Empilhamento sísmico pela composição de ondas planas

No presente trabalho de tese é apresentada uma nova técnica de empilhamento de dados sísmicos para a obtenção da seção de incidência normal ou afastamento fonte-receptor nulo, aplicável em meios bidimensionais com variações laterais de velocidade. Esta nova técnica denominada Empilhamento Sísmico pela Composição de Ondas Planas (empilhamento PWC) foi desenvolvida tomando como base os conceitos físicos e matemáticos da decomposição do campo de ondas em ondas planas. Este trabalho pode ser dividido em três partes: Uma primeira parte, onde se apresenta uma revisão da técnica de empilhamento sísmico convencional e do processo de decomposição do campo de ondas produzido a partir de fontes pontuais em suas correspondentes ondas planas. Na segunda parte, é apresentada a formulação matemática e o procedimento de aplicação do método de empilhamento sísmico pela composição de ondas planas. Na terceira parte se apresenta a aplicação desta nova técnica de empilhamento na serie de dados Marmousi e uma analise sobre a atenuação de ruído. A formulação matemática desta nova técnica de empilhamento sísmico foi desenvolvida com base na teoria do espalhamento aplicado a ondas sísmicas sob a restrição do modelo de aproximação de Born. Nesse sentido, inicialmente se apresenta a determinação da solução da equação de onda caustica para a configuração com afastamento fonte-receptor finito, que posteriormente é reduzido para a configuração de afastamento fonte-receptor nulo. Por outra parte, com base nessas soluções, a expressão matemática deste novo processo de empilhamento sísmico é resolvida dentro do contexto do modelo de aproximação de Born. Verificou-se que as soluções encontradas por ambos procedimentos, isto é, por meio da solução da equação da onda e pelo processo de empilhamento proposto, são iguais, mostrando-se assim que o processo de empilhamento pela composição de ondas planas produz uma seção com afastamento fonte-receptor nulo. Esta nova técnica de empilhamento basicamente consiste na aplicação de uma dupla decomposição do campo de ondas em onda planas por meio da aplicação de dois empilhamentos oblíquos (slant stack), isto é um ao longo do arranjo das fontes e outro ao longo do arranjo dos detectores; seguido pelo processo de composição das ondas planas por meio do empilhamento obliquo inverso. Portanto, com base nestas operações e com a ajuda de um exemplo de aplicação nos dados gerados a partir de um modelo simples, são descritos os fundamentos e o procedimento de aplicação (ou algoritmo) desta nova técnica de obtenção da seção de afastamento nulo. Como exemplo de aplicação do empilhamento PWC em dados correspondentes a um meio com variações laterais de velocidade, foi aplicado nos dados Marmousi gerados segundo a técnica de cobertura múltipla a partir de um modelo que representa uma situação geológica real. Por comparação da seção resultante com a similar produzida pelo método de empilhamento convencional, observa-se que a seção de afastamento nulo desta nova técnica apresenta melhor definição e continuidade dos reflectores, como também uma melhor caracterização da ocorrência de difrações. Por último, da atenuação de ruído aleatório realizada nos mesmos dados, observa-se que esta técnica de empilhamento também produz uma atenuação do ruído presente no sinal, a qual implica um aumento na relação sinal ruído.

Inversão de dados de sísmica de refração profunda a partir da curva tempo-distância

O trabalho em pauta tem como objetivo o modelamento da crosta, através da inversão de dados de refração sísmica profunda, segundo camadas planas horizontais lateralmente homogêneas, sobre um semi-espaço. O modelo direto é dado pela expressão analítica da curva tempo-distância como uma função que depende da distância fonte-estação e do vetor de parâmetros velocidades e espessuras de cada camada, calculado segundo as trajetórias do raio sísmico, regidas pela Lei de Snell. O cálculo dos tempos de chegada por este procedimento, exige a utilização de um modelo cujas velocidades sejam crescentes com a profundidade, de modo que a ocorrência das camadas de baixa velocidade (CBV) é contornada pela reparametrização do modelo, levando-se em conta o fato de que o topo da CBV funciona apenas como um refletor do raio sísmico, e não como refrator. A metodologia de inversão utilizada tem em vista não só a determinação das soluções possíveis, mas também a realização de uma análise sobre as causas responsáveis pela ambiguidade do problema. A região de pesquisa das prováveis soluções é vinculada segundo limites superiores e inferiores para cada parâmetro procurado, e pelo estabelecimento de limites superiores para os valores de distâncias críticas, calculadas a partir do vetor de parâmetros. O processo de inversão é feito utilizando-se uma técnica de otimização do ajuste de curvas através da busca direta no espaço dos parâmetros, denominado COMPLEX. Esta técnica apresenta a vantagem de poder ser utilizada com qualquer função objeto, e ser bastante prática na obtenção de múltiplas soluções do problema. Devido a curva tempo-distância corresponder ao caso de uma multi-função, o algoritmo foi adaptado de modo a minimizar simultaneamente várias funções objetos, com vínculos nos parâmetros. A inversão é feita de modo a se obter um conjunto de soluções representativas do universo existente. Por sua vez, a análise da ambiguidade é realizada pela análise fatorial modo-Q, através da qual é possível se caracterizar as propriedades comuns existentes no elenco das soluções analisadas. Os testes com dados sintéticos e reais foram feitos tendo como aproximação inicial ao processo de inversão, os valores de velocidades e espessuras calculados diretamente da interpretação visual do sismograma. Para a realização dos primeiros, utilizou-se sismogramas calculados pelo método da refletividade, segundo diferentes modelos. Por sua vez, os testes com dados reais foram realizados utilizando-se dados extraídos de um dos sismogramas coletados pelo projeto Lithospheric Seismic Profile in Britain (LISPB), na região norte da Grã-Bretanha. Em todos os testes foi verificado que a geometria do modelo possui um maior peso na ambiguidade do problema, enquanto os parâmetros físicos apresentam apenas suaves variações, no conjunto das soluções obtidas.

Investigação por eletroresistividade de ambientes cársticos no município de São João de Pirabas - PA

A presente tese procura investigar ambientes cársticos, usando os métodos eletroresistivos de sondagem elétrica vertical e caminhamento dipolo-dipolo. A área piloto para essa investigação está localizada na porção nordeste do Estado do Pará, no Município de São João de Pirabas. Nessa localidade, durante a perfuração de um poço para abastecimento de água para a cidade, a equipe de prospecção da Fundação Nacional de Saúde encontrou problemas devido a presença de cavidades nos calcários da Formação Pirabas. Para analisar esse problema foram realizadas 15 sondagens elétricas verticais, usando o arranjo Schlumberger, em diversos pontos da cidade. A abertura máxima dos eletrodos de corrente, para a realização das sondagens, foi em torno de 600 metros. As curvas de resistividade aparente das sondagens foram, inicialmente, interpretadas usando programas computacionais que calculam as resistividade do meio investigado com modelos unidimensionais, sem variações laterais de resistividade. Porém, as sondagens realizadas próximas ao poço, onde ocorrem cavernas, foram interpretadas usando modelos bidimensionais para representar as variações laterais de resistividade devido às cavernas. O algoritmo usado para essa interpretação se baseia na técnica dos elementos finitos. Os resultados das interpretações das sondagens elétricas, para os vários modelos de cavernas estudados, mostraram que as anomalias de resistividade devido a presença de cavernas são muito pequenas. Devido a este fato, o método de sondagem elétrica vertical não apresentou boa resolução para identificar com precisão a presença deste tipo de caverna em subsuperfície. Por outro lado, os resultados numéricos obtidos pelo caminhamento dipolo-dipolo mostraram que esse método é mais eficiente e menos ambíguo, para estudar cavernas, que o método de sondagem elétrica vertical. Contudo o método de caminhamento dipolo-dipolo é muito mais dispendioso do que o de sondagem elétrica verticais, tanto do ponto de vista de trabalho de campo como no processamento e interpretação de dados.

Development of computational 3D MoM algorithm for nanoplasmonics

In this paper, we present an algorithm for full-wave electromagnetic analysis of nanoplasmonic structures. We use the three-dimensional Method of Moments to solve the electric field integral equation. The computational algorithm is developed in the language C. As examples of application of the code, the problems of scattering from a nanosphere and a rectangular nanorod are analyzed. The calculated characteristics are the near field distribution and the spectral response of these nanoparticles. The convergence of the method for different discretization sizes is also discussed.

Ultrasonic non-destructive testing of plate-like structures using piezoelectric array transducers

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Global optimization using a genetic algorithm with hierarchically structured population

This paper applies a genetic algorithm with hierarchically structured population to solve unconstrained optimization problems. The population has individuals distributed in several overlapping clusters, each one with a leader and a variable number of support individuals. The hierarchy establishes that leaders must be fitter than its supporters with the topological organization of the clusters following a tree. Computational tests evaluate different population structures, population sizes and crossover operators for better algorithm performance. A set of known benchmark test problems is solved and the results found are compared with those obtained from other methods described in the literature, namely, two genetic algorithms, a simulated annealing, a differential evolution and a particle swarm optimization. The results indicate that the method employed is capable of achieving better performance than the previous approaches in regard as the two criteria usually employed for comparisons: the number of function evaluations and rate of success. The method also has a superior performance if the number of problems solved is taken into account. (C) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Wavelets based Algorithm for the Evaluation of Enhanced Liver Areas

Hepatocellular carcinoma (HCC) is a primary tumor of the liver. After local therapies, the tumor evaluation is based on the mRECIST criteria, which involves the measurement of the maximum diameter of the viable lesion. This paper describes a computed methodology to measure through the contrasted area of the lesions the maximum diameter of the tumor by a computational algorithm 63 computed tomography (CT) slices from 23 patients were assessed. Non-contrasted liver and HCC typical nodules were evaluated, and a virtual phantom was developed for this purpose. Optimization of the algorithm detection and quantification was made using the virtual phantom. After that, we compared the algorithm findings of maximum diameter of the target lesions against radiologist measures. Computed results of the maximum diameter are in good agreement with the results obtained by radiologist evaluation, indicating that the algorithm was able to detect properly the tumor limits A comparison of the estimated maximum diameter by radiologist versus the algorithm revealed differences on the order of 0.25 cm for large-sized tumors (diameter > 5 cm), whereas agreement lesser than 1.0cm was found for small-sized tumors. Differences between algorithm and radiologist measures were accurate for small-sized tumors with a trend to a small increase for tumors greater than 5 cm. Therefore, traditional methods for measuring lesion diameter should be complemented with non-subjective measurement methods, which would allow a more correct evaluation of the contrast-enhanced areas of HCC according to the mRECIST criteria.

A genetic algorithm/mathematical programming approach to solve a two-level soft drink production problem

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

A genetic algorithm for the one-dimensional cutting stock problem with setups

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Bio-Optical Properties of the Inner Continental Shelf off Santos Estuarine System, Southeastern Brazil, and their Implications for Ocean Color Algorithm Performance

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Fast fault section estimation in distribution control centers using adaptive genetic algorithm

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

DEVELOPMENT OF AN ALGORITHM TO ANALYZE CARTOGRAPHIC FEATURES EXTRACTION METHODS IN DIGITAL IMAGES

The algorithm creates a buffer area around the cartographic features of interest in one of the images and compare it with the other one. During the comparison, the algorithm calculates the number of equals and different points and uses it to calculate the statistical values of the analysis. One calculated statistical value is the correctness, which shows the user the percentage of points that were correctly extracted. Another one is the completeness that shows the percentage of points that really belong to the interest feature. And the third value shows the idea of quality obtained by the extraction method, since that in order to calculate the quality the algorithm uses the correctness and completeness previously calculated. All the performed tests using this algorithm were possible to use the statistical values calculated to represent quantitatively the quality obtained by the extraction method executed. So, it is possible to say that the developed algorithm can be used to analyze extraction methods of cartographic features of interest, since that the results obtained were promising.

Measurement of the ratio of inclusive jet cross sections using the anti-k(T) algorithm with radius parameters R=0.5 and 0.7 in pp collisions at root s=7 TeV

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

An Efficient Parallel Algorithm for Multiple Sequence Similarities Calculation Using a Low Complexity Method

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Wavelet-based algorithm to the evaluation of contrasted hepatocellular carcinoma in CT-images after transarterial chemoembolization

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)