بخشی از مقاله
چکیده
ژئوفیزیک علم شناسایی درون زمین است. در حالت کلی علم ژئوفیزیک به دو شاخه زمینی و هوابرد تقسیم میشود. پردازش و تفسیر دادههای ژئوفیزیک هوابرد که در آن دستگاههای اندازهگیری تماسی با زمین ندارند، روشی سریع و خوب برای شناسایی عوارض زیرسطحی میباشد. مغناطیسسنجی از جمله روشهای سودمند در ژئوفیزیک هوابرد بوده و اصول کار مغناطیسسنجی برپایه تباین خودپذیری مغناطیسی مواد داخل زمین میباشد.
میتوان از این روش برای هدفهای پدافندی نیز استفاده نمود. از جمله کاربردهای این روش میتوان به شناسایی انبارهای مهمات زیرزمینی باقی مانده در مناطق جنگی اشاره نمود. ممکن است در ابتدا نقشههای مغناطیس دید صحیحی از عوارض داخل زمین حاصل نکنند، اما با اعمال فیلترهای برجستهسازی مرز، مرزهای این عوارض با دقت بالایی برجسته می-شوند. در این پژوهش با اعمال فیلترهای برجستهسازی مرز معروف بر روی مدلهای مصنوعی انبارهای مهمات یا تسلیحات نظامی باقیمانده در منطق جنگی، نشان داده میشود که این روشها ابزار قدرتمندی برای کاربردهای پدافندی میباشند.
.1 مقدمه و هدف
علاقه به حیات و حفظ بقاء به طور غریزی در هر انسانی وجود دارد لذا در طول تاریخ، بشر برای دستیابی به ملزومات حیاتی خود از جمله غذا و انرژی به گسترش و توسعه مراتع و زمینهای کشاورزی و معادن پرداخته یا به جهت دفع تجاوز دشمنان خود جنگها و منازعات بسیاری را پشت سر نهاده است. سلاحهایی که جوامع بشری قبل از دوران صنعتی در جنگها بکار میبردند دست ساز و بسیار ساده بود، بین فرآیندهای دانش و فناوری و نوع سلاحهایی که جوامع بشری برای بهره گیری از آنها در جنگ ابداع و اختراع میکردهاند، ارتباط نزدیکی وجود داشته است. پدافند در مفهوم کلی، دفع، خنثی کردن و یا کاهش تاثیرات اقدامات آفندی دشمن و ممانعت از دستیابی به اهداف خودی است. پدافند به دو بخش تقسیم میشود -1 پدافند عامل -2 پدافند غیرعامل
سازمان پدافند غیرعامل در سال 1382 با فرمان مقام معظم رهبری حضرت آیت االله العظمی خامنه ای تشکیل شد .در گذشته و در یک مقطع زمانی موضوع پدافند غیرعامل به ارتش واگذار شده بود٬در یک مقطع هم به سازمان مدیریت و برنامه ریزی و در یک مقطع دیگر نیز به دبیرخانه شورای عالی امنیت ملی. پدافند غیر عامل مجموعه ای از اقدامات غیر مسلحانه است که موجب کاهش آسیب پذیری نیروی انسانی، ساختمان ها، تاسیسات، تجهیزات، سرمایه ها، اسناد و شریان های کشور در مقابل عملیات خصمانه و مخرب دشمن می گردد
با توجه به ضرورت امر، جا دارد که همه علوم در جهت پیشرفت پدافند غیرعامل گام بردارند. علم ژئوفیزیک نیز از این قائده مستثنی نمیباشد. ژئوفیزیک علم شناسایی ساختارهای داخل زمین است. شاخههای این علم عبارتند از: زلزلهشناسی، لرزه-شناسی، مغناطیسسنجی، گرانیسنجی و ژئوالکتریک. از بین این گرایشها مغناطیسسنجی و گرانی را روشهای میدان پتانسیلی نیز میگویند، زیرا آنها بر اساس میدانهای پتانسیلی مغناطیسی و گرانی ایجاد شده توسط تودههای داخل زمین کار میکنند.
این میدانها را میتوان بدون اینکه دستگاه مغناطیسیسنج یا گرانیسنج در سطح زمین باشد نیز اندازه-گیری نمود. در روش میدانپتانسیلی مغناطیسسنجی هوابرد، دستگاههای اندازهگیری میدانهای مغناطیسی به هواپیماها یا هلی-کوپترهای مخصوصی سوار شده و در نقاط از قبل تعیین شدهای دادههای مورد نیاز از منطقه مورد مطالعه را جمعآوری می-کنند - شکل-. - 1 در اکثر مواقع، نقشههای خام حاصل شده از این پیمایشهای هوابرد تنها اطلاعات کلی از منطقهی مورد مطالعه بدست میدهند. لذا باید عملیات پردازشی از جمله اعمال فیلترهای برجستهسازی مرز بر روی این دادههای خام انجام شود تا نقشههای دقیقتری حاصل شوند.
شکل.1 نمایشی از برداشت هوایی مغناطیسی
امروزه استتار مهمات در زیر زمین از پدیدههای معمول در مناطق جنگی میباشد. با روش مغناطیسسنجی هوابرد میتوان از محل این انبارهای مهمات دشمن مطلع شد و اقدامات پدافندی مربوطه را انجام داد.
.2 تئوری و پیشینه تحقیق
یکی از بررسیها جهت شناسایی ساختارهای پنهان، ژئوفیزیک هوایی است که همواره نام مغناطیسسنجی هوابرد را بههمراه دارد و تفسیر مدلسازی حاضل از آن میتواند یه شناسایی عوارض زیرسطحی کمک شایانی نماید. تفسیر و مدلسازی داده-های ژئوفیزیکی عبارت است از تعیین منبع آنومالیهای موجود و ویژگیهای آنها از روی تغییراتی که در دادهها مشاهده میشود. در حالت کلی تفسیر و مدلسازی دادههای ژئوفیزیکی به دو صورت کیفی و کمی صورت میگیرد. در تفسیر کیفی بیشتر انواع ساختارهای ایجاد کنندهی ناهنجاریها، جهت، امتداد و میزان گسترش آنها مورد نظر قرار میگیرد. در این حالت شکل، عمق، گسترش و امتداد آنها بهطور نسبی تعیین میگردد
اصولاً دادههای مغناطیسی برداشت شده تولید بیهنجاریهای مثبت و منفی میکنند که این بخاطر ماهیت دو قطبی میدان مغناطیسی تودهی مولد بیهنجاری است. در نتیجه چنین خاصیتی تفسیر بیهنجاریهای مغناطیسی دشوار است. به جز در مواردی که بردار مغناطیس شدگی توده قائم است بیهنجاری مغناطیسی ثبت شده نسبت به توده جابجایی دارد، در نتیجه از روشهای خاصی استفاده میشود تا محل واقعی بیهنجاری از روی نقشهی هممقدار مغناطیسی توده تشخیص داده شود. یکی از این روشها برگردان به قطب است که دادههای برداشت شده را به قطب منتقل میکند. چنانچه گویی برداشت-ها در قطب انجام گرفته است و لذا بیهنجاری مغناطیسی توده با فرض مغناطیسشدگی قائم تولید میشود
برای بررسی دقیق تر دادههای مغناطیس میتوان از فیلترهای بالاگذر مانند گرادیانهای قائم یا ادامه فروسو استفاده کرد. در اینصورت ناپیوستگیها و لبههای بیهنجاریها با اعمال اینگونه فیلترها بهطور مشخصتری در مقایسه با میدانهای مغناطیسی مشاهده خواهند شد. برای جلوگیری از ابهام در فاز دادهها در روشهای معمول از ادامهی فراسو قبل از اعمال فیلتر استفاده میشود
روشهای گوناگونی برای تشخیص مرز بیهنجاریها معرفی شدهاند. میلر و سینگ فیلتر زاویهی تیلت را معرفی کردند.[6] وردوزکو و همکاران، از گرادایانهای کلی افقی، فیلتر زاویهی تیلت بهمنظور آشکارسازی لبهی بیهنجاریها استفاده کردند.[10] پیلینگتون و کتینگ، با مقایسهی فیلترهای گوناگون فاز محلی، روشن ساختند که هیچ-کدام از این فیلترها را نمیتوان بهتنهایی در حکم یک مشخص کنندهی لبه که همهی پارامترهای مطلوب ناپیوستگیها و لبهها را مشخص میکند، بهکار برد.
.3 مواد و روشها
شاید بتوان گفت رایجترین فیلتر در تعیین مرز بیهنجاری میدان پتانسیل فیلتر مشتق افقی کل است این فیلتر از رابطهی زیر محاسبه میشود:
f میدان پتانسیل برداشت شده - مغناطیسی یا گرانی - است. بیشینه مقدار گرادیان افقی بیانگر مرزهای توده یا ساختار زمین شناسی است. مرزهای تودهها بوسیله مقادیر بیشنه این گرادیان مشخص میشود. این فیلتر مرزهای ناهنجاری را در هرجهتی مشخص میکند.
سیگنال تحلیلی ترکیبی از گرادیان افقی و قائم دادهای میدان پتانسیل است که بیشینه مقدار آن روی لبههای ساختار قرار میگیرد. درصورتیکه در اثر تودههای مجاور تداخل ایجاد نشود و توده به اندازه کافی عریض باشد، بیشینه مقدار سیگنال تحلیلی مرزهای توده را مشخص میکند. سیگنال تحلیل در ابتدا به منزلهی یک ترکیب مختلط از میدان پتانسیل، که مؤلفه حقیقی آن مشتق افقی، و مؤلفه موهومی آن مشتق قائم میدان میدان پتانسیل است، تعریف شده است. اندازه سیگنال تحلیلی از رابطه زیر محاسبه میشود:
اولین فیلتری که برای شناسایی دقیقتر آنومالیها گسترش داده شد فیلتر زاویهی تیلت بود که نسبت مشتق قائم به اندازه مطلق مشتق افقی میدان است. زاویهی تیلت یک مشتق بهنجار شده براساس نسبت مشتق قائم به مشتق افقی از میدان است - در نمونهی مغناطیسی منظور برگردان شده به قطب است - . تانژانت زاویهی تیلت برابر است با نسبت مشتق قائم به مشتق افقی از میدان مغناطیسی برگردان به قطب است. فیلتر زاویه تیلت بصورت زیر بیان میشود:
زاویهی تیلت ویژگیهای قابل توجهی دارد. بعنوان یک نسبت بدون بعد به منابع کم عمق و عمیق تقرباًی بطور یکسان پاسخ میدهد. زاویهی تیلت بر روی منبع مثبت است، در نزدیکیهای لبهی ساختار - یا منبع - جایی که مشتق قائم صفر است و مشتق افقی بیشینه است، مقدار صفر و در بیرون از منبع مقادیر منفی را نمایش میدهد. بخاطر طبیعت مثلثاتی زاویهی تیلت بازه تغییرات آن به +90 و-90 محدود میشود. این فیلتر برای تفسیر دادهها خیلی سادهتر از سیگنال تحلیلی است.
