Rezidüel gravite anomalilerinden yerçekimsel arama algoritmasıyla model parametre kestirimi
Model parameter estimation by gravity search algorithm from residual gravity anomalies
Yazar: MERVE IŞIK
Danışman: DOÇ. DR. ÇAĞLAYAN BALKAYA
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeofizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Jeofizik Mühendisliği = Geophysics Engineering

Özet:
ÖZET

Yüksek Lisans Tezi

REZİDÜEL GRAVİTE ANOMALİLERİNDEN YERÇEKİMSEL ARAMA ALGORİTMASIYLA MODEL PARAMETRE KESTİRİMİ

Merve IŞIK

Süleyman Demirel Üniversitesi
Fen Bilimleri Enstitüsü
Jeofizik Mühendisliği Anabilim Dalı

Danışman: Doç. Dr. Çağlayan BALKAYA


Topluluk tabanlı yeni bir metasezgisel olan Yerçekimi Arama Algoritması (YAA), Newton'un kütle çekim yasasına ve kütlelerin etkileşimine dayanan fiziksel bir olgudan esinlenilerek geliştirilmiştir. Bu algoritmada, topluluktaki arama yapan bireyler temel olarak Newton yerçekimi ve hareket yasaları aracılığıyla birbirleriyle etkileşime giren bir kütleler topluluğudur. Algoritma, bilimsel topluluk arasında hızla popülerlik kazanmış olsa da uygulamalı jeofizikte henüz geniş bir şekilde araştırılmamıştır. Bu nedenle, basit şekilli cisimlerin neden olduğu rezidüel (sığ) gravite anomalilerinin yorumlanması ilk kez bu tez kapsamında gerçekleştirilmiştir. Algoritmanın uygulanabilirliği ve etkinliği ilk olarak kuramsal olarak üretilen bir anomalide test edilmiştir. Kestirilmek istenen model parametreleri, genlik katsayısı (A), yapının derinliği (z0) ve yeryüzündeki izdüşümü (x0) ve biçim faktörlerini (q ve ƞ) içermektedir. Ayrıca, gürültü içeriğinin çözüm üzerindeki etkisi de araştırılmıştır. YAA'nın başarısı, değerlendirme sürecinde her bir yinelemede azalan yerçekimi sabiti (G) gibi kullanıcı tanımlı kontrol parametrelerinin ayarlanmasına nispeten duyarlı olduğu için, algoritmanın keşif ve sömürü aşamaları arasında daha iyi bir denge sağlayabilmek için bu parametreler araştırılmıştır. Ayrıca, Québec'te (Kanada) bulunan bir metal sülfit yatağından kaynaklanan bir alan anomalisi de değerlendirilmiştir. Genel olarak, algoritma önceki çalışmaların sonuçları ile oldukça uyumlu model parametre kestirimleri sağlamıştır. Bununla birlikte YAA, ters çözümde yineleme sayısının artmasıyla daha etkili sonuçlar sağladığı için yüksek bir hesaplama maliyeti karakteri göstermektedir. Bu nedenle, YAA'yı türev tabanlı bir ters çözüm uygulamasıyla birleştiren melez bir yaklaşım diğer jeofizik uygulamalar için daha faydalı olabilir.
Anahtar Kelimeler: Parametre kestirimi, Yerçekimi Arama Algoritması, metasezgisel, gravite anomalileri.
2019, 66 sayfa

Abstract:
ABSTRACT

M.Sc. Thesis

MODEL PARAMETER ESTIMATION BY GRAVITY SEARCH ALGORITHM FROM RESIDUAL GRAVITY ANOMALIES

Merve IŞIK

Süleyman Demirel University
Graduate School of Natural and Applied Sciences
Department of Geophysical Engineering

Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Çağlayan BALKAYA


Gravitational search algorithm (GSA), a novel population-based heuristic optimization algorithm, is inspired by a physical phenomenon based on Newton's law of gravity and interaction of masses. In this algorithm, the searcher individuals in the population are basically a group of masses interacting with each other via the Newtonian gravity and the laws of motion. Even though the algorithm has rapidly gained popularity among the scientific community, it is not yet widely explored in applied geophysics. Thus, the interpretation of residual gravity anomalies caused by simple shaped bodies was first performed in this thesis context. The applicability and effectiveness of the algorithm were first tested on a theoretically produced anomaly. The model parameters to be estimated include the amplitude coefficient (A), the depth (z0), the origin (x0) and the shape factors (q and ƞ) of the causative body. The effect of noise content on the solution was also investigated. Since the success of the GSA are relatively sensitive to the tuning of user-defined control parameters, such as the gravitational constant (G) decreasing at each iteration during the evaluation process, these parameters were investigated to provide a better balance between the exploration and exploitation stages of the algorithm. Besides, a field anomaly originated from a base metal sulphide deposit located in Québec (Canada) has been considered. In general, the algorithm has provided model parameter estimations that are quite compatible with the results of previous studies. However, GSA display a high computation cost character by providing more effective results with relatively higher iterations in the inversion. Thus, a hybrid approach combining GSA with a derivative based inversion scheme can be more useful for further geophysical applications.
Keywords: Parameter estimation, Gravitational Search Algorithm, metaheuristic, gravity anomalies.
2019, 66 pages