheuristic Algorithms: Theoretical Foundations and Implementation in MATLAB. MSc thesis, Islamic Azad University,.
Tavassoli Torbati, H., Fanaee Kheirabad, G., Mohammadzadeh Moghaddam, M., Karimi Kalvarzi, A., Amin 2022. Qualitative Interpretation of Aeromagnetic Data from the Basiran Area (South Khorasan Province). Physics of the Earth and Space 48(3), 531-540. https://doi.org/10.22059/jesphys.2022.314982.1007268
Zhdanov, M.S., 2002. Geophysical inverse theory and regularization problems. Elsevier. 609 P.