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중력 변화율 텐서를 이용한 선형 이상체의 주향과 경사 결정
Determination of the Strike and the Dip of a Line Source Using Gravity Gradient Tensor 원문보기

한국지구과학회지 = Journal of the Korean Earth Science Society, v.35 no.7, 2014년, pp.529 - 536  

임형래 (한국지질자원연구원 탐사개발연구실) ,  정현기 (한국지질자원연구원 탐사개발연구실)

초록
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이 논문에서는 한 개의 측선에서 측정된 중력 변화율 텐서를 이용하여 선형 이상체의 주향과 경사를 자동 결정하는 알고리즘을 제시한다. 선형 이상체의 중력 변화율은 측선에 수직으로 배열되어 있는 경우 이차원 효과를 보이므로, 이론적으로 두 개의 독립 성분을 제외하고는 값을 갖지 아니한다. 반면 주향과 경사를 가지는 선형 이상체는 5개의 독립 성분을 가지게 된다. 이와 같은 선형 이상체가 가지는 중력 변화율 텐서의 이차원 특성을 활용하여 5개의 독립 성분 중 3개가 동시에 최소 값이 되도록 하는 회전변환의 변환각은 곧바로 선형 이상체의 주향과 경사를 의미한다. 이 논문에서는 최소자승법을 이용하여 5개의 중력 변화율 성분 중 3개를 최소로 하는 변환 행렬 각을 구하였고 이를 이용하여 선형 이상체의 주향과 경사를 자동 결정할 수 있음을 보였다. 이 논문에서는 모델 계산을 통하여 주향만 있는 경우와 주향과 경사 모두를 가지는 경우에 대하여 각각의 방향각들을 자동 결정할 수 있음을 보였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, the automatic determination algorithm of strike and dip of a line source using gravity gradient on a single profile is proposed. In general, the gravity gradient tensor due to a line source has only two independent components because of its 2-Dimensional (2-D) characteristics. However...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 즉 주향과 경사를 갖는 선형 이상체로부터 발생한 5개 성분의 중력 변화율 텐서를 이차원의 성질을 갖도록 3개의 성분이 0에 수렴하는 회전변환 행렬을 찾을 수 있다면 이는 곧 주향과 경사를 결정할 수 있음을 의미한다. 이 논문에서는 이러한 회전변환을 이용하여 이차원 이상체의 중력 변화율 텐서의 이차원 성질을 만족하도록 하는 주향과 경사를 동시에 결정하는 방법론에 대하여 기술하였다. 인공적인 공동의 경우 경사가 매우 작으므로 주향만을 고려해도 충분한 경우(Ellis and Peden, 1995)를 대비하여 주향만 갖는 선형 이상체의 경우와 폐갱도와 같이 주향과 경사를 모두 고려할 필요가 있는 경우에 대하여 각각 주향과 경사를 결정하는 알고리즘을 제시하였다.
  • 이 논문에서는 한 개의 측선에서 얻어진 선형 이상체에 의한 중력 변화율 텐서를 이용하여 선형 이상체의 주향과 경사를 결정할 수 있음을 보였다. 먼저 주향만을 갖는 선형 이상체의 경우 주향 각만큼 회전변환을 수행한 후의 중력 변화율 텐서에서 첫번째 열이 0으로 수렴한다는 이차원 이상체의 중력 변화율 텐서의 특징을 이용하면 해석적인 주향 값을 계산할 수 있었다.
  • 포텐셜에 적용하는 변화율 텐서는 내재적으로 독립된 성분들의 조합으로부터 이상체의 위치를 가리키는 방향성을 가지고 있다(Rim, 2011; Schmidt and Clark, 2006). 이번 연구에는 이 방향성을 기초로 한 개의 측선에서 중력 변화율 텐서가 측정되었다고 가정한 후, 이들 성분의 조합을 통하여 선형 이상체의 주향과 경사를 결정하는 방법에 대해서 연구하였다. 선형 이상체는 이차원이므로 중력 변화율 텐서 성분도 단 두 개만 존재한다.

가설 설정

  • 이 모델은 선형 이상체의 밀도 1 g cm−3를 가지고 관측 측선으로부터 5 m 하부에 위치하고 있다고 가정하였다.
  • 이전 모델과 같이 밀도는 1 g cm−3를 갖고 관측 측선으로부터 5 m 하부에 존재하며 1 Etvs의 백색 잡음을 가정하였다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
중력 탐사만으로 얻어지는 정보의 양이 제한되는 것을 극복하기 위해 최근 도입하려 하는 것은? 따라서 중력의 수직 성분만을 측정하므로 중력 탐사만으로 얻어지는 정보의 양이 제한된다. 이를 극복하기 위하여 최근에는 벡터 중력을 도입하려는 경향이 있지만(Krahenbuhl et al., 2014), 벡터 중력계는 아직 상용화 단계가 아니므로 현장에 적용하기 위해서는 많은 시간이 필요하다(Rim and Li, 2013).
중력 탐사에서 이용하는 것은? 중력 탐사는 보통 스프링을 기반으로 하는 상대 중력계를 이용한다(Butler, 1984). 따라서 중력의 수직 성분만을 측정하므로 중력 탐사만으로 얻어지는 정보의 양이 제한된다.
포텐셜에 적용하는 변화율 텐서가 가지고 있는 것은? 포텐셜에 적용하는 변화율 텐서는 내재적으로 독립된 성분들의 조합으로부터 이상체의 위치를 가리키는 방향성을 가지고 있다(Rim, 2011; Schmidt and Clark, 2006). 이번 연구에는 이 방향성을 기초로 한 개의 측선에서 중력 변화율 텐서가 측정되었다고 가정한 후, 이들 성분의 조합을 통하여 선형 이상체의 주향과 경사를 결정하는 방법에 대해서 연구하였다.
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참고문헌 (18)

  1. Beike, M., 2010, Analytic signals of gravity gradient tensor and their application to estimate source location. Geophysics, 75, I59-I74. 

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  9. Kwon, B.D., Lee, H., Lee, G.H., Rim, H., and Oh, S., 2000, Effective geophysical methods in detecting subsurface caves: On the case of Manjang cave, Cheju Island. Journal of the Korean Earth Science Society, 21, 408-422. (in Korean) 

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  13. Pedersen L.B. and Rasmussen, T.M., 1990, The gradient tensor of potential field anomalies: Some implications on data collection and data processing of maps. Geophysics, 55, 1588-1566. 

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  15. Rim, H. and Li, Y., 2012, Single-hole imaging using borehole gravity gradiometry. Geophysics, 77, G67-G76. 

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  17. Schmidt, P.W. and Clark, D.A., 2006, The magnetic gradient tensor: Its properties and uses in source characterization. The Leading Edge, 25, 75-78. 

  18. Zhdanov, M.S., Ellis, R., and Mukherjee, S., 2004, Threedimensional regularized focusing inversion of gravity gradient tensor component data. Geophysics, 69, 925-937. 

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