From the idea to the creation of an automated interpretation system of potential fields GMT-AUTO: step by step

І.Б. Макаренко; О.В. Легостаєва; О.С. Савченко

doi:10.24028/gj.v47i2.325253

Автор(и)

І.Б. Макаренко S.I. Subbotin Institute of Geophysics,National Academy of Sciences of Ukraine,Kiev,Ukraine, Україна
О.В. Легостаєва S.I. Subbotin Institute of Geophysics,National Academy of Sciences of Ukraine,Kiev,Ukraine, Україна
О.С. Савченко S.I. Subbotin Institute of Geophysics,National Academy of Sciences of Ukraine,Kiev,Ukraine, Україна

DOI:

https://doi.org/10.24028/gj.v47i2.325253

Ключові слова:

автоматизовані системи, потенціальні поля, автоматизація введення в комп’ютер геолого-геофізичних даних, прямі задачі геофізики, комплекс GMT-Auto, густинне моделювання

Анотація

Викладено шлях створення автоматизованого комплексу інтерпретації потенціальних полів GMT-Auto, який складається з трьох етапів: 1995—2000 рр., 2001—2009 рр., 2010 р. — сьогодення. На кожному етапі роботи включали розв’язання прямих задач і створення програмних продуктів для вводу інформації, поданої у паперовому вигляді, та виводу отриманих даних у графічному форматі. В 1995—2000 рр. було наведено розв’язки прямої задачі гравіметрії для неоднорідної довільно усіченої вертикальної прямокутної призми та розроблено програми для розрахунку гравітаційних ефектів у прямокутній (3D gravity) і сферичній (Sfera) системах координат. Створено програму MAP, яка орієнтована для роботи з картами, що не містять зображень функцій із розривами першого роду. Вдосконалено алгоритми та створено програмний комплекс, що дало можливість автоматично будувати геофізичні карти за значеннями поля в довільних точках площини. У 2001—2009 рр. розроблено програмний комплекс Geophys0, призначений для автоматизованої інтерактивної обробки чорно-білих зображень геолого-геофізичних даних, головним змістом яких є інформація щодо ізоліній і їх розривів першого роду (розломи, обриви і т.п.). У 2003 р. розв’язано прямі стаціонарні задачі геотермії про розподіл в однорідному півпросторі тепла і теплового потоку, що породжуються стаціонарним джерелом, яким слугує неоднорідна довільно зрізана вертикальна прямокутна призма. У 2005 р. подано строге розв’язання прямої задачі магнітометрії для довільно зрізаних вертикальної прямокутної призми і чотирикутної піраміди з анізотропною магнітною сприйнятливістю, яка всередині тіл задана як функція координат. У 2006 р. для розв’язання прямих задач гравіметрії, магнітометрії і геотермії було розроблено програмний комплекс Profile, в якому додатково реалізовано можливість врахування рельєфу місцевості. У 2009 р. для розв’язання прямої задачі магнітометрії запропоновано алгоритм обчислення магнітних полів для монокліналей складної форми і складчастих структур з однорідною анізотропією і створено програму Magnitca. Починаючи з 2010 р. на сьогодні виконано роботу зі створення інтерактивного програмного комплексу Isohypse для обробки монохромних (чорно-білих) і кольорових (оригінали карт) зображень об’єктів, поданих у прямокутній або географічній системі координат. У 2010—2011 рр. розроблено програму SpaceMap, що дало змогу вводити у комп’ютер інформацію, подану графічно у вигляді тіл (областей). У 2015 р. був вдосконалений алгоритм програми Sfera, додано можливість задання глибини залягання покрівлі та підошви шару у вигляді як числа, так і файлу. В 2021 р. розпочато використання комплексу GMT-Auto для побудови густинних моделей вздовж лінії профілю. Наведено досвід практичного використання комплексу як для розв’язання задач регіонального плану, так і вирішення складних прикладних завдань сучасної геології.

Посилання

Bas, R.G., Dyadyura, V.O., & Starostenko, V.I. (1970). Algorithms for automatic construction of geophysical maps based on field values at arbitrary points of the plane. Reports of the Academy of Sciences of the USSR. Ser.B, (9), 799—803 (in Ukrainian).

Entin, V.A., Orlyuk, M.I., Belous, O.I., Gintov, O.B., Malakhov, V.G., Bakhmutov, V.G., Kachan, I.O., Bakarzhieva, M.I., Makarenko, I.B., Savchenko, O.S., Samoilenko, T.M., Marchenko, A.V., Drukarenko, V.V., Poliachenko, I.B., Mychak, S.V., Romenets, A.O., & Braiko, O.V. (2022). Depth structure of the Gorishne-Plavninsk structure and general principles of geological and geophysical study of the Krivoy Rog-Kremenchug iron-ore strip. Geofizicheskiy Zhurnal, 43(6), 42—69. https://doi.org/10.24028/gzh.v43i6.251552 (in Ukrainian).

Kozlenko, M., & Kozlenko, Yu. (2019). Deep structure of the Guinea continental margin based on seismometry and gravimetry data. LAP LAMBERT Academic Publishing, 137 p. (in Russian).

Krutikhovskaya, Z.A., Starostenko, V.I., & Garbuza, A.A. (1972). On the construction of structural maps of the basement of the Krivoy Rog and metabasite series from gravimetric data by modeling. Geophysical collection, (45), 67—72 (in Russian).

Legostaeva, O.V. (1999). About an optimal scheme of calculation of double integrals at the solution of direct tasks of gravimetry and magnetometry. Geofizicheskiy Zhurnal, 21(3), 127—130 (in Russian).

Makarenko, I., Savchenko, O., Dererova, J., Murovskaya, A., Starostenko, V., Bielik, M., & Legostaeva, O. (2023). Depth structure of the Transcarpathian Depression (Ukrainian part) according to density modeling data. Geofizicheskiy Zhurnal, 45(4), 43—83. https://doi.org/10.24028/gj.v45i4.286285 (in Ukrainian).

Makarenko, I.B., Starostenko, V.I., Kuprienko, P.Ya., Savchenko, O.S., & Legostaeva, O.V. (2021). Heterogeneity of the Earth’s crust of Ukraine and adjacent regions according to the results of 3D gravity modeling. Kyiv: Naukova Dumka, 204 p. (in Ukrainian).

Starostenko, V.I. (1978). Stable numerical methods in the problems of gravimetry. Kyiv: Naukova Dumka, 228 p. (in Russian).

Starostenko, V.I., Bas, R.G., Butakov, G.S., & Dya¬dyura, V.A. (1972). Automated System of Ope¬rational Processing of Gravimetry and Magnetometry Data. Kyiv: Naukova Dumka, 164 p. (in Russian).

Starostenko, V.I., Dyadyura, V.A., & Legostaeva, O.V. (1996). Automatic construction of geophysical maps by field values in arbitrary points of the plane. Reports of the Academy of Sciences of the USSR, (10), 113—118 (in Russian).

Starostenko, V.I., & Zavorotko, A.N. (1976). Methods and program complex for solving the inverse linear problem of gravimetry on the IBM «Minsk-22». Kyiv: Naukova Dumka, 61 p. (in Russian).

Starostenko, V.I., & Legostaeva, O.V. (2006). Computer program «3-D modeling of potential fields». Certificate of copyright registration for work No. 16867, registration date 06.06.2006 (in Ukrainian).

Starostenko, V.I., Legostaeva, O.V., Makarenko, I.B., Pavlyuk, E.V., & Sharypanov, V.M. (2004). On automated input into the computer images of geological and geophysical maps with discontinuities of the first kind and visualization of three-dimensional interactive geophysical models and their fields. Geofizicheskiy Zhurnal, 26(1), 3—13 (in Russian).

Starostenko, V.I., Legostaeva, O.V., Makarenko, I.B., & Savchenko, A.S. (2015). Software system for automated data interpretation of potential fields (GMT-Auto). Geofizicheskiy Zhurnal, 37(1), 42—52. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v37i1.2015.111322 (in Russian).

Starostenko, V., Makarenko, I., Savchenko, О., Kuprienko, P., & Legostaeva, O. (2022). Three-dimensional density model of the Tarasivka structure of the Golovanivsk suture zone of the Ukrainian Shield. Geofizicheskiy Zhurnal, 44(2), 135—151. https://doi.org/10.24028/gj.v44i2.256269 (in Ukrainian).

Starostenko, V.I., Manukyan, A.G., & Zavorotko, A.N. (1986). Methodology for solving direct problems of gravimetry and magnetometry on spherical planets. Kyiv: Naukova Dumka, 112 p. (in Russian).

Starostenko, V.I., Matsello, V.V., Aksak, I.N., Kuleshov, V.A., Legostaeva, O.V., & Egorova, T.P., (1997). Automation computer input image geophysical maps and building their digital models. Geofizicheskiy Zhurnal, 19(1), 3—13 (in Russian).

Starostenko, V.I., Sharypanov, V.M., Savchenko, A.S., Legostaeva, O.V., Makarenko, I.B., & Kuprienko, P.Ya. (2011). On the automated interactive processing of graphic images of geological and geophysical objects. Geofizicheskiy Zhurnal, 33(1), 54—61. https://doi.org/10. 24028/gzh.0203-3100.v33i1.2011.117325 (in Russian).

Starostenko, V.I., Sharypanov, V.M., Sharypa¬nov, A.V., Savchenko, A.S., Legostayeva, O.V., Makarenko, I.B., & Kuprienko, P.Y. (2016). Interactive software package Isohypse for three-dimensional geological and geophy¬sical models, and its practical use. Geofi¬zi¬ches¬kiy Zhurnal, 38(1), 30—42. https://doi.org/10. 24028/gzh.0203-3100.v38i1.2016.107720 (in Rus¬sian).

Bielik, M., Krajňak, M., Makarenko, I., Legosta¬eva, O., Starostenko, V., Bošanský, M., Grinè, M., & Hók, J. (2013). 3D gravity interpre¬ta¬tion of the pre-Tertiary basement in the in¬tramontane depressions of the Western Car¬pa¬thians: a case study from the Turiec Basin. Geologica Carpathica, 64(5), 399—408. https://doi.org/10.2478/geoca-2013-0027.

Bielik, M., Makarenko, I., Csicsay, K., Legostaeva, O., Starostenko, V., Savchenko, A., Simonova, B., Dererova, J., Fojtikova, L., Pasteka, R., & Vozar, J. (2018). The refined Moho depth map in the Carpathian-Pannonian region. Contributions to Geophysics and Geodesy, 48(2), 179—190. https://doi.org/10.2478/congeo-2018-0007.

Bielik, M., Zeyen, H., Starostenko, V., Makarenko, I., Legostaeva, O., Savchenko, S., Dérerová, J., Grinč, M., Godová, D., & Pánisová, J. (2022). A review of geophysical studies of the lithosphere in the Carpathian-Pannonian region. Geologica Carpathica, 73(6), 499—516. https://doi.org/10.31577/GeolCarp.73.6.2.

Bogdanova, S.V., Pashkevich, I.K., Buryanov, V.B., Makarenko, I.B., Orlyuk, M.I., Skobelev, V.M., Starostenko, V.I., & Legostaeva, O.V. (2004). The 1.80―1.74-Ga gabbro-anorthosite-rapakivi Korosten Pluton in the Ukrainian Shield: a 3-D geophysical reconstruction of deep structure. Tectonophysics, 381, 5—27. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2003.10.023.

Dirkzwager, J.B., Stephenson, R.A., & Legostaeva, O.V. (2000). The pre-Permian residual gravity field for the Dutch onshore and adjacent offshore. Global and Planetary Change, 27(1-4), 53—66. https://doi.org/10.1016/S0921- 8181(01)00059-5.

Krajňak, M., Bielik, M., Makarenko, I., Legostaeva, O., Starostenko, V., & Bošanský, M.

(2012). The first stripped gravity map of the Tur¬ci¬-anska Kotlina Basin. Contributions to

Geo¬phy¬sics and Geodesy, 42(2), 181—199. https://doi.org/10.2478/v10126-012-0017-4.

Starostenko, V.I., Kutas, R.I., & Legostaeva, O.V. (2003). Solution of stationary geothermal forward problems for an inhomogeneous vertical rectangular, arbitrarily truncated prism. Izvestiya, Physics of the Solid Earth, 39(12), 1021—1028.

Starostenko, V.I., & Legostaeva, O.V. (1998). Calculation of the gravity field from an inhomogeneous, arbitrarily truncated vertical rectangular prism. Izvestiya, Physics of the Solid Earth, 34(12), 991—1003.

Starostenko, V.I., Shuman, V.N., Ivashchenko, I.N., Legostaeva, O.V., Savchenko, A.S., & Skrinik, O.Ya. (2009). Magnetic fields of 3-D anisotropic bodies: theory and practice of calculations. Izvestiya, Physics of the Solid Earth, 45(8), 640—655. https://doi.org/10.1134/S1069351309080047.

Starostenko, V.I., Zavoisky, V.N., & Legostaeva, O.V. (2005). The forward problem of magnetic survey for 3-D bodies of complex configuration with anisotropic magnetic susceptibility. Izvestiya, Physics of the Solid Earth, 41(7), 585—593.

Szalaiová, E., Bielik, M., Makarenko, I., Legostaeva, O., Hók, J., Starostenko, V., Šujan, M., & Šefara, J. (2008). Calculation of a stripped gra¬vity map with a high degree of accuracy: a case study of Liptovská Kotlina Basin (Northern Slovakia). Geological Quarterly, 52(2), 103—114.