Aspekte der Inversion von Daten der Spektralen Induzierten Polarisation

Abstract

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Inversion von Daten der Spektral Induzierten Polarisation (SIP), die eine Erweiterung der Gleichstromgeoelektrik auf frequenzabhängige komplexwertige elektrische Widerst"ande darstellt. Ziel ist die Entwicklung flexibler Auswertealgorithmen auf Basis eines bestehenden Programmes für möglichst vielfältige Einsatzbereiche.<br /> Im ersten Teil wird eine neuartige Regularisierung eingeführt, die sich als sehr vielfältig einsetzbar erweist und über einen Steuerungsparameter sowohl in der Lage ist, stark fokussierte, als auch geglättete Ergebnismodelle zu produzieren. Der Einsatz zeigt sich auch bei der Anwendung auf Felddaten als vorteilhaft gegen"uber anderen Ansätzen.<br /> Im Weiteren wird die Verwendung von Daten ermöglicht, die über unebener Topografie aufgezeichnet wurden. Damit erschließen sich auch hier neue Anwendungsmöglichkeiten.<br /> Im folgenden Teil wird die Fragestellung untersucht, inwieweit spektrale Information aus Felddaten interpretiert werden kann. Neben einer kritischen Betrachtung zur Anwendbarkeit auf aktuelle Messdaten werden Algorithmen erstellt, die eine Inversion in Modelle nach Cole-Cole bzw. Modelle der konstanten Phase zulassen. Die grundsätzliche Machbarkeit wird gezeigt.<br /> Im letzten Teil wird ein Programm zur Interpretation der Daten in drei räumlichen Dimensionen erstellt und wiederum an synthetischen sowie Felddaten getestet. Die Benutzung eines aktuellen Standard-PCs für die direkte Auswertung im Feld erweist sich dabei aufgrund der benötigten Rechenzeit als kritisch. <br /> Insgesamt können durch die gemachten Erweiterungen eine Vielzahl von neuen Anwendungsbereichen erschlossen werden, insbesondere auch in aktuellen Gebieten, wie z.B. der Grundwasserprospektion, auf die das Projekt abzielt, in dessen Rahmen diese Arbeit erstellt wurde.

<strong>Aspects of the inversion of spectral induced polarisation data</strong><br /> This work deals with the inversion of data from spetral induced polarisation (SIP) measurements, the extension of DC geoelectric to frequency-dependent, complex electrical resistivities. The aim is the development of flexible interpretation algorithms based on an existing program for a maximum variety of applications.<br /> In the first part a new kind of regularisation is introduced that proves to be applicable in very different cases and allows by changing one control parameter to vary between strongly focussed models on the one hand and very smooth models on the other. The usage shows advantages compared to other approaches even for field data.<br /> In the following the interpretation of data measured over uneven topography is enabled. With this we open even more potential fields of application.<br /> In the next part we have a look at the interpretation of the frequency dependent behaviour. Despite the fact that for current measurement data the application is problematic, a program is developed to invert the data for Cole-Cole or Constant Phase Angle models. The principal feasibility is shown.<br /> In the last part a program is introduced for three dimensional data interpretation and tested with both synthetic and field data. The use of a present standard PC for direct interpretation in the field is found to be critical according to the needed calculation time. <br /> In total, a lot of new fields of application are opened by the new developments, especially in present subjects like ground water prospection on which aims the project within which this thesis was written.