4-1 資料處理流程

第四章 資料處理與分析

4-1 資料處理流程

從野外或試驗區獲得資料之後，需要將儲存在磁力儀紀錄器中的量測 值取出，該筆資料可存成附檔名為 txt 的檔案以方便程式讀取。由於使用 單一台儀器，無法作同步之基站校正，量測時必須於一段時間內回到選定 之特定點以求該時間內的背景磁場變化。從實驗區定點基站磁力總量圖

（附錄二） 之紀錄推算大致 150 至 180 點為一週期（約 7.8 分鐘至 9 分鐘） ， 測勘時以此為參考值，因此採用 5 分鐘回基點紀錄，將每一點所得測之測 勘值加以作時間修正以去除背景磁場之總量變化。將總量值與梯度值以剖 面方式（一維資料）或平面等值圖方式（二維資料）呈現磁力原始量測所 的形貌。

在信號處理方面，因為挑選何種母波並無一定規則可循（蕭信志, 2001），故可測試數個之後選取一最適當結果的小波母波。經選定母波之 後，指定分解層數並且從原始信號擷取出近似係數與細節係數，以及重構

（reconstruction）出個各層的近似信號與細節信號。磁力資料處理流程

表示於圖 4-1。

觀測資料

資料讀取

時間修正

原始資料呈現

挑選小波

信號濾波

一維資料 矩陣化

近似

信號 細節

信號

細節信號 資料重組 判斷與解釋

不能分解

或已達要求

圖 4-1 磁力資料處理流程圖。

本文中一維磁力的取得與斷層剖面有較大相關性，因此可以藉由現場 照片輔助資料之判斷與解釋，如圖 4-2、4-3、4-4。該分析所使用的小波 母波為 Dmey（discrete Meyer）。由於採樣點數有限，因此竹山槽溝剖面 分析之分層數目是依據資料量而定，測線 1 之總量與梯度可分為 5 層（圖 4-5 與 4-6） 、測線 2 之總量與梯度分為 5 層（圖 4-7 與 4-8） 、測線 3 之總 量與梯度分為 3 層（圖 4-9 與 4-10） 。

在處理二維磁力信號時，使用的小波為 Biorthogonal 系列編號為 3.7 之母波，在實用性之考量下最大只作四層的小波分解，其中各層的細節信 號是由三方向之細節信號疊加，其包括：水平、垂直與斜向等三細節信號。

師大分部實驗測區之原始總量與梯度等值圖表示在圖 4-11，其一至四層的

小波分解則呈現於圖 4-12、4-13、4-14、4-15。台中古根漢博物館預定地

測區之原始總量與原始梯度等值圖表示在圖 4-16，該測區之一至四層的小

波分解則呈現於圖 4-17、4-18、4-19、4-20。

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 4.455

4.46 4.465 4.47 4.475

4.48x 10⁴ Total magnetics of Zhushan Line 1

Dsitance, Meter Am

plit ud e, Tn

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

-50 0 50 100 150 200

Magnetics gradient of Zhushan Line 1

Dsitance, Meter mA

plit ud e, nT/ m

(b)

圖 4-2 竹山測線 1(東牆)磁力量測值與照片。 （a）上圖，磁力總量量測 剖面；下圖，磁力梯度量測剖面。採樣間距 0.25 公尺，41 採樣點。 （b）

測線 1 現場照片。

0m~5m 5m~10m

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 4.472

4.474 4.476 4.478 4.48 4.482 4.484 x 10

Dsitance, Meter m A pl u d e it

Total Magnetic of Zhushan Line 2

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60

Dsitance, Meter m A

pl it u d e

Magnetic Gradient of Zhushan Line 2

(b)

圖 4-3 竹山測線 2(南牆) 磁力量測值與照片。 （a）上圖，磁力總量量 測剖面；下圖，磁力梯量測剖面。採樣間距 0.5 公尺（7 至 9 公尺為 0.25 公尺），41 採樣點。 （b）測線 2 現場照片。

0m~6m 6m~12m 12m~18m

0 2 4 6 8 10 12 4.473

4.474 4.475 4.476 4.477 4.478

4.479 x 10

Total Magnetic of Line 3

Distance, Meter m A

pl it u te

0 2 4 6 8 10 12

-45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10

Magnetic Gradient of Line 3

Distance, Meter A m

pl it u te

(b)

圖 4-4 竹山測線 3(北牆) 磁力量測值與照片。 （a）上圖，磁力總量涼測 剖面；下圖，磁力梯度量測剖面。採樣間距 1 公尺，13 採樣點。 （b）測 線 3 現場照片。

0m~5m 5m~10 10m~12m

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 3

4

5x 10⁴ A1

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

2 4

6x 10⁴ A2

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

2 4

6x 10⁴ A3

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

2 4

6x 10⁴ A4

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

2 4

6x 10⁴ A5

(b)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

-1 0

1 x 10

D1

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

-1 0

1 x 10

D2

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

-2 0

2 x 10

D3

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

-2 0

2 x 10

D4

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

-1 0

1 x 10

D5

圖 4-5 竹山槽溝測線 1 總量值之近似信號(a)與細節信號(b)。

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 -200

0 200

A1

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

-200 0 200

A2

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

-200 0 200

A3

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

-100 0 100

A4

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

-50 0 50

A5

(b)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

-20 0 20

D1

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

-10 0 10

D2

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

-50 0 50

D3

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

-100 0 100

D4

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

-100 0 100

D5

圖 4-6 竹山槽溝測線 1 梯度值之近似信號(a)與細節信號(b)。

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 3

4

5x 10⁴ A1

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

2 4

6x 10⁴ A2

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

2 4

6x 10⁴ A3

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

2 4

6x 10⁴ A4

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

2 4

6x 10⁴ A5

(b)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

-1 0

1 x 10

D1

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

-1 0

1 x 10

D2

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

-2 0

2 x 10

D3

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

-2 0

2 x 10

D4

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

-1 0

1 x 10

D5

圖 4-7 竹山槽溝測線 2 總量值之近似信號(a)與細節信號(b)。

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 -100

0 100

A1

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

-100 -50 0

A2

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

-100 -50 0

A3

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

-50 0

A4

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

-40 -30 -20

A5

(b)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

-50 0 50

D1

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

-50 0 50

D2

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

-20 0 20

D3

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

-50 0 50

D4

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

-20 0 20

D5

圖 4-8 竹山槽溝測線 2 梯度值之近似信號(a)與細節信號(b)。

0 2 4 6 8 10 12 3.5

4 4.5

5 x 10 ⁴ A1

0 2 4 6 8 10 12

2 4

6 x 10 ⁴ A2

0 2 4 6 8 10 12

2 4

6 x 10 ⁴ A3

(b)

0 2 4 6 8 10 12

-5000 0 5000 10000

D1

0 2 4 6 8 10 12

-1 0

1 x 10 ⁴ D2

0 2 4 6 8 10 12

-2 0

2 x 10 ⁴ D3

圖 4-9 竹山槽溝測線 3 總量值之近似信號(a)與細節信號(b)。

0 2 4 6 8 10 12 -60

-40 -20 0

A1

0 2 4 6 8 10 12

-60 -40 -20 0

A2

0 2 4 6 8 10 12

-40 -30 -20 -10

A3

(b)

0 2 4 6 8 10 12

-20 -10 0 10

D1

0 2 4 6 8 10 12

-10 0 10

D2

0 2 4 6 8 10 12

-20 0 20

D3

圖 4-10 竹山槽溝測線 3 梯度值之近似信號(a)與細節信號(b)。

圖 4-11 師大分部實驗測區磁力二維測勘等值圖，採樣間距 0.25 公尺，

上、下磁力感應器距離地表的高度分別為 1 公尺、0.5 公尺，黑色框為

埋藏的異常體位置。（上）總量等值圖，（下）梯度等值圖。

(b)

圖 4-12 師大分部實驗測區梯度二維一階小波分解圖。（a）左上，一階近

似信號；右上，一階水平細節信號；左下，一階垂直細節信號；右下，一

階斜向細節信號。 （b）上，分解後之近似信號；下，分解後之細節信號（由

圖 4-12a 之垂直、水平、斜向細節信號疊加） 。

(b)

圖 4-13 師大分部實驗測區梯度二維二階小波分解圖。 （a）左上，二階 近似信號；右上，二階水平細節信號；左下，二階垂直細節信號；右下，

二階斜向細節信號。 （b）上，分解後之近似信號；下，分解後之細節信

號（由圖 4-13a 之垂直、水平、斜向細節信號疊加） 。

(b)

圖 4-14 師大分部實驗測區梯度二維三階小波分解圖。 （a）左上，三階 近似信號；右上，三階水平細節信號；左下，三階垂直細節信號；右下，

三階斜向細節信號。 （b）上，分解後之近似信號與細節信號（下，由圖

4-14a 之垂直、水平、斜向細節信號疊加） 。

(b)

圖 4-15 師大分部實驗測區梯度二維四階小波分解圖。 （a）左上，四階 近似信號；右上，四階水平細節信號；左下，四階垂直細節信號；右下，

四階斜向細節信號。 （b）上，分解後之近似信號；下，分解後之細節信

號（由圖 4-15a 之垂直、水平、斜向細節信號疊加） 。

圖 4-16 古根漢博物館預定地磁力二維測勘等值圖，採樣間距 2 公尺，

上、下磁力感應器距離地表的高度分別為 1.5 公尺、1 公尺。 （上）總量

等值圖， （下）梯度等值圖。

(b)

圖 4-17 古根漢博物館預定地測區梯度二維一階小波分解圖。 （a）左上，

四階近似信號；右上，四階水平細節信號；左下，四階垂直細節信號；

右下，四階斜向細節信號。 （b）上，分解後之近似信號；下，分解後之

細節信號（由圖 4-17a 之垂直、水平、斜向細節信號疊加）。

(b)

圖 4-18 古根漢博物館預定地測區梯度二維二階小波分解圖。 （a）左上，

四階近似信號；右上，四階水平細節信號；左下，四階垂直細節信號；

右下，四階斜向細節信號。 （b）上，分解後之近似信號；下，分解後之

細節信號（由圖 4-18a 之垂直、水平、斜向細節信號疊加）。

(b)

圖 4-19 古根漢博物館預定地測區梯度二維三階小波分解圖。 （a）左上，

四階近似信號；右上，四階水平細節信號；左下，四階垂直細節信號；

右下，四階斜向細節信號。 （b）上，分解後之近似信號；下，分解後之

細節信號（由圖 4-19a 之垂直、水平、斜向細節信號疊加）。

(b)

圖 4-20 古根漢博物館預定地測區梯度二維四階小波分解圖。 （a）左上，

四階近似信號；右上，四階水平細節信號；左下，四階垂直細節信號；

右下，四階斜向細節信號。 （b）上，分解後之近似信號；下，分解後之

細節信號（由圖 4-20a 之垂直、水平、斜向細節信號疊加）。