地球物理勘探中控制相的應用

摘要：地球物理勘探屬于一種間接的勘查技術，在一定的情況下需要多種控制方法來互相印證勘查方法的有效性和準確性，控制相技術在此方面大有可為。

關鍵詞：物探；地質勘查；控制相；應用

1 引言

地球物理勘探簡稱物探，它是利用物理學的原理、方法對地質構造、礦產資源等進行探測的技術。地球物理勘探應用的范圍包括石油、天然氣、煤田、金屬和非金屬礦產以及地下水資源勘查，是一種普遍采用的經實踐驗證十分有效的方法。其應用范圍亦日益擴展，目前已延伸到了地質工程、工程勘察、工程建設、環境監測等領域。

因為地球物理勘探所得出的結論是根據物理現象對地質體或地質構造做出的解釋推斷，所以說它是一種間接性的勘探方法。另外，用地球物理方法研究或勘查地質體或地質構造 ，要根據測量數據或所觀測到的地球物理場求解物理場的場源體，這就涉及到地球物理場的反演，其反演的結果一般存在多解性。因此，地球物理勘探存在多解性的問題。為了獲得更準確更符合地質實際情況的解釋結果，一般在可能的情況下，盡量通過多種物探方法互相配合，緊密結合地質理論和已經掌握的地質資料進行對比研究和綜合分析判斷。這里，就涉及到控制相的應用。

2 控制相

2.1 概念

相的涵義：相是指物質的一種狀態，一種表現形式。如果從控制論的層面上講，相表現為一種控制方法/控制通道，或者也可理解為一種控制狀態，即控制相。

2.2 相關屬性

（1）控制相關系：在由一個或多個控制相構成的控制系統中，各控制相對系統全局或系統某一特征的控制程度/控制狀態的描述和評估。

（2）控制相系統：應用控制相對控制對象進行控制的過程中所涉及的控制技術/控制策略/控制原則/控制方法的集合構成的系統。

（3）控制相技術：運用控制相概念和屬性對相關系統中各種相的性質、狀態及其相互關系進行系統性研究的技術的總稱。

（4）控制相功能：從微觀意義上說，控制相就是針對某一事物或對象在某一階段、某一狀態的控制及其構成的系統進行控制效率的評判。相在這里有三層含義：第一層是指維度，是指控制相的數量和控制角度；第二層是指控制相在系統控制中所起的作用和所占居的地位；第三層是指對事物的控制進度和程度，對事物控制的可靠性。

（5）控制相的定性：只有具有標志性或決定性控制意義的控制參數才稱為控制相。

（6）控制相的價值：以控制相對系統或系統某一特征控制狀態的可靠性進行評估和多維印證，而且對該控制狀態的評估可重復性再現。

（7）控制相的狀態：一種是靜態的、概念性的控制相，即指控制相定義的本身；另一種是動態的，是指以控制相理念和技術對事物的控制程度進行分析、評估的過程。

（8）控制相的應用：控制相在實踐中主要用于判斷和評估控制方法對某一事物或系統的控制程度（掌控度/冗余度）、控制的可靠程度、控制進度以及控制狀態的有效性。

（9）控制相的具體形式：包括控制參數、數值、公式、圖表或模型等。

（10）并行控制和組合控制：如果對于某一事物，同時有多個控制相，每一個控制相都可以控制系統對象的狀態，稱為并行控制（它們之間是互相驗證或交叉印證的關系）。如果必須由兩個或兩個以上控制相才能控制系統對象的狀態，稱為組合控制（它們之間是互補的關系）。

（11）控制相的應用目的：使對事物的控制狀態由混沌到清晰、由無序到有序、由不定到確定、由不可靠到可靠、由不穩定到穩定。甚至在局部某一階段，允許這一過程處于一個相對漸進、相對前進的過程，即由相對不穩定到相對穩定（在條件或技術有限的情況下并不能達到絕對的穩定狀態的控制）。

（12）控制相的開放性：由于事物的復雜性和隨著技術的進步而豐富補充，因此，控制相也是一個不斷新陳代謝的技術系統。

（13）控制相之間的關系：依附關系，即各控制相都控制成立才具有完全控制效果；獨立關系，各控制相可單獨控制；缺陷關系，現有控制相皆控制成立也不能對事物完全控制，需引進其它控制相加以完善。

3 應用

（1）實例一：在地質勘查工程中，僅憑地質、物探、化探、遙感等各種單一的找礦方法，不可避免地都具有一定的局限性和片面性。如果把各種找礦方法結合起來甚至引進新的有效的相關聯的技術手段，才能更好地指導地勘找礦工作，這就是控制相的應用優勢。也就是說，如果僅用一種控制辦法，往往無法準確、全面、可靠地控制對象。如果采用多種不同的控制方法來控制和佐證控制效果的可信性，可以達到互相驗證、互相控制、多維確認、可靠控制的境界。

（2）實例二：對于某一局部區域走勢相對單調的地層，其產狀可由其走向、傾向和傾角所控制，這三個控制參數的集合（即產狀）可看作該地層的控制相。

（3）實例三：在地質勘探過程中，鉆探只能控制一個個零星的點，雖然物探能夠控制區域的面但需要鉆探的點來加以驗證，如果兩者結合，物探先行、鉆探驗證，既節省成本、避免浪費，又減少盲目性、提高成功率。這也是控制相的互補應用范例。

（4）實例四：物探主要以任務要求為參考指標，在此基礎上，時間、成本、設備、技術水平、地質條件、地形條件以及各種物探技術對資源勘查/工程勘查的適用范圍以及與任務要求的適配性也是重要的參考因素，因此，重力勘探、磁法勘探、電法勘探、地震勘探、地溫法勘探和核法勘探等各種物探方法都在控制相的適用范圍。

參考文獻：

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〔2〕錢學森，宋健.工程控制論（修訂版）[M].北京：科學出版社，1983.

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〔4〕鄧聚龍.灰色控制系統. 華中工學院學報〔J〕. 武漢：華中工學院出版社，1982，10（3）：9-18.

作者簡介：楊占軍（1966-），男（漢族），河北邢臺人，河北省煤田地質局制印中心工程師，主要從事煤田地質物探工作。