Three-dimensional Inversion of Resistivity Data

전기비저항 탐사자료의 3차원 역산

The interpretation of resistivity data has, so far, mainly been made under the assumption that the earth is of relatively simple structure and then using one or two-dimensional inversion scheme. Since real earth structure and topography are fully three-dimensional and very complicated In nature, however, such assumptions often lead to misinterpretation of the earth structures. In such situations, three-dimensional inversion is probably the only way to get correct image of the earth. In this study, we have developed a three-dimensional inversion code using the finite element solution for the forward problem. The forward modeling algorithm simulates the real field situation with irregular topography. The inverse problem is solved iteratively using the least-squares method with smoothness constraint. Our inversion scheme employs ACB (Active Constraint Balancing) to enhance the resolving power of the inversion. Including Irregular surface topography in the inversion, we can accurately define the earth structures without artifact in the numerical tests. We could get reasonable image of earth structure by Inverting the real field data sets taken over highway bridge construction site.

현재까지 전기비저항 탐사자료의 해석은 대부분 지하구조가 1차원 또는 2차원으로 가정하는데 근간을 두고 있다. 그러나, 국내와 같이 지질구조가 복잡하며 지형의 기복이 심한 경우, 이와 같은 가정을 사용은 전기비저항 탐사자료의 해석에 오류를 야기할 가능성이 높다. 본 연구에서는 3차원적으로 복잡하게 변화하는 지하구조 및 지형의 기복에 의한 지형효과를 정확히 계산할 수 있는 유한요소법에 의한 3차원 전기비저항 모델링 알고리듬을 근간으로 하는 역산 알고리듬을 개발하였다. 이 알고리듬은 ACB(Active Constraint Balancing)법을 채용함으로써 역산의 분해능 향상을 기하였다. 간단한 3차원 지하구조 및 지형기복에 대한 수치모형 실험결과 지표의 불규칙한 기복을 포함하여 역산을 수행함으로써 정확한 지하구조 영상을 획득할 수 있음을 보였으며, 국내의 교량건설 예정부지에서 수행된 격자망을 이룬 전기비저항 탐사자료에 대한 3차원 역산 결과 매우 신뢰도 높은 지하구조에 대한 영상을 도출할 수 있었다.