آشکار‌سازی سازه‌های زیرزمینی در داده‌های گرادیان گرانی با استفاده از الگوریتم ژنتیک

Abstract

شناسایی و کشف ساختارهای زیرزمینی از جنبه­های گوناگونی کاربرد دارد. از جمله این کاربردها، مطالعات مهندسی و نظامی است. گاهاً ساختارهای مهندسی خاصی وجود دارند که به دلایل امنیتی یا استراتژیک در زیرزمین ساخته شده‌اند. در بسیاری از موارد، این ساختارها از طریق سنجنده‌های تصویربرداری قابل شناسایی نیستند؛ بنابراین مسئله آشکارسازی آن‌ها یکی از مسائل بسیار پیچیده در موضوعات اکتشافی و مهندسی قلمداد می­گردد. روش­های مختلفی برای شناسایی این سازه­های طبیعی یا مصنوعی وجود دارد. از میان روش‌های ژئوفیزیکی معمول برای کشف اجسام زیرزمینی و با استفاده از مشاهدات سطحی، به‌ کارگیری داده‌های گرادیان جاذبه­ای که مشتق دوم پتانسیل جاذبه­ی زمین است، از کارایی بالایی برخوردار است. در این مقاله از الگوریتم ژنتیک برای کشف و تعیین موقعیت و اندازه سازه‌های زیرزمینی و با استفاده از مشاهدات گرادیان جاذبه­ای استفاده شده است. الگوریتم ژنتیک به عنوان یک الگوریتم تکاملی، به دلیل عدم نیاز به خطی­سازی مسئله و به ویژه عدم وابستگی به جواب اولیه، می‌تواند روشی مفید و کارا در حل مسئله مورد نظر باشد. این روش در کنار روش­های همتای خود، همچون روش کمترین مربعات، برای حل مسائل بهینه­سازی به کار رفته؛ اما با این وجود برتری­هایی نیز نسبت به آن‌ها دارد. با شبیه‌سازی داده‌های گرادیان جاذبه‌ی حاصل از سازه‌های زیرزمینی و به کار بردن این الگوریتم برای تعیین موقعیت و اندازه چنین سازه­ هایی، مسئله آشکارسازی حل شده و احتمال کشف سازه‌های زیرزمینی با در نظر گرفتن سطوح نوفه مختلف دستگاه اندازه‌گیری مورد بررسی قرار می‌گیرد.