Xây dựng bản đồ điện trở suất của đất đá trầm tích tỉnh tiền giang bằng công nghệ GIS

i

ðẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ðẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN






Nguyễn Xuân Thành





XÂY DỰNG BẢN ðỒ ðIỆN TRỞ SUẤT CỦA ðẤT ðÁ TRẦM TÍCH
TỈNH TIỀN GIANG BẰNG CÔNG NGHỆ GIS






Chuyên ngành: Vật lý ðịa cầu
Mã số chuyên ngành: 62 44 15 01


Phản biện 1: PGS.TS. Nguyễn Văn Giảng
Phản biện 2: TS. Nguyễn Ngọc Thu
Phản biện 3: TS. Nguyễn Hồng Bàng

Phản biện ñộc lập 1: TS. Lê Minh Vĩnh
Phản biện ñộc lập 2: TS. Huỳnh Hữu Nghĩa


NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. NGUYỄN THÀNH VẤN


Tp. Hồ Chí Minh - Năm 2012

iii

LỜI CẢM ƠN


Chân thành bày tỏ lòng biết ơn PGS.TS. Nguyễn Thành Vấn, người Thầy ñã
tận tình hướng dẫn tôi hoàn thành Luận án này.
Tôi cũng chân thành biết ơn TS. Nguyễn Ngọc Thu, TS. Nguyễn Hồng Bàng,
TS. Lê Ngọc Thanh ñã hỗ trợ và giúp ñỡ tôi trong quá trình thực hiện luận án.
Chân thành cám ơn quí thầy cô ñã tận tình ñóng góp kiến thức chuyên môn
giúp tôi hoàn thiện công trình nghiên cứu khoa học.
Chân thành cám ơn Phòng ðào tạo sau ñại học, Bộ môn Vật lý ñịa cầu, Khoa
Vật lý – Vật lý kỹ thuật thuộc trường ðại học Khoa học tự nhiên Tp.HCM, Sở
Khoa học và Công nghệ Tiền Giang, ñã tạo ñiều kiện thuận lợi, giúp ñỡ, hỗ trợ cho
tôi trong suốt quá trình nghiên cứu.
Thương mến gởi tặng thành quả nghiên cứu của tôi ñến gia ñình, bạn bè, ñồng
nghiệp ñã ủng hộ, ñộng viên, giúp ñỡ tôi trong suốt thời gian qua.
Trân trọng !

ix

CÁC TỪ VIẾT TẮT

CSDL: Cơ sở dữ liệu
DSS (Decision Support System): Hệ hỗ trợ ra quyết ñịnh
ÐBSCL: Ðồng bằng sông Cữu Long
ðCCT: ðịa chất công trình
ðCTV: ðịa chất thủy văn
ðSð: ðo sâu ñiện
ðTM: ðồng Tháp Mười
ðTS: ðiện trở suất
ðVL: ðịa Vật lý
GIS ( Geographic Information System): Hệ thống thông tin ñịa lý
KT-XH: Kinh tế - Xã hội
RMS (Root Mean Squares): Sai số trung bình bình phương
SDSS (Spatial Decision Support System): Hệ hỗ trợ ra quyết ñịnh không gian

x

DANH SÁCH HÌNH
Hình 1.1: Hệ thống thông tin ñịa lý
Hình 1.2: Ghép biên các mảnh bản ñồ
Hình 1.3: Sliver tạo ra do số hoá hoặc chồng 2 lớp bản ñồ
Hình 1.4: Quy trình biên soạn ñồ hoạ
Hình 1.5: Mô tả biểu ñồ Venn
Hình 1.6: Vùng thích hợp cho khai thác nước dưới ñất
Hình 1.7: Chồng lớp dữ liệu không gian
Hình 1.8: Chồng xếp dữ liệu vector
Hình 1.9: Kết quả tìm kiếm vùng ñược chọn trên cơ sở thao tác chồng ghép
lớp dữ liệu qui hoạch ñô thị và lớp hiện trạng sử dụng ñất
Hình 2.1: Sơ ñồ vị trí Tỉnh Tiền Giang
Hình 3.1: Sơ ñồ bố trí các cực ño sâu ñiện theo hệ thiết bị Schlumberger
Hình 3.2: ðường cong ño sâu ñiện
Hình 3.3: Tương quan giữa ñường cong ñiện trở suất biểu kiến và ñiện trờ
suất thật
Hình 3.4: Các bước cơ bản trong phân tích tự ñộng ñường cong ño sâu ñiện
Hình 3.5: Quy trình phân tích ñường cong ño sâu ñiện
Hình 3.6: Các bước phân tích tự ñộng ñường cong ño sâu ñiện
Hình 3.7: Cột ñịa tầng 2 lỗ khoan tiêu biểu
Hình 3.8: Phân tích ñường cong ño sâu ñiện
Hình 3.9: Mặt cắt ñiện trở suất thật tuyến 1
Hình 3.10: Mặt cắt ñiện trở suất thật tuyến 2
Hình 3.11: Mặt cắt ñiện trở suất thật tuyến 3
Hình 3.12: Mặt cắt ñiện trở suất thật tuyến 4

Hình 3.13: Mặt cắt ñiện trở suất thật tuyến 5
Hình 3.14. Mặt cắt ñiện trở suất thật tuyến 6
Hình 4.1: Các ñối tượng phi không gian
Hình 4.2: Các ñối tượng không gian
Hình 4.3: Quan hệ giữa các ñối tượng
Trang

16
18
19
19
20
21
22
23
23

29
52
54
55

56
57
60
62
66
75
76
77

77
78
78
84
84
84
xi

Hình 4.4: Tham chiếu không gian
Hình 4.5: Nội suy theo phương pháp Triangulation
Hình 4.6: Nội suy IDW (Weighting (Bonham-Carter, 1994)
Hình 4.7: ðồ thị Semi-variance
Hình 4.8: Vị trí ñiểm nội suy P và các ñiểm mẫu
Hình 4.9: Quy trình thuật toán nội suy
Hình 4.10: Lưu trữ các lớp thuộc tính, lớp không gian, domain trong
geodatabase
Hình 4.11: Giao diện hiển thị dữ liệu nền sau khi nhập vào CSDL
Hình 4.12: Giao diện hiển thị dữ liệu ñiện trở suất sau khi nhập vào CSDL
Hình 4.13: Lưu ñồ giải thuật thêm mới ñối tượng
Hình 4.14: Lưu ñồ giải thuật hiệu chỉnh/ cập nhật thông tin ñối tuợng
Hình 4.15: Lưu ñồ giải thuật tìm kiếm ñối tượng
Hình 4.16: Lưu ñồ giải thuật nội suy theo vùng chọn trên bản ñồ.
Hình 4.17: Biểu tượng thêm mới ñiểm ño sâu ñiện
Hình 4.18: Giao diện thêm mới ñiểm ño sâu ñiện
Hình 4.19: Biểu tượng cập nhật thông tin ñiểm ño sâu ñiện
Hình 4.20: Giao diện cập nhật thông tin ñiểm ño sâu ñiện
Hình 4.21: Menu tìm kiếm ñiểm ño sâu ñiện
Hình 4.22: Giao diện tìm kiếm ñiểm ño sâu ñiện
Hình 4.23: Giao diện kết quả tìm kiếm vị trí ñiểm ño sâu ñiện trên bản ñồ
theo ký hiệu ñiểm ño

Hình 4.24: Giao diện kết quả tìm kiếm vị trí ñiểm ño sâu ñiện trên bản ñồ
theo huyện/thị
Hình 4.25: Giao diện công cụ (tool) nội suy theo: vùng, huyện, tùy chọn
Hình 4.26: Giao diện lựa chọn tiêu chuẩn nội suy theo vùng
Hình 4.27: Kết quả nội suy thành lập bản ñồ ñiện trở suất theo vùng lớp
Pliocen trên
Hình 4.28: Xem giá trị ñiện trở suất tại một vị trí bất kỳ trên bản ñồ ñiện trở
suất
85
90
91
95
97
98
100

101
101
102
103
104
105
106
106
107
107
108
108
109

110

110
111
111

112

xii

Hình 4.29: Giao diện lựa chọn tiêu chuẩn nội suy theo huyện/thị
Hình 4.30: Kết quả nội suy lớp Pliocen trên huyện Chợ Gạo
Hình 4.31: Xem giá trị ñiện trở suất tại một vị trí bất kỳ trên bản ñồ ñiện trở
suất huyện Chợ Gạo
Hình 4.32: Giao diện nội suy theo một lớp ñịa chất của vùng tùy chọn
Hình 4.33: Kết quả nội suy và xem giá trị ñiện trở suất tại một vị trí bất kỳ
trên bản ñồ ñiện trở suất
Hình 5.1: Quy trình kết hợp phương pháp ño sâu ñiện và GIS
Hình 5.2: ðồ thị tương quan M (mg/l) và ρ
t
(ohm.m) vùng 1,2
Hình 5.3: ðồ thị tương quan M (mg/l) và ρ
t
(ohm.m) vùng 3
Hình 5.4: Mặt cắt ñịa - ñiện tuyến 1
Hình 5.5: Mặt cắt ñịa - ñiện tuyến 2
Hình 5.6: Mặt cắt ñịa - ñiện tuyến 3
Hình 5.7: Mặt cắt ñịa - ñiện tuyến 4
Hình 5.8: Bản ñồ phân bố vùng mặn nhạt nước dưới ñất tầng Pliocen trên
Hình 5.9: Bản ñồ phân bố vùng mặn nhạt nước dưới ñất tầng Pliocen dưới

Hình 5.10: Bản ñồ phân bố vùng mặn nhạt nước dưới ñất tầng Miocen trên
Hình 5.11: Minh họa kỹ thuật chồng các lớp bản ñồ
Hình 5.12: Các cột ñịa tầng ðCCT
Hình 5.13: Phân tích ñường cong ño sâu ñiện tại vị trí các lỗ khoan ðCCT
Hình 5.14: Sơ ñồ vị trí ñiểm ño sâu ñiện
Hình 5.15: Giao diện chương trình ArcMap và công cụ RockWare GIS Link
2
Hình 5.16: Hộp thoại chọn ñường dẫn ñến dữ liệu ñiểm ño sâu ñiện
Hình 5.17: Giao diện kết quả chương trình nội suy
Hình 5.18: Mặt cắt ñịa ñiện tuyến 1
Hình 5.19: Mặt cắt ñịa ñiện tuyến 2
Hình 5.20: Mặt cắt ñịa ñiện tuyến 3


112
113
113

114
114

115
128
129
133
134
134
135
139
139

139
140
144
146
149
150

150
151
152
154
156


xiii


DANH SÁCH BẢN ðỒ

Bản ñồ số 2.1: Bản ñồ Hành chánh Tỉnh Tiền Giang
Bản ñồ số 2.2: Bản ñồ ðịa hình Tỉnh Tiền Giang
Bản ñồ số 3.1: Bản ñồ phân bố ñiểm ño sâu ñiện
Bản ñồ số 5.1: Bản ñồ ðiện trở suất tầng Holocen
Bản ñồ số 5.2: Bản ñồ ðiện trở suất tầng Pleistocen trên
Bản ñồ số 5.3: Bản ñồ ðiện trở suất tầng Pleistocen giữa trên
Bản ñồ số 5.4: Bản ñồ ðiện trở suất tầng Pleistocen dưới
Bản ñồ số 5.5: Bản ñồ ðiện trở suất tầng Pliocen trên
Bản ñồ số 5.6: Bản ñồ ðiện trở suất tầng Pliocen dưới
Bản ñồ số 5.7: Bản ñồ ðiện trở suất tầng Miocen trên
Bản ñồ 5.8: Bản ñồ phân bố vùng mặn - nhạt nước dưới ñất tỉnh Tiền Giang

Bản ñồ 5.9. Bản ñồ Hành chính huyện Cai Lậy




Trang

32
33
64
117
118
119
120
121
122
123
142
143




xiv

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1.1: ðộ rỗng của một số loại ñá khác nhau
Bảng 1.2: Phân loại giá trị ñộ rỗng của vật liệu ñịa chất
Bảng 1.3: Giá trị ñiện trở suất của các vật liệu ñịa chất và hóa chất

Bảng 1.4: Các phép toán luận lý
Bảng 2.1: Tổng hợp chiều sâu phân bố các tầng chứa nước
Bảng 3.1: Bảng tổng hợp chiều sâu phân bố các tầng
Bảng 3.2: Tổng hợp tham số ñiện trở suất và thành phần thạch học của các
lớp ñịa chất trầm tích theo 3 vùng ñặc trưng
Bảng 4.1: Các kiểu dữ liệu và từ khóa ñược hỗ trợ bởi Case Tool
Bảng 4.2. Diễn giải các thuộc tính lớp dữ liệu ñiện trở suất
Bảng 5.1:
S
o sánh giá trị ðTS ño sâu ñiện với tài liệu ño karotaz giếng
khoan ðCTV
Bảng 5.2. Số liệu thống kê ñối sánh giữa gía trị ñiện trở suất ρ
t
(ohm.m) và
ñộ tổng khoáng hóa M (mg/l) của nước chứa trong các tầng ñịa chất (vùng
1 và 2).
Bảng 5.3. Số liệu thống kê ñối sánh giữa gía trị ñiện trở suất ρ
t
(ohm.m) và
ñộ tổng khoáng hóa M(mg/l) của nước chứa trong các tầng ñịa chất (vùng 3).
Bảng 5.4. Bảng so sánh giữa M tính toán và M phân tích mẫu
Bảng 5.5. So sánh giá trị ðTS ño sâu ñiện với tài liệu phân tích giếng khoan
ðCCT
Bảng 5.6: Giá trị ñiện trở suất theo lớp ñịa chất công trình
Bảng 5.7: Lớp dữ liệu bản ñồ nền
Bảng 5.8: Lớp dữ liệu ño sâu ñiện

Trang

9

9
12
20
51
63
80

83
99
127

128


129

130
147

148
149
149

1

MỞ ðẦU

1. ðặt vấn ñề
ðiện trở suất là một trong các tham số vật lý của vật chất. ðiện trở suất có
liên quan ñến nhiều thông số ñịa vật lý khác nhau như hàm lượng khoáng, ñộ xốp,

ñộ bảo hoà nước trong ñất ñá, … Các khảo sát ñiện trở suất trong nhiều năm qua ñã
và ñang ñược sử dụng khá hiệu quả trong việc ñiều tra, thăm dò khoáng sản, phân
chia và xác ñịnh ranh giới của các thành tạo ñịa chất khác nhau, xác ñịnh ranh giới
của các tầng chứa nước, theo dõi sự lan truyền các chất ô nhiễm dẫn ñiện, ñánh giá,
bảo vệ các quá trình làm ảnh hưởng ñến các công trình ngầm, thiết kế công trình
chống sét, …
Phương pháp ño sâu ñiện là một trong các phương pháp thăm dò ñịa vật lý,
thường ñược sử dụng nhằm xác ñịnh sự phân bố ñiện trở suất của môi trường bên
dưới mặt ñất bằng cách thực hiện các phép ño ñạc bên trên mặt ñất. Từ ño ñạc này,
có thể ñánh giá ñược giá trị ñiện trở suất thật và luận giải về cấu trúc của môi
trường bên dưới mặt ñất ñể từ ñó có những giải ñoán, dự báo cho các bài toán ứng
dụng cụ thể.
Tuy nhiên, các giá trị ñiện trở suất thu ñược từ các phương pháp ño sâu ñiện
thường phân bố theo dạng tuyến, hoặc cụm; trong khi ñể tái tạo lại sự phân bố bề
mặt của các tầng ñịa chất ñược trình bày dưới dạng bản ñồ ñiện trở suất, các dữ liệu
ñiện trở suất thu ñược cần có tính liên tục. Ngày nay, trên ñà phát triển của Công
nghệ thông tin, với thế mạnh phân tích không gian, Công nghệ GIS là một phương
pháp ứng dụng có hiệu quả ñể tích hợp, chuyển ñổi dữ liệu từ dạng ñiểm rời rạc
sang dữ liệu có sự phân bố liên tục, dựa vào các thuật toán nội suy GIS.
Luận án này sẽ thực hiện việc kết hợp các phương pháp ño sâu ñiện, phương
pháp phân tích GIS, cùng với thông tin của các giếng khoan ñịa chất ñể xây dựng
bản ñồ ñiện trở suất của ñất ñá trầm tích theo các tầng ñịa chất trên ñịa bàn tỉnh
Tiền Giang bằng công nghệ GIS.
2

2. Tính cấp thiết
Tiền Giang là một tỉnh nằm ở trung tâm ðồng bằng sông Cửu Long
(ðBSCL), với tiềm năng thiên nhiên sông nước ưu ñãi cho phát triển nhiều ngành
kinh tế và xã hội, như nông nghiệp, thuỷ sản, du lịch, dịch vụ,… Từ thập niên 1980,
chương trình ñiều tra cơ bản tổng hợp ðBSCL 60-02, 60B ñược triển khai ñã xây

dựng nên bản ñồ các yếu tố ñơn tính, trong ñó có bản ñồ ñịa chất trầm tích các
huyện phía tây [4], các biên khảo ñịa chất trầm tích các huyện phía ñông [17],
phương pháp thủy văn ñồng vị nghiên cứu nước ngầm [16]. Tiếp tục trong thập niên
1990, nhiều phương án ño ñịa vật lý thăm dò nước ngầm ñược thực hiện [10], [11],
với 800 ñiểm ño sâu ñiện trải dọc theo các tuyến giao thông chính của tỉnh.
Các số liệu ñiện trở suất thu ñược từ các phương án ño sâu ñiện trên ñịa bàn
tỉnh Tiền Giang thực ra chỉ chú ý ñến khía cạnh ứng dụng kết quả ñã xử lý; số liệu
ñược lưu trữ bằng tài liệu giấy, hạn chế tái sử dụng. Như vậy về mặt khoa học, số
liệu ñiện trở suất chưa ñược tận dụng hết công suất, mà khả năng sau này, nó lại
hữu dụng khi có những phát kiến mới theo ñà tiến triển mạnh mẽ của khoa học, nhất
là giai ñoạn biến ñổi khí hậu toàn cầu sẽ có những diễn biến phức tạp về các hiện
tượng vật lý, cho nên sẽ cần ñến những số liệu ñã ño ñạc trước ñây ñể ñánh giá sự
biến ñổi của thiên nhiên theo từng thời kỳ hầu có các biện pháp khắc phục những
diễn biến bất lợi.
Ngày nay, cùng với sự phát triển công nghệ thông tin, nhằm gia tăng khả năng
ứng dụng của số liệu ñiện trở suất; bài toán kết hợp công nghệ GIS và phương pháp
ño sâu ñiện sẽ xây dựng nên một cơ sở dữ liệu không gian (geodatabase), hình thành
nên các bản ñồ ñiện trở suất theo từng lớp ñịa chất tương ứng. Dữ liệu ñiện trở suất
ñược lưu trữ, cập nhật, phân tích, truy vấn trên máy tính, phục vụ tối ưu cho các mục
ñích nghiên cứu khoa học và ứng dụng lâu dài trên ñịa bàn tỉnh Tiền Giang.
Trong ñiều kiện phát triển kinh tế xã hội tỉnh Tiền Giang hiện nay, vấn ñề quy
hoạch phát triển KT-XH của tỉnh rất cần có nguồn dữ liệu về các diễn biến tài
nguyên thiên nhiên, ñể từ ñó xây dựng ñịnh hướng quy hoạch khai thác một cách
bền vững, có kiểm soát và ñược giám sát chặt chẽ, nhằm quản lý và sử dụng hợp lý
tài nguyên thiên nhiên, ñi ñôi với bảo vệ môi trường ngày càng tốt hơn. Song song,
3

các hoạt ñộng công nghiệp hóa, sự gia tăng dân số, quá trình mở rộng ñô thị kéo
theo nhu cầu gia tăng xây dựng nhà cửa, kết cấu hạ tầng, …. ðiều ñó ñòi hỏi cần
làm rõ cấu trúc ñịa chất, tiềm năng nước dưới ñất, sự phân bố các vùng ñất yếu phục

vụ cho việc quy hoạch khai thác nước dưới ñất, xây dựng công trình, Với ý nghĩa
ñó, việc xây dựng bản ñồ ñiện trở suất của ñất ñá các lớp ñịa chất trầm tích nhằm
góp phần minh giải một cách ñầy ñủ ñặc ñiểm về ñịa chất trầm tích tỉnh Tiền Giang
là một việc làm cần thiết. Qua các bài toán ứng dụng về phân vùng mặn nhạt nước
dưới ñất, cấu trúc phân lớp ñịa chất trầm tích phục vụ xây dựng công trình trên cơ
sở phân tích bản ñồ ñiện trở suất sẽ giúp cho các các cơ quan quản lý, các ñơn vị
chuyên môn tại ñịa phương có cơ sở khoa học ñầy ñủ hơn ñể hoạch ñịnh chiếc lược
khai thác tài nguyên một cách tối ưu.
3. ðối tượng, phạm vi và giới hạn nghiên cứu
- ðối tượng: ðất ñá trầm tích bảy lớp ñịa chất: Holocen, Pleistocen trên,
Pleistocen giữa trên, Pleistocen dưới, Pliocen trên, Pliocen dưới, Miocen trên.
- ðịa bàn nghiên cứu: tỉnh Tiền Giang.
4. Mục tiêu và nhiệm vụ
Mục tiêu của luận án là thu thập các số liệu ño sâu ñiện ñã có trên ñịa bàn
tỉnh Tiền Giang, hình thành CSDL ñiện trở suất và mục tiêu chính yếu là xây dựng
các lớp bản ñồ ñiện trở suất ñất ñá trầm tích tỉnh Tiền Giang bằng công nghệ GIS.
ðể ñạt ñược các mục tiêu trên, luận án giải quyết các nhiệm vụ sau:
- Thu thập các số liệu ño sâu ñiện, ño sâu ñiện bổ sung nhằm hoàn thiện bộ
dữ liệu ñiện trở suất trên ñịa bàn nghiên cứu, ñồng thời tập hợp ñầy ñủ các tài liệu
ñịa chất liên quan trên ñịa bàn tỉnh Tiền Giang.
- Xây dựng và áp dụng quy trình kết hợp các phương pháp ño sâu ñiện và
công nghệ GIS ñể xử lý, phân tích tài liệu ñã thu thập.
- Tổng hợp và rút ra những ñặc ñiểm ñịa vật lý của vùng nghiên cứu.
- Thực hiện các bài toán ứng dụng nhằm kiểm chứng kết quả nghiên cứu và
xác lập mối quan hệ giữa nghiên cứu và ứng dụng của luận án.
4

5. Cơ sở tài liệu và phương pháp nghiên cứu:
Nguồn tài liệu trong luận án này ñược thu thập từ các phương án ño sâu ñiện
của các ñề tài cấp tỉnh về khảo sát, thăm dò nước ngầm tỉnh Tiền Giang, cùng với

các nguồn tài liệu ñiều tra cơ bản, khảo sát ñịa chất thủy văn, ñịa chất công trình do
các ñơn vị như ðoàn ðịa chất thủy văn – ðCCT 803, Viện Quy hoạch thủy lợi Nam
bộ, Phân viện ðịa lý TP HCM, triển khai từ năm 1984 ñến nay. Ngoài ra, luận án
cũng thực hiện ño sâu ñiện bổ sung 300 ñiểm.
Khối lượng tài liệu:
- 1400 ñiểm ño sâu ñiện, với AB/2=800m – 1000m. Trong ñó:
+ 800 ñiểm ño thuộc ñề tài (tài liệu tham khảo [10], [11])
+ 300 ñiểm ño thuộc ñề tài (danh mục công trình công bố [1])
+ 300 ñiểm ño mới
Tài liệu các ñiểm ño thu thập từ các phương án ño sâu ñiện phục vụ cho
việc thành lập bản ñồ ðCTV, giai ñoạn tìm kiếm, ñiều tra, tỷ lệ bản ñồ 1:50.000.
- Carota: 200 ñiểm ño: 25 ñiểm thu thập từ dự án (tài liệu tham khảo
[28]), 175 ñiểm ño thu thập từ các công trình ño carota phục vụ khai thác nước
ngầm do KS. ðVL Nguyễn Duy Khang (ðoàn 803) thực hiện từ năm 2000 ñến nay.
- Tài liệu giếng khoan ðCTV, ðCCT: 80 giếng khoan, thu thập từ các
ñề tài, dự án (tài liệu tham khảo [18],[27],[28].
- Bản ñồ ñịa chất trầm tích, tỷ lệ 1:50.000 (tài liệu tham khảo [4]); Bản
ñồ ñịa hình, tỷ lệ 1:100.000 do Viện Quy hoạch thủy lợi Miền Nam thành lập năm
1997; Mặt cắt ñịa chất thủy văn (tài liệu tham khảo [28]).
Hệ toạ ñộ bản ñồ: UTM (phục vụ xử lý),VN2000 (bài toán ứng dụng).
- Các báo cáo tổng hợp có liên quan.
Các phương pháp ñược áp dụng ñể xử lý, phân tích, tổng hợp các tài liệu gồm:
- Phương pháp thu thập, thống kê, tổng hợp tài liệu
- ðo sâu ñiện bổ sung trên ñịa bàn huyện Chợ Gạo, Mỹ Tho, Châu Thành.
- Phương pháp phân tích tự ñộng ñường cong ño sâu ñiện: sử dụng phần
mềm Rinver32, ipi2Win ñể phân tích số liệu ño sâu ñiện theo từng ñiểm ño và theo
tuyến ño.
5

- Phương pháp phân tích GIS: Ứng dụng công nghệ GIS phân tích số liệu

ñiểm ño sâu ñiện theo vị trí không gian và giá trị thuộc tính ñiện trở suất. Công
nghệ GIS giúp cho việc phân tích các dữ liệu có quan hệ không gian nhanh chóng
và hiệu quả hơn. Bản ñồ GIS vừa là nguồn thông tin ñầu vào, vừa là kết quả biểu
hiện của hệ thống GIS.
- Phương pháp nội suy Kriging: ñược ứng dụng nhằm xác ñịnh các giá trị
ñiện trở suất cần nội suy tại những vị trí không có giá trị ño thực tế trên bản ñồ GIS.
Ngoài ra, CSDL của luận án ñược xây dựng theo cách tiếp cận mô hình
Geodatabase, là mô hình dữ liệu hướng ñối tượng, mô hình này cho phép biểu diễn
thống nhất các ñối tượng không gian và phi không gian và lưu trữ thống nhất dữ
liệu không gian và phi không gian khi ánh xạ mô hình này xuống hệ quản trị cơ sở
dữ liệu (DBMS); Chương trình ứng dụng xây dựng bản ñồ ñiện trở suất ñược lập
trình bằng ngôn ngữ lập trình Visual Basic.Net, thực hiện trên nền ArcGIS 9.3; Các
phần mềm máy tính khác cũng ñuợc sử dụng, hỗ trợ cho việc xử lý, phân lọc, tinh
chỉnh số liệu ño ñạc như: Excel, MapInfo, Surfer 4.3, Surfer 9.1.
6. Những ñiểm mới của luận án
- Xây dựng cơ sở dữ liệu ñiện trở suất các tầng ñịa chất trầm tích tỉnh Tiền
Giang phục vụ cho các bài toán phân tích không gian liên quan.
- Hình thành chương trình ứng dụng khai thác CSDL, thực hiện các thuật
toán nội suy thành lập các bản ñồ ñiện trở suất theo các tầng ñịa chất.
- Xây dựng bản ñồ ñiện trở suất của ñất ñá bảy tầng ñịa chất trầm tích tỉnh
Tiền Giang bằng công nghệ GIS.
Kết quả của việc xây dựng bản ñồ ñiện trở suất ñược ứng dụng ñể giải ñoán
hai bài toán: Phân vùng mặn nhạt nước dưới ñất tỉnh Tiền Giang và Xây dựng mô
hình cấu trúc phân lớp ñịa chất theo tuyến phục vụ xây dựng công trình tại huyện
Cai Lậy, là huyện trọng ñiểm của tỉnh.
7. Luận ñiểm bảo vệ
- Giá trị ñiện trở suất của ñất ñá trầm tích thay ñổi theo theo diện và theo
chiều sâu; Vì vậy có ñủ căn cứ khoa học và thực tiễn ñể kết hợp dữ liệu phân tích
ñiểm ño sâu ñiện truyền thống và công nghệ GIS xây dựng nên các lớp bản ñồ số
6

ñiện trở suất của ñất ñá trầm tích trên ñịa bàn tỉnh Tiền Giang. Các tham số ñiện trở
suất có thể ñược cập nhật thường xuyên và bản ñồ ñiện trở suất ñược hình thành
phục vụ ña mục ñích như quản lý, quy hoạch khai thác tài nguyên nước dưới ñất, tài
nguyên ñất, phục vụ xây dựng công trình, v.v
- Giá trị ñiện trở suất của ñất ñá trầm tích thay ñổi phụ thuộc vào nhiều yếu
tố như: ñộ hạt, ñộ bảo hòa nước,… ñặc biệt là ñộ tổng khoáng hóa của nước chứa
trong các lớp ñịa chất trầm tích; Vì vậy có ñủ cơ sở khoa học ñể áp dụng công nghệ
GIS trên cơ sở sự biến ñổi của gía trị ñiện trở suất, tự ñộng hóa phân vùng mặn nhạt
các tầng chứa nước dưới ñất, ñồng thời xây dựng mô hình cấu trúc phân lớp ñịa chất
phục vụ xây dựng công trình.
8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Ý nghĩa khoa học:
- Nghiên cứu ña ngành: Luận án ñược thực hiện trên cơ sở kết hợp 3 chuyên
ngành gồm: Vật lý ñịa cầu, ðịa chất, Công nghệ GIS; Trong ñó thành tố chính tạo
nên kết quả của luận án là giá trị ñiện trở suất, tham số này có ñược trên cơ sở thực
hiện phương pháp ño sâu ñiện trên ñịa bàn nghiên cứu; Tài liệu ñịa chất vừa là cơ
sở cho các nhận ñịnh ban ñầu về cấu trúc ñịa chất, vừa là tài liệu kiểm chứng kết
quả phân tích tài liệu ño sâu ñiện; Công nghệ GIS sử dụng trong luận án như là một
công cụ tích hợp các phương pháp, thực hiện các thuật toán nội suy từ các giá trị
ñiện trở suất dạng ñiểm, rời rạc sang dữ liệu có sự phân bố liên tục, hiễn thị trên bản
ñồ số hóa theo từng lớp dữ liệu phù hợp cấu trúc ñịa chất của ñịa bàn nghiên cứu.
- Phục vụ cho việc nghiên cứu của các ngành khác: Các lớp bản ñồ ñiện trở
suất ñược hình thành góp phần phản ảnh quá trình thành tạo các lớp ñịa chất trầm
tích qua các giai ñoạn biển tiến, biển thoái. Tùy theo mục ñích khai thác tài nguyên
ở tầng sâu hay nông mà các lớp bản ñồ ñiện trở suất ñược sử dụng ñể hỗ trợ cho các
nghiên cứu ứng dụng như: Khai thác nước dưới ñất của ngành ñịa chất thủy văn;
Phân vùng ñất yếu của ngành ñịa chất công trình; Phân vùng tập trung sét theo giá
trị ñiện trở suất của ngành ñiện lực, viễn thông; ðánh giá khả năng hấp thu phân
bón dựa vào ñộ dẫn ñiện của ngành nông nghiệp và là một nhân tố trong bài toán

7

tích hợp dữ liệu không gian và thuộc tính phục vụ cho các ngành quản lý, quy
hoạch.
- Giảng dạy: Với lượng số liệu thu thập khá ñầy ñủ, minh giải ñược ñặc ñiểm
tự nhiên của vùng nghiên cứu; kết quả phân tích có ñối chứng; cùng với việc kết
hợp khá hoàn thiện phương pháp truyền thống ðVL và công nghệ hiện ñại GIS ñể
xử lý, phân tích, cập nhật, hiển thị kết quả trên bản ñồ số hóa, nên luận án có thể
ñược sử dụng ñể làm tài liệu tham khảo, minh họa cho công tác giảng dạy của
chuyên ngành Vật lý ðịa cầu, GIS.
Ý nghĩa thực tiễn:
Dựa trên hệ thống CSDL ñiện trở suất, tùy theo giá trị phân biệt ñiện trở suất
của từng ñối tượng vật chất, các tính năng riêng biệt của các tầng ñịa chất sẽ ñược
xác ñịnh. Bằng các phương pháp phân tích không gian, nội suy GIS trên nền tảng
CSDL ñiện trở suất, các bài toán ứng dụng ña ngành theo vị trí không gian ñược
thực hiện.
Kết quả nghiên cứu của luận án ñược ñưa vào ứng dụng thực tiễn bằng hai ñề
tài rất cấp thiết hiện nay tại tỉnh Tiền Giang:
1. Xác ñịnh vùng phân bố mặn nhạt các tầng chứa nước dưới ñất tỉnh Tiền
Giang. Kết quả nghiên cứu ñược thể hiện trên bản ñồ GIS với các thông tin tương
hợp với thực tế gồm các vùng: vùng chứa nước nước nhiễm mặn, vùng có 1 tầng
chứa nước nhạt, vùng có 2 tầng chứa nước nhạt, vùng có 3 tầng chứa nước nhạt. Kết
quả này phục vụ cho việc quy hoạch khai thác, xây dựng mạng lưới quan trắc nước
dưới ñất tỉnh Tiền Giang.
2. Xây dựng mô hình cấu trúc phân lớp ñịa chất huyện Cai Lậy phục vụ xây
dựng công trình. Với bộ số liệu ñiện trở suất ñược lưu trữ trong CSDL. Bằng các phép
nội suy không gian GIS, các mặt cắt ñịa ñiện theo tuyến tự chọn sẽ ñược thành lập một
cách tự ñộng. Kết quả này góp phần ñánh giá khả năng bố trí công trình xây dựng.
Ngoài ra, bản ñồ ñiện trở suất còn ñược ứng dụng trong các lĩnh vực: nông
nghiệp, ñiện lực, viễn thông, …

9. Nội dung nghiên cứu
(1) Nghiên cứu lý thuyết
8

- Xác ñịnh giá trị ñiện trở suất bằng phương pháp ño sâu ñiện.
- Xử lý, phân tích, tích hợp dữ liệu trong GIS. Mô hình Geodatabase. Phương
pháp nội suy không gian.
- ðặc ñiểm tự nhiên tỉnh Tiền Giang.
(2) Xây dựng bản ñồ ñiện trở suất
- Xây dựng CSDL ñiện trở suất của ñất ñá trầm tích tỉnh Tiền Giang.
- Hình thành phần mềm GIS.
- Ứng dụng xây dựng bản ñồ ñiện trở suất.
(3) Bài toán ứng dụng
- Xác ñịnh vùng phân bố mặn nhạt các tầng chứa nước dưới ñất tỉnh Tiền
Giang.
- Xây dựng mô hình cấu trúc phân lớp ñịa chất huyện Cai Lậy phục vụ xây
dựng công trình.
Từ nội dung trên, luận án ñược viết 163 trang gồm các phần, chương sau:
- Phần MỞ ðẦU gồm 8 trang
- Phần 1: TỔNG QUAN
Phần này gồm 2 chương:
+ Chương 1 : Cơ sở lý thuyết gồm 19 trang
+ Chương 2: ðặc ñiểm tự nhiên gồm 23 trang
- Phần 2: XÂY DỰNG BẢN ðỒ ðIỆN TRỞ SUẤT
Phần này gồm 2 chương:
+ Chương 3: Phân tích - xử lý tài liệu ño sâu ñiện gồm 30 trang
+ Chương 4: Ứng dụng công nghệ GIS xây dựng bản ñồ ñiện trở suất
gồm 34 trang
- Phần 3: KẾT QUẢ - ỨNG DỤNG
Phần này gồm 1 chương:

+ Chương 5: Kết quả - Bài toán ứng dụng gồm 46 trang
- Phần KẾT LUẬN gồm 3 trang
+ Kết quả ñạt ñược
+ Những vấn ñề cần quan tâm nghiên cứu và phát triển
9

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ
CÁC NGHIÊN CỨU CÓ LIÊN QUAN

1.1. Cơ sở lý thuyết
1.1.1. ðiện trở suất
1.1.1.1. Các yếu tố ảnh hưởng ñến ñiện trở suất của vật liệu ñịa chất
ðiện trở suất ñược xác ñịnh bởi ñặc tính và ñộ dẫn ñiện của các khoáng vật tạo
nên vật liệu. Các yếu tố ảnh hưởng lên ñiện trở suất của vật liệu [22],[23], bao gồm :
• Thành phần khoáng vật,
• ðộ rỗng và ñộ chứa nước,
• ðộ ẩm,
• ðộ khoáng hoá của nước ngầm,
• Kiến trúc bên trong,
• Nhiệt ñộ và áp suất.
- Thành phần khoáng vật: Các khoáng vật tạo vật liệu thường gặp là không
dẫn ñiện; Vì vậy, ñiện trở suất của phần lớn các vật liệu trầm tích, biến chất và phún
suất ít phụ thuộc thành phần khoáng vật, mà ñược xác ñịnh bởi các yếu tố còn lại.
- ðộ rỗng: là tỉ lệ phần không gian rỗng trong thể tích toàn phần của khối ñá.
ðộ rỗng thường ñược tính bằng phần trăm (%), kí hiệu là Ф
ðộ rỗng Φ là tỷ số giữa thể tích rỗng (V
r
) và thể tích ñất ñá (V
ññ

):
ññ
r
V
V
=Φ

Bảng 1.1: ðộ rỗng của một số loại ñá khác nhau [3]
Loại ñá trầm tích
chưa gắn kết
Sỏi Cát Bột Sét
ðộ rỗng (%) 25 - 40 25 - 50 35 - 50 40- 70
Phân loại giá trị ñộ rỗng:
Bảng 1.2. Phân loại giá trị ñộ rỗng của vật liệu ñịa chất [3]

(1.1)
10

Khi tăng ñộ rỗng, ñiện trở suất của vật liệu giảm, vì số lượng nước khối và nước
mặt tăng lên. Nếu trong các khe nứt chỉ chứa không khí thì ñiện trở suất lại tăng.
ðộ bão hòa nước là phần trăm thể tích lỗ rỗng trong ñó ñược chứa ñầy bởi nước.
r
n
w
V
V
S =

Với S
w

là ñộ bão hòa nước (%).
V
n
thể tích nước chứa trong lỗ rỗng.
V
r
thể tích rỗng.
ðộ bão hòa nước còn ñược tính theo ñiện trở suất:

1
n
o
w
t
S
ρ
ρ
 
=
 
 

Với: ρ
t
ñiện trở suất thât của ñất ñá.
ρ
o
ñiện trở suất của ñất ñá bão hòa 100% nước
n là hệ số bão hòa, thường chọn bằng 2.
- ðộ ẩm: là ñộ ngấm nước trong phần rỗng. Khi tăng ñộ ẩm, ñiện trở suất của

vật liệu giảm.
ðộ ẩm của vật liệu ñịa chất ở dưới mức nước ngầm thường lớn hơn vật liệu
trên mức nước ngầm. Sự chênh lệch này thể hiện rõ ở các loại như cát thô, loại ñá
có nhiều khe nứt Vì trong chúng, nước khối chiếm ưu thế. Còn với sét, sự chênh
lệch ấy không rõ rệt, vì ở sét, nước trên mặt giữ vai trò quan trọng hơn nước khối.
Nói chung ñối với các vật liệu trầm tích có quy luật sau: ñiện trở suất càng
lớn nếu kích thước hạt càng lớn. Khi chuyển từ sét sang loại pha sét, pha cát và cát,
trầm tích sỏi,… ñiện trở suất tăng từ hàng ñơn vị ñến hàng trăm Ω.m.
- ðộ khoáng hóa của nước ngầm:
ðối với các thành tạo bở rời thì giá trị ñiện trở suất phụ thuộc chủ yếu vào ñộ
tổng khoáng hóa của nước chứa trong chúng. [23]
ðiện trở suất là ñại lượng tỉ lệ nghịch với ñộ khoáng hóa và ít phụ thuộc vào
thành phần của muối hòa tan. Do ñó, trong thực tế, có thể xác ñịnh ñiện trở suất của
(1.2)
(1.3)
11

nước khoáng bằng cách xem nó do chỉ một loại muối chủ yếu nào ñó trong vùng tạo
nên. Thường người ta lấy NaCl làm ñại diện và có thể dùng công thức thực nghiệm
sau: [22]
ρ ~
M
4,8
(1.4)
Trong ñó, M là ñộ khoáng hoá, ñơn vị g/l.
ðiện trở suất của nước ngầm thay ñổi từ 10-100 Ω.m, phụ thuộc nồng ñộ
muối hoà tan. ðiện trở suất nước biển rất thấp (khoảng 0,2 Ω.m) vì hàm lượng muối
tương ñối cao.
- Kiến trúc bên trong của vật liệu ñịa chất, của các ñường dẫn dòng, ñặc tính của
các lỗ, các khe nứt, v.v Nói chung, các ñặc tính kiến trúc và cấu tạo của vật liệu ñịa

chất không chỉ làm biến ñổi giá trị ñiện trở suất vật liệu mà còn gây tính bất ñẳng
hướng về ñiện.
Tính bất ñẳng hướng trước hết có trong các loại vật liệu sét trầm tích và
trong các phiến thạch, ñó là các loại ñược cấu tạo bởi các lớp mỏng có ñiện trở suất
khác nhau. Theo phương phân lớp, ñiện trở suất bé hơn theo phương cắt ngang lớp.
ðối với các vật liệu biến chất cũng vậy. Nếu vật liệu bị nứt nẻ, mà các khe
nứt có phương ưu tiên nào ñó theo quy luật thống kê thì cũng sẽ có bất ñẳng hướng
về tính chất ñiện. ðể ñặc trưng cho tính bất ñẳng hướng người ta dùng tham số bất
ñẳng hướng
λ =
t
n
ρ
ρ
(1.5)

trong ñó ρ
n
là ñiện trở suất theo phương thẳng góc với lớp,
ρ
t
là ñiện trở suất theo phương phân lớp.
- Nhiệt ñộ: ðiện trở suất vật liệu ñịa chất còn biến ñổi theo nhiệt ñộ. Khi
nhiệt ñộ tăng, ñộ linh ñộng của ion trong nước khoáng tăng, ñiện trở suất sẽ giảm.
Sự phụ thuộc ấy ñược tính bởi công thức
)18t(1
18
t
−α+
ρ

=ρ
(1.6)

12

trong ñó t là nhiệt ñộ (
o
C)
ρ
18
là ñiện trở suất ở 18
o
C
α là hệ số nhiệt ñộ, trong khoảng nhiệt ñộ từ 18 – 50
O
C, hệ số này ít biến
ñổi với các dung dịch nước muối khác nhau.
Với NaCl, α = 0,026 theo công thức trên

40 18
1
2
ρ ρ
≈
(1.7)
Nhiệt ñộ tăng theo chiều sâu sẽ làm ñiện trở suất giảm.
Khi nhiệt ñộ giảm xuống dưới 0
o
C, ñiện trở suất biến ñổi ñột ngột, vì các vật
liệu có ñộ dẫn ñiên ion bình thường gồm chỉ 2 thành phần (khung khoáng vật và

dung dịch trong các lỗ) trở nên có 3 thành phần (thêm băng do dung dịch ñông lại).
- Áp suất: Sự phụ thuộc của ñiện trở suất của vật liệu ñịa chất vào áp suất
khá phức tạp, tùy thuộc vào loại vật liệu. ðối với các vật liệu trầm tích xốp và ngậm
nước, ñiện trở suất tăng khi áp suất tăng, vì lúc ấy thể tích các lỗ hổng và các ñường
rỗng chứa các dung dịch dẫn ñiện giảm.
1.1.1.2. Mối liên hệ giữa ñiện trở suất với vật liệu ñịa chất, hóa chất công nghiệp
ðiện trở suất cũng chịu ảnh hưởng rất lớn bởi sự biến ñổi môi trường do sự
tác ñộng của ô nhiễm hóa chất công nghiệp.
Bảng 1.3 trình bày các trị số ñiện trở suất ñiển hình ñối với các loại vật liệu
ñịa chất, chất ô nhiễm hóa chất khác nhau (Keller, Frischknecht 1966, Daniels và
Alberty 1966)
Bảng 1.3. Giá trị ñiện trở suất của các vật liệu ñịa chất và hóa chất [39]
stt Vật liệu
ðiện trở suất (Ωm)
ðộ dẫn ñiện (1/
Ω
m)

1 ðá xâm nhập và biến chất

1.1 Granite 5x10
3
– 10
6
10
-6
– 2x10
-4
1.2 Basalt 10
3

– 10
6
10
-6
– 10
-3
1.3 Slate 6x10
2
– 4x10
7
2,5x10
-8
– 1,7x10
-3
1.4 Marible 10
2
– 2,5x10
8
4x10
-9
– 10
-2
1.5 Thạch anh 10
2
– 2x10
8
5x10
-9
– 10
-2

13

2 Trầm tích

2.1 Sandstone (sa thạch) 8 – 4x10
3
2,5x10
4
– 0,125
2.2 Shale (ñá phiến sét) 20 – 2x10
3
5x10
-4
– 0,05
2.3 ðá vôi 50 – 4x10
2
2,5x10
-3
– 0,02

ðất và nước
2.4 ðất sét 1 – 100 0,01 – 1
2.5 Phù sa 10 – 800 1,25x10
-3
– 0,1
2.6 Nước ngầm 10 – 100 0,01 – 0,1
2.7 Nước biển 0,2 5
3 Hoá chất

3.1 Sắt 9,074x10

-8
1,102x10
7

3.2 001 M.Potassium Chloride 0,708 1,413
3.3 001 M.Sodium Chloride 0,843 1,185
3.4 001 M Axit Axetic 6,13 0,163
3.5 Xylene 6,998x10
16
1,429x10
-17

- Các ñá xâm nhập và biến chất thường có giá trị ñiện trở suất rất cao, giá
trị ñiện trở suất cùa các loại ñá này phụ thuộc một cách mạnh mẽ vào ñộ nứt nẻ và
mức ñộ chứa nước trong các nứt nẻ ñó. Vì vậy, giá trị ñiện trở suất tương ứng với
mỗi loại ñất ñá có thể thay ñổi trong một giới hạn khá rộng từ hàng ngàn ohm.m
cho ñến nhỏ hơn 1 ohm.m phụ thuộc vào ñộ ẩm và ñộ khoáng hoá của nước.
- ðá trầm tích thường xốp và hàm lượng nước cao nên ñiện trở suất thấp,
ñất ướt và nước ngầm có ñiện trở suất thấp hơn. ðất sét thường có ñiện trở suất thấp
hơn cát. ðiện trở suất của các loại ñất ñá thường thay ñổi trong một giới hạn khá
rộng và chồng gối lên nhau, do chúng phụ thuộc một cách chặt chẽ vào các tham số
như: ñộ xốp của ñất ñá, hàm lượng của nước và ñặc biệt là ñộ khoáng hóa của nước
chứa trong các lỗ rỗng.
ðiện trở suất của nước dưới ñất dao ñộng trong khoảng từ 10 ñến 100
ohm.m, phụ thuộc vào hàm lượng các muối hòa tan có trong chúng. ðiện trở suất
của nước biển rất thấp (vào khoảng 0.2 ohm.m) do hàm lượng muối cao, ñiều ñó
14

làm cho phương pháp thăm dò ñiện thành một kỹ thuật lý tưởng trong việc ño vẽ
bản ñồ xác ñịnh ranh giới nhiễm mặn của các tầng nước dưới ñất.

- Hóa chất ô nhiễm công nghiệp: Các trị số ñiện trở suất của một số chất
nhiễm bẩn công nghiệp ñược nêu ở bảng 1.3. Kim loại như sắt có trị số ñiện trở suất
rất thấp, các hoá chất có ñiện phân mạnh như potasium chloride và sodium chloride
có thể làm giảm mạnh ñiện trở suất của nước ngầm ñến dưới 1 Ω.m cho dù với
nồng ñộ thấp. Ảnh hưởng của sự ñiện phân yếu như acetic acid thì tương ñối nhỏ.
Chất hydrocarbon, ñiển hình như xylene, có các trị số ñiện trở suất rất cao.
1.1.1.3. Xác ñịnh giá trị ñiện trở suất bằng phương pháp ño sâu ñiện
Giả thiết là môi trường ñồng nhất, dòng ñiện ñược phát vào môi trường bởi hai
ñiện cực dòng A và B, giá trị ñiện thế ñược ño giữa hai ñiện cực thế M và N. Giá trị
ñiện trở suất tính ñược là ñiện trở suất thật của môi trường. Khi môi trường bất ñồng
nhất hoặc không vô hạn, giá trị ñiện trở suất tương ñương với giả thiết môi trường
ñồng nhất, ñược gọi là giá trị ñiện trở suất biểu kiến
a
ρ
ñược tính theo công thức sau:
a
U
k
I
ρ
∆
=
(1.8)
Trong ñó
2
1 1 1 1
AM BM AN BN
k
r r r r
π

=
 
− − +
 
 

k là tham số hình học phụ thuộc vào sự sắp xếp của 4 ñiện cực.
với
U
R
I
∆
=
, giá trị ñiện trở suất biểu kiến ñược tính bởi:
kR
a
=
ρ
(1.9)
ðiện trở suất của môi trường phân lớp ngang ñược cho biểu thức:
a
ρ
= f(
1
ρ
,
2
ρ
, … ,
n

ρ
; h
1
, h
2
, h
3
,……, h
n
, r)
r: kích thước thiết bị.
Như vậy, với mỗi khoảng cách thiết bị r ta thu ñược hàm
a
ρ
= f(r) biểu thị sự
biến ñổi của ñiện trở suất theo chiều sâu.

15

ðất ñá trầm tích trong ñiều kiện kiến tạo ổn ñịnh thường có dạng phân lớp
ngang, Do ñó, phương pháp ño sâu ñiện ñược xây dựng là các phương pháp nghiên
cứu cấu tạo, tính chất ñiện của môi trường phân lớp theo chiều sâu, phù hợp với
dạng phân lớp ngang của ñất ñá trầm tích.
Bài toán cơ sở của phương pháp ño sâu ñiện ñược xây dựng dựa trên mô
hình phân lớp ngang có ñiện trở suất và bề dày lần lược là ρ
1
,h
1
; ρ
2

,h
2
; ρ
3
,h
3
;…;
ρ
i
,h
i
; …;ρ
n
,h
n
.
Trường hợp lý tưởng nhất là xem các lớp này gần như song song nhau và
ñược phân biệt bởi các tham số hình học và tính chất ñiện của chúng. ðiện thế trên
mặt môi trường phân lớp ngang do một nguồn dòng I cũng ñặt tại một ñiểm trên
mặt gây ra ñược cho bởi biểu thức:
1
1 0
0
( ,0) ( ) ( )
2
i
I
U r R m J mr dm
ρ
π

∞
=
∫
(1.10)
Với:
J
0
: Hàm Bessel bậc không;
( )
i
R m
là một hàm phụ thuộc biến số tích phân m và các tham số của lát cắt
ñịa ñiện, ñược tính theo công thức:
3
2
1 2 3
1 2 1

n
i
n
R cth mh arcth cth mh arcth cth mh arcth
ρ ρ
ρ
ρ ρ ρ
−
 
 
 
= + + + +

 
 
 
 
 
 
 
 
(1.11)
Trong các hàm
( )
i
R m
chỉ số i biểu diễn lớp ñất ñá mà hàm R(m) ñược tính
trên mặt của nó.
Mô hình trên là mô hình phân lớp ngang, tính chất ñiện trong mỗi lớp là
ñồng nhất và biến ñổi nhảy vọt khi chuyển sang lớp khác.
1.1.2. Hệ thống thông tin ñịa lý
1.1.2.1. Khái niệm Hệ thống thông tin ñịa lý (GIS)
Tuỳ theo cách tiếp cận mà có rất nhiều ñịnh nghĩa khác nhau về Hệ thống
thông tin ñịa lý (GIS), trong luận án này, ta sử dụng ñịnh nghĩa sau: Hệ thống thông
tin ñịa lý là hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu bằng máy tính ñể thu thập, lưu trữ, phân
16

tích, xử lý và hiển thị dữ liệu không gian liên quan ñến vị trí trên bề mặt Trái ñất và
tích hợp các thông tin này vào quá trình lập quyết ñịnh.

Con người Phần cứng Phần mềm

Dữ liệu GIS


Thu thập Lưu trữ Xử lý Phân tích Hiển thị
Hình 1.1: H
ệ
th
ố
ng thông tin
ñị
a lý [14]
1.1.2.2. Mô hình dữ liệu GIS
Mô hình dữ liệu thể hiện tập hợp các qui tắc giúp chuyển ñổi thế giới thực
thành các ñối tượng số với các ñặc tính không gian và thuộc tính. Dữ liệu thuộc tính
ñược thể hiện bởi mô hình dữ liệu dạng bảng. Dữ liệu không gian ñược biểu diễn
theo mô hình vector hoặc mô hình raster. Khi cần biểu diễn hoặc phân tích, dữ liệu
không gian và dữ liệu thuộc tính ñược liên kết lại với nhau thông qua các trường
thuộc tính chung.
1.1.2.2.a) Cấu trúc Raster
Cấu trúc dữ liệu raster ñược xem như một mạng lưới các ô (cell hoặc pixcel).
Trong máy tính, lưới ô này ñược lưu trữ dưới dạng ma trận trong ñó mỗi cell có
ñược là giao ñiểm của một hàng, một cột trong ma trận.
Trong cấu trúc này, ñiểm ñược xác ñịnh bởi cell, ñường ñược xác ñịnh bởi
một số các cell kề nhau theo một hướng. Vùng ñược xác ñịnh bởi số các cell mà
trên ñó thực thể phủ lên. Tập hợp các cell có cùng gía trị thuộc tính trên một raster
gọi là lớp (layer).
17

Biểu diễn hai chiều của dữ liệu ñịa lý theo cấu trúc này ñược ñịnh lượng hóa
ñể có thể dễ dàng ñánh giá ñược ñộ dài, diện tích. Dễ dàng nhận thấy rằng, không

gian càng ñược chia nhỏ thành nhiều cell thì kết quả tính toán càng chính xác.
Biểu diễn raster ñược xây dựng trên cơ sở hình học phẳng Ơcơlit. Mỗi cột
cell sẽ tương ứng với một diện tích vuông trên thực tế. ðộ lớn của cạnh ô vuông này
còn ñược gọi là ñộ phân giải của dữ liệu.
Cấu trúc raster thường ñược áp dụng ñể mô tả cho các ñối tượng, hiện tượng
phân bố liên tục trong không gian, ñể lưu giữ thông tin dưới dạng ảnh trong CSDL.
Trong luận án, các bản ñồ ñiện trở suất ñược hiển thị dưới dạng cấu trúc raster.
1.1.2.2.b) Cấu trúc Vector
Trong cấu trúc dữ liệu vector, thực thể không gian ñược biểu diễn bằng các
phần tử cơ bản là ñiểm, ñường, vùng và các quan hệ topo giữa các ñối tượng với nhau.
Vị trí không gian của thực thể không gian ñược xác ñịnh bởi một tọa ñộ
trong một hệ thống tọa ñộ thống nhất toàn cầu. ðiểm dùng cho tất cả các ñối tượng
không gian mà ñược biểu diễn bằng một cặp tọa ñộ (X, Y). Ngoài giá trị tọa ñộ (X,
Y), các ñiểm còn thể hiện kiểu ñiểm, màu, hình dạng và dữ liệu thuộc tính ñi kèm.
ðường dùng ñể biểu diễn tất cả các thực thể có dạng tuyến, ñược tạo nên từ các
ñoạn thẳng nối hai cặp tọa ñộ (X
i
, Y
i
), (X
i+1
, Y
i+1
). Các quan hệ không gian quan trọng
ñối với hệ thống các ñường và ña giác ñược tạo bởi các cung (arc), nút (node).
Các giá trị thuộc tính ñối với ñiểm, ñường và ña giác ñược lưu trữ ñộc lập
với các quan hệ không gian của các thực thể. Những ñối tượng có cùng danh sách
thuộc tính như nhau ñược xếp vào một lớp, gọi là lớp ñối tượng (Object class)
Các dữ liệu vector ñược số hóa với một ñộ chính xác theo yêu cầu. Trên thực
tế ñể biểu diễn một ñường cong liên tục chúng ta thường xấp xỉ bằng ñường gấp

khúc. Trong trường hợp này, ñộ chính xác biểu diễn ñối tượng sẽ phụ thuộc vào
mức ñộ rời rạc hóa các ñiểm của ñường cong.
Mô hình vector áp dụng thích hợp ñể lưu trữ các hiện tượng phân bố không
liên tục, ñặc biệt là thể loại bản ñồ ñường nét, bản ñồ ñịa hình. Trong luận án bản ñồ
phân bố vùng mặn nhạt nước dưới ñất ñược thể hiện dưới dạng cấu trúc vector.