ArjunGUI Aika-alueen sähkömagneettisten mittausten 2D-mallinnus- ja tulkintaohjelma

Transkriptio

1 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Pohjois-Suomen yksikkö Rovaniemi Arkistoraportti /2014 ArjunGUI Aika-alueen sähkömagneettisten mittausten 2D-mallinnus- ja tulkintaohjelma Markku Pirttijärvi 1 ja Heikki Salmirinne 2 1 Oulun Yliopisto, Fysiikan laitos 2 Geologian tutkimuskeskus, Rovaniemi

2 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 1 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Tekijät Pirttijärvi Markku, Oulun yliopisto Salmirinne Heikki, Geologian tutkimuskeskus KUVAILULEHTI Päivämäärä / Dnro Raportin laji Arkistoraportti Toimeksiantaja GTK Raportin nimi ArjunGUI Aika-alueen sähkömagneettisten mittausten 2D-mallinnus- ja tulkintaohjelma Tiivistelmä ArjunAir on Fortran-kielinen tietokoneohjelma, jolla voidaan mallintaa ja tulkita profiilimuotoisia geofysikaalisia sähkömagneettisia (SM) lentomittausaineistoja käyttämällä kaksiulotteista (2D) sähkönjohtavuusmallia. Ohjelman ovat laatineet tohtorit Glenn Wilson, Art Raiche and Fred Sugeng osana australialaisen CSIRO:n Amirakonsortion projektia P223F. Vuonna 2010 ArjunAir ja muut Amira-ohjelmat tulivat julkisiksi ns. public domain -ohjelmiksi ja ovat saatavilla osoitteessa Työssä laadittu tietokoneohjelma, ArjunGUI, on graafinen käyttöliittymä ArjunAir-ohjelmalle. Käyttöliittymä helpottaa ArjunAir-ohjelman käyttöä, koska se poistaa tarpeen editoida syöttötiedostoja käsin, mahdollistaa mallien interaktiivisen visualisoinnin ja editoinnin sekä tulosten graafisen tarkastelun. ArjunGUI on tarkoitettu ensisijaisesti SM-mittausaineistojen tulkintaan, mutta sitä voidaan käyttää myös suoraan mallintamiseen. Suorassa mallinnuksessa maanpinnan topografia on tasainen ja lentokorkeus vakio, mutta tulkinnassa sekä maaston todellinen topografia että vaihteleva lentokorkeus voidaan ottaa huomioon. Laskennan tehostamiseksi on alkuperäiseen ArjunAir-ohjelman koodiin (versio 7.0.5) tehty muutamia korjauksia, muutoksia ja lisäyksiä. Tulkinnan mahdollistava inversiomenetelmä, jolla mallin ominaisvastusjakaumaa optimoidaan, on joko SVD-hajotelmaan perustuva rajoittamaton menetelmä tai ns. Occamin periaatteeseen perustuva rajoitettu menetelmä, jossa mallin karkeutta minimoidaan yhdessä sovitusvirheen kanssa. Occaminversio tuottaa epärealistisen "pehmeän" ominaisvastusjakauman, mutta ArjunGUI mahdollistaa myös mallin ominaisvastusarvojen vapaan editoimisen ja mm. tulkinnan monikäsitteisyyttä vähentävän (a priori) ennakkotiedon lisäämisen malliin sekä mallihilan solujen kiinnittämisen ja vapauttamisen inversiota varten. Mittaushavaintojen painokertoimia voidaan myös editoida eli havaintopisteitä tai kokonaisia aikakanavia voidaan poistaa inversiosta. Tällä hetkellä ArjunGUI tukee ainoastaan aika-alueen SM-pulssimittausten mallintamista. Työ on tehty vuosina osana TEKESin rahoittamaa Novel Technologies for Greenfield Exploration - hanketta. Asiasanat (kohde, menetelmät jne.) geofysiikka, sähkömagneettinen menetelmä, transienttimenetelmä, käänteistehtävä Maantieteellinen alue (maa, lääni, kunta, kylä, esiintymä) Karttalehdet Muut tiedot Arkistosarjan nimi Arkistoraportti Kokonaissivumäärä 23 Kieli Suomi Yksikkö ja vastuualue Pohjois-Suomen yksikkö, Kallioperä ja raaka-aineet Allekirjoitus/nimen selvennys Arkistotunnus 115/2014 Hinta - Hanketunnus Allekirjoitus/nimen selvennys Julkisuus Julkinen Markku Pirttijärvi Heikki Salmirinne

3 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 2 GEOLOGICAL SURVEY OF FINLAND DOCUMENTATION PAGE Date / Rec. no Authors Pirttijärvi Markku, University of Oulu Salmirinne Heikki, Geological Survey of Finland Type of report Archive report Commissioned by Geological Survey of Finland Title of report ArjunGUI 2D modelling and inversion software for airborne time-domain EM data Abstract ArjunGUI is a graphical user interface (GUI) for ArjunAir (Wilson et al., 2006), a computer program for modelling and interpretation of geophysical airborne electromagnetic (AEM) data using a two-dimensional (2D) model of electrical resistivity and magnetic susceptibility. ArjunAir was originally developed by Dr. Glenn Wilson, Dr. Art Raiche and Dr. Fred Sugeng for the CSIRO/Amira consortia (project P223F). It became public domain in 2010 and is available for download at a web-page In forward modelling the topography is flat and flight altitude is constant. In inverse modelling both the topography and the varying flight altitude are taken into account. The inversion uses either unconstrained (SVD) or constrained (Occam) inversion method to update the model resistivity values so that the data error, i.e., the difference between the measured and the computed data, gets minimized. In the constrained Occam inversion the roughness of the model, i.e., the variation of the resistivity between neighbouring points, is minimized together with the data error. Occam inversion yields smoothly varying resistivity models. Manual editing, however, allows creating more realistic models with sharp conductivity boundaries. The resistivity (and susceptibility) values and the fix/free status of the cells can be edited manually to incorporate and fix known information (a priori data) in the model. Binary (on/off) weights can be assigned to individual data points, stations or channels to include them in or exclude them out from the inversion. ArjunGUI was developed for fast inversion of airborne TEM anomalies caused by conductive targets of possible economical interest. At the moment ArjunGUI is available only for the participants of TEKES (Finnish Funding Agency for Innovation) funded NovTecEx project. This paper discusses the background for ArjunGUI, presents the main components of the graphical user interface, and shows a modelling and inversion example and comparison to 1D inversion. The work was done during in the project Novel Technologies for Greenfield Exploration (NovTecEx) funded by Tekes (Finnish Funding Agency for Innovation) Green Mining Programme. Keywords geophysics, electromagnetic method, TEM method, inverse problem Map sheet (UTM) Other information Report serial Archive report Total pages 23 Language Finnish Unit and section Northern Finland Office, Bedrock Geology and Resources Signature/name Markku Pirttijärvi Archive code 115/2014 Price - Project code Signature/name Heikki Salmirinne Confidentiality Public

4 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 3 SISÄLLYSLUETTELO Kuvailulehti 2 Documentation page 3 TIIVISTELMÄ 4 1 JOHDANTO 5 2 ARJUNGUI KÄYTTÖLIITTYMÄ Main GUI Data GUI System GUI Model GUI Compute GUI Results GUI 13 3 OHJELMAN KÄYTTÄMISESTÄ TEM-aineiston tulkinta Suora mallintaminen Tulkinnan monikäsitteisyydestä 18 4 LISÄTIETOJA 20 5 LOPPUTULOKSET 21 6 LÄHTEET 23

5 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 4 TIIVISTELMÄ ArjunAir on Fortran-kielinen tietokoneohjelma, jolla voidaan mallintaa ja tulkita profiilimuotoisia geofysikaalisia sähkömagneettisia (SM) lentomittausaineistoja käyttämällä kaksiulotteista (2D) sähkönjohtavuusmallia. Ohjelman ovat alun perin Australiassa laatineet tohtorit Glenn Wilson, Art Raiche and Fred Sugeng osana australialaisen CSIRO:n Amira-konsortion projektia P223F. ArjunAir-ohjelman käyttämää mallinnusmenetelmää kutsutaan 2.5-dimensionaaliseksi, koska malli on kaksiulotteinen (x,z), mutta lähetin vastaanotinjärjestelmä on kolmiulotteinen (x,y,z). Vuonna 2010 ArjunAir ja muut Amira-ohjelmat, kuten Leroi ja Loki, tulivat julkisiksi ns. public domain -ohjelmiksi ja ovat saatavilla osoitteessa NovTecEx-hankkeen osatehtävässä 7 laadittu tietokoneohjelma, ArjunGUI, on graafinen käyttöliittymä ArjunAir-ohjelmalle. Käyttöliittymä helpottaa ArjunAir-ohjelman käyttöä, koska se poistaa tarpeen editoida syöttötiedostoja käsin ja lisäksi se mahdollistaa mallien interaktiivisen visualisoinnin ja editoinnin sekä tulosten graafisen tarkastelun. ArjunGUI on tarkoitettu ensisijaisesti SM-mittausaineistojen tulkintaan, mutta sitä voidaan käyttää myös suoraan mallintamiseen. Suorassa mallinnuksessa maanpinnan topografia on tasainen ja lentokorkeus vakio, mutta tulkinnassa sekä maaston todellinen topografia että vaihteleva lentokorkeus voidaan ottaa huomioon. Laskennan tehostamiseksi on alkuperäiseen ArjunAir-ohjelman koodiin (versio 7.0.5) tehty muutamia korjauksia, muutoksia ja lisäyksiä. Tulkinnan mahdollistava inversiomenetelmä, jolla mallin ominaisvastusjakaumaa optimoidaan, on joko SVD-hajotelmaan perustuva rajoittamaton menetelmä tai ns. Occamin periaatteeseen perustuva rajoitettu menetelmä, jossa mallin karkeutta minimoidaan yhdessä sovitusvirheen, eli mitatun ja mallinnetun datan välisen erotuksen, kanssa. Occam-inversio tuottaa epärealistisen "pehmeän" ominaisvastusjakauman, mutta ArjunGUI mahdollistaa myös mallin ominaisvastusarvojen vapaan editoimisen ja mm. tulkinnan monikäsitteisyyttä vähentävän (a priori) ennakkotiedon lisäämisen malliin sekä mallihilan solujen kiinnittämisen ja vapauttamisen inversiota varten. Mittaushavaintojen painokertoimia voidaan myös editoida eli havaintopisteitä tai kokonaisia aikakanavia voidaan poistaa inversiosta. Tällä hetkellä ArjunGUI tukee ainoastaan aika-alueen SM-pulssimittausten mallintamista.

6 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 5 1 JOHDANTO Aika-alueen sähkömagneettisia mittauksia eli TEM-mittauksia (engl. time-domain electromagnetic, TEM) käytetään nykyään laajalti malminetsinnässä paikantamaan ja seuraamaan maassa olevia sähkönjohteita. TEM-menetelmissä synnytetään SM-pulssi (db/dt 0) katkaisemalla tai kytkemällä päälle lähettimenä toimivassa johdinsilmukassa kulkeva virta äkillisesti. Ajan suhteen muuttuvan sähkövirran aiheuttama sähkömotorinen voima synnyttää Faradayn lain mukaisesti maassa oleviin sähkönjohteisiin ajan suhteen muuttuvia sähkövirtoja. Nämä puolestaan synnyttävät Ampéren lain mukaisesti sekundäärisen SM-kentän, jota mitataan vastaanottimella, joka on joko kela tai silmukka (db/dt-vaste) tai flux-gate tai SQUID-magnetometri (B-kenttävaste). Mitä johtavampi maa on sitä voimakkaampi on SM-vaste myöhäisillä ajanhetkillä. Malminetsinnässä aikakanavat ovat tyypillisesti alle millisekunnista kymmeniin millisekunteihin. Eräs TEM-menetelmien hyödyistä verrattuna taajuusalueen mittauksiin, joissa käytetään ajan suhteen harmonisesti (vrt. siniaaltona) vaihtelevaa primäärivirtaa, on parempi signaali-kohina -suhde, koska mitattaessa vastetta virran katkaisun jälkeen (engl. off-time) primäärinen lähdekenttää on ehtinyt häipyä. Alhainen kohinataso yhdessä lähettimen suuren momentin (tehollisen pinta-alan NA ja virran I tulon, NIA) kanssa antaa myös suuremman tutkimussyvyyden, joka voi TEM-mittauksissa yltää useisiin satoihin metreihin. Lentomittaukset mahdollistavat laajojen alueiden kustannustehokkaan tutkimisen. Niiden lopputuloksena saadaan erittäin suuri määrä mittausaineistoa, jonka tulkintaan ja analysointiin käytetään yksiulotteista (1- D) johtavuus-syvyys -muunnosta (engl. conductivity-depth imaging, CDI) ja kerrosmalli-inversiota, joiden avulla saadaan näennäinen ominaisvastusjakauma mittauslinjan alla. Johtuen 1-D mallista ja lähetinvastaanotinparin välimatkasta nämä ns. pseudosektiot voivat olla harhaanjohtavia ja virheellisiä, kun todellinen johderakenne on kaksi- tai kolmiulotteinen. Valitettavasti TEM-vasteiden 2D- ja 3D-mallinnus tietokoneella on erittäin vaativaa ja aikaa vievää ja edellyttää joko kalliita erikoisohjelmistoja tai kaupallisten yhtiöiden tarjoamia palveluita. TEM-aineistojen tulkintaan tarvitaan yhä käytännöllisiä tietokoneohjelmia. ArjunAir on Fortran-kielinen tietokoneohjelma, jolla voidaan mallintaa ja tulkita profiilimuotoisia geofysikaalisia sähkömagneettisia (SM) lentomittausaineistoja (engl. airborne electromagnetic, AEM) käyttämällä kaksiulotteista (2D) sähkönjohtavuusmallia (Wilson et al., 2006). Ohjelman ovat alun perin laatineet tohtorit Art Raiche, Fred Sugeng ja Glenn Wilson Australiassa CSIRO:n Amira-konsortion projektissa P223F. ArjunAir-ohjelman elementtimenetelmään perustuvaa mallinnusta, kutsutaan 2.5-

7 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 6 dimensionaaliseksi mallinnukseksi, koska itse malli on kaksiulotteinen, mutta (dipolaarinen) lähetinvastaanotinjärjestelmä on kolmiulotteinen. Projektin päättymisen jälkeen, vuonna 2010, Amira-ohjelmat tulivat julkisiksi ns. public domain - ohjelmiksi ja niiden lähdekoodi on ladattavissa www-osoitteesta ArjunAir ohjelma ajetaan komentokehotteessa (shell) ja se käyttää tekstitiedostoja syöttötietojen lukemiseen ja tulosten tallentamiseen. Kun Amiran ohjelmistot tulivat julkisiksi, niiden alkuperäinen P233Fprojektissa kehitetty graafinen käyttöliittymä, EMGui, ei vapautunut julkiseen käyttöön, vaan sen korvasi EMIT-yhtiön kaupallinen Maxwell-ohjelmisto ( ArjunGUI on ArjunAir-ohjelman uusi graafinen käyttöliittymä (engl. graphical user interface, GUI), jonka on laatinut FT Markku Pirttijärvi Oulun yliopistolla osana TEKES:n Green Mining -ohjelmaan kuuluvaa NovTecEx-projektia. Se on kirjoitettu Fortran90-kielellä ja se käyttää DISLIN-grafiikkakirjastoa ( sekä käyttöliittymän luomiseen että grafiikan esittämiseen. Tällä hetkellä Arjun- GUI tukee ainoastaan aika-alueen SM-aineistoja ja mittausjärjestelmiä eli TEM-mittauksia. Koska ohjelma keskittyy lentomittauksiin, lähetinsilmukkaa approksimoidaan pistemäisellä (dipoli-) lähteellä, eli lähetinsilmukan todellista muotoa ja kokoa ei oteta huomioon. Vastaanotin on joko johdinsilmukka tai kela, joka mittaa ajan funktiona magneettivuontiheyden aikaderivaattaa db/dt (nt/s) tai (flux-gate tai SQUID) magnetometri, joka mittaa suoraan magneettikenttää tai oikeammin magneettivuon tiheyttä B (nt) ajan funktiona. Vaste on joko vertikaalinen (Z) pystykomponentti tai lentomittauslinjan suuntainen horisontaalinen (X) vaakakomponentti, tai nykyään yleisimmin sekä Z- että X-komponentti. ArjunGUI on tarkoitettu ensisijaisesti SM-mittausaineistojen tulkintaan, mutta sitä voidaan käyttää myös suoraan mallintamiseen. Mallinnuksessa maanpinnan topografia on tasainen ja lentokorkeus on vakio, mutta tulkinnassa sekä topografia että vaihteleva lentokorkeus voidaan ottaa huomioon. Alkuperäiseen ArjunAir-ohjelmaan (versio 7.0.5) on tehty muutamia korjauksia, muutoksia ja lisäyksiä suoran laskennan ja inversion tehostamiseksi. Tulkinnan mahdollistava inversio on joko singulaariarvohajotelmaan (SVD) perustuva rajoittamaton inversio tai ns. Occamin periaatteeseen perustuva rajoitettu inversio, jossa mallin karkeutta minimoidaan yhdessä sovitusvirheen, eli mitatun ja mallinnetun datan välisen erotuksen, kanssa. Occam-inversio tuottaa ns. pehmeitä ominaisvastusjakaumia, mutta ArjunGUI mahdollistaa myös mallien vapaan editoimisen ja mm. tulkinnan monikäsitteisyyttä vähentävän (a priori) ennakkotiedon lisäämisen malliin sekä mallihilan solujen kiinnittämisen ja vapauttamisen inversiota varten. Mittaushavaintojen painokertoimia voidaan myös editoida eli havaintopisteitä tai kokonaisia aikakanavia voidaan poistaa inversiosta.

8 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 7 2 ARJUNGUI KÄYTTÖLIITTYMÄ 2.1 Main GUI ArjunGUI koostuu kuvassa 2.1 esitetystä pääikkunasta (Main GUI) sekä yhdeksästä erillisestä käyttöliittymä- eli GUI-ikkunasta, joita käytetään seuraaviin tehtäviin: 1) Aineiston lukeminen sisään ja esivalmistelu (Data GUI & XYZ file GUI) 2) Järjestelmäasetusten määrittäminen (System GUI) 3) Aikakanavien (engl. time channels) määrittäminen (Times GUI) 4) SM-pulssin aaltomuodon (engl. waveform) määrittäminen (Waves GUI) 5) Mallin luominen, visualisointi ja editoiminen (Model GUI) 6) Suora ja käänteinen mallinnus (Compute GUI) sekä 7) Tulosten visualisointi profiilikuvaajina ja luotauskäyrinä (Results GUI & Sounding GUI). Kuva 2.1. ArjunGUI-ohjelman pääikkuna (Main GUI) ArjunGUI-ohjelman tarkempi kuvaus on esitetty ohjelman englanninkielisessä käyttö-ohjeessa, joten seuraavassa tyydytään esittämään vain keskeisimmät seikat. Suora mallintaminen ja inversio, eli 2D-mallin ominaisvastusjakauman automaattinen optimoiminen mitatun datan ja mallinnetun vasteen välisen erotuksen minimoimiseksi, edellyttävät, että seuraavat seikat ovat kunnossa: 1) Mitattu aineisto on luettu sisään inversiota varten tai mittauslinja on määritelty suoraa mallinnusta varten (Data OK) 2) Järjestelmän, aikakanavien ja aaltomuodon parametrit on määritelty (System OK, Times OK, Waveform OK)

9 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 8 3) Mittauslinjan koordinaatteihin sopiva 2D-malli on määritelty (Model OK). Mallinnusprobleema voidaan tallentaa AGP-projektitiedostoon, josta se voidaan lukea uudelleen myöhemmin uutta laskentaa tai muita jatkotoimenpiteitä varten. Projektitiedosto sisältää kaiken laskentaan tarvittavan tiedon paitsi mittausdatan. Ohjelman päättyessä mallinnuksen sen hetkinen tila tallennetaan AGUI.AGP nimiseen projektitiedostoon, josta se myös automaattisesti luetaan, kun ohjelma seuraavan kerran käynnistetään. Koska TEM-vasteiden mallintaminen vie sitä enemmän aikaa mitä enemmän mallissa on elementtejä, ei ole tarkoituksenmukaista yrittää tulkita kokonaisia, kilometrien mittaisia lentolinjoja. Käytännössä XYZtiedostosta luetaan mitattu TEM-data yhdeltä mittauslinjalta, jolta poimitaan tulkittavaksi yksi yksittäinen anomalia, joka talletetaan ArjunGUI-ohjelman omassa formaatissa AGD-datatiedostoon. Kertaalleen poimittua anomaliaa ei tämän jälkeen tarvitse lukea uudestaan XYZ-tiedostosta. 2.2 Data GUI Datan käsittely ja mittauslinjan määrittely tapahtuvat Data GUI -ikkunassa, joka on esitetty kuvassa 2.2. Data GUI -ikkunan päätehtävät ovat: 1) Mitatun TEM-vasteen visualisointi mittauslinjan matkakoordinaatin funktiona 2) Lyhyempien anomaalisten osien valinta profiililta (Zoom and cut) 3) Datan harvennus (Resample) ja siten lineaarisen yhtälöryhmän koon pienentäminen. Data GUI -ikkunan ylemmässä kuvaajassa aktiivinen aikakanava on esitetty sinisellä yhtenäisellä viivalla ja muut aikakanavat harmailla katkoviivoilla. <-Chan ja Chan-> painikkeilla vaihdetaan aktiivinen aikakanava seuraavaan tai edelliseen. Swap component painikkeella vaihtaa pysty (Z) komponentti horisontaaliseksi (X) komponentiksi. Aktiivisen aikakanavan ja komponentin arvo näkyy ylemmän kuvaajan vasemman yläkulman päällä. Grafiikka-alueen vasemmassa yläkulmassa on esitetty sen AGD-tiedoston nimi, josta data on luettu. Data GUI -ikkunan alempi kuvaaja näyttää maaston topografian (punainen yhtenäinen viiva) ja lentokorkeuden vaihtelun (sininen katkoviiva) lentolinjalla. Tiedostosta luettu lentokorkeus on joko korkeus maanpinnasta tai korkeus merenpinnasta. Ylemmän kuvaajan y-akselin yksikkönä on joko (T/s) tai (T/A/m 4 ), riippuen System GUI -ikkunan Normalize with NIA -asetuksesta. Alemman kuvaajan y-akseli on topografinen korkeus, joka perustuu joko data tiedostosta luettuihin arvoihin tai on vakio. Kummankin kuvaajan vaaka-akseli on matkaetäisyys alkuperäisen (leikkaamattoman) profiilin alusta. Valitun profiilin alun ja lopun x- ja y-koordinaatit näkyvät kuvaajien välissä.

10 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 9 Kuva 2.2. Data GUI ikkuna. 2.3 System GUI Järjestelmäasetusten muuttamiseen käytettävä System GUI -ikkuna on esitetty kuvassa 2.3. Taajuusalueen SM (engl. frequency-domain EM, FEM) -vasteiden laskeminen ei vielä ole mahdollista, mutta siihen on varattu mahdollisuus tulevaisuudessa. ArjunAir-ohjelmassa TEM-vaste lasketaan siten, että taajuusalueen vaste lasketaan aluksi erittäin laajalle taajuuskaistalle 21 y-akselin eli kulun suuntaiselle aaltoluvun (Ky) arvolle. Seuraavaksi Fourier-muunnosta käytetään laskemaan täysi FEM-vaste vastaanotinpisteissä. Tämän jälkeen toisella Fourier-muunnoksella lasketaan aika-alueen askelvaste. Askelvasteen ja pulssimuodon konvoluutio antaa varsinaisen pulssivasteen, joka lopuksi vielä interpoloidaan kunkin aikakanavan sisälle. Käyttäjä voi halutessaan määritellä minimi- ja maksimitaajuuden sekä askelvälin taajuusalueen vasteiden laskemiselle.

11 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 10 Kuva 2.3. System GUI ikkuna. TEM-vaste on joko kelalla tai silmukalla magneettivuon tiheyden aikaderivaatta (db/dt, T/s = V/m 2 ) tai magnetometrilla mitattava (B-kenttä, T) jotka on määritelty joko nano (10-9 ), pico (10-12 ) or femto (10-15 ) T/s -yksiköissä (B-kentän tapauksessa nt, pt, ft). Normalize with NIA valintaruutua käytetään uudelleen skaalaamaan mitattu db/dt-data, joka on määritelty jakamalla se lähettimen efektiivisellä momentilla (NIA). Kertomalla data, jonka yksikkönä on V/(Am 4 ), lähetinsilmukan kierrosten lukumäärällä (N), virralla (I) ja silmukan pinta-alalla (A) saadaan vasteeksi V/m 2 = T/s, jota ArjunAir käyttää db/dt-vasteelle. Kullekin mittausjärjestelmälle ominaiset järjestelmäparametrit voidaan tallettaa tekstimuotoiseen AGStiedostoon. 2.4 Model GUI Kuvassa 2.4 näkyvä Model GUI on kenties mutkikkain ArjunGUI-ohjelman käyttöliittymä-ikkunoista. Sen grafiikka-alue koostuu 2D-mallin pystystä poikkileikkauksesta. Mallin värit kuvastavat ominaisvastuksen (tai magneettisen suskeptibiliteetin) 10-kantaisen logaritmin arvoja. TEM-vastaanotinpisteet näkyvät mallin päällä, millä voidaan arvioida mallin diskretisaation ja pistevälin ja lentokorkeuden välistä yhteyttä. Generate initial model painiketta käytetään luomaan kokonaan uusi alkumalli. Painikkeen painaminen ei vaikuta ainoastaan mallin sijaintiin ja diskretisaatioon, vaan se myös nollaa olemassa olevan ominaisvastus- ja suskeptibiliteettimallin alkuarvoonsa. Mallinnuksessa tämä alkuarvo on käyttäjän antama vakioarvo, mutta inversiossa luodaan näennäistä ominaisvastus-syvyys muunnosta (CDI) vastaava alkumalli yksinkertaisella ajan suhteen tapahtuvalla normalisointimenetelmällä. Alkumallin ominaisvastusjakauman

12 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 11 tarkoituksena on vähentää varsinaiseen inversioon käytettävien iteraatiokierrosten kokonaismäärää ja siten nopeuttaa tulkintaa. Halutessaan käyttäjä voi nollata alkumallin vakioarvoon. Kuva 2.4. Model GUI ikkuna. Alkumalli koostuu nelikulmion muotoisista elementeistä tai soluista, jotka määräytyvät kulmissa olevien solmupisteiden perusteella. Solujen kokonaismäärä on NCELL = (INODE-1)*(JNODE-1), missä INODE ja JNODE ovat solmupisteiden lukumäärä vaaka- ja pystysuunnassa. Mallin alun ja lopun koordinaatit määräytyvät dataprofiilin matkakoordinaatin perusteella. Alkuperäisten karttakoordinaattien asemesta etäisyyttä profiilin alusta käytetään siis x-koordinaattina, y-akseli on 2D-rakennetta vastaan kohtisuorassa suunnassa ja z-akseli on positiivinen ylöspäin. Solujen nimellisen leveyden (DX) ja korkeuden (DZ) tulisi perustua mallin johtavuusarvoihin. Mitä johtavampi malli tai jonkin sen osa on, sitä pienempi elementtien koon tulee olla siinä kohdassa. Elementtien leveyttä kasvatetaan mallin reunoille lisättyjen marginaalialueiden sisällä. Marginaaleja käytetään, jotta 2D-mallin reunat eivät vaikuttaisi vasteeseen vastaanotinpisteissä. Todettakoon, että ArjunAir-ohjelman modifioidussa versiossa lisätään automaattisesti ilmaan 11 kerrosta ja mallin molemmille sivuille ja pohjaan 7 saraketta ja riviä. Mallin todelliset reunat sijaitsevat siten noin km käyttäjän laatiman mallin ulkopuolella. Elementtien korkeutta kasvatetaan syvyyden kasvaessa. Jos maanpinnalla ylimmän kerroksen korkeus on DZ=DX/2, niin elementtien korkeus kasvaa seuraavasti: DZ, 2 DZ, 3 DZ, 4 DZ, jne. Mittausaineistosta

13 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 12 luettu maanpinnan todellinen topografia voidaan ottaa huomioon, ja tällöin elementtien korkeutta muutetaan automaattisesti niin, että mallin pohjasta tulee vaakasuora. Mallin pohjan syvyys on käyttäjän määriteltävissä, mutta yleensä sen tulee olla vähintään 500 m tai puolet mittauslinjan pituudesta. Malliin voidaan halutessa lisätä vakiopaksuinen irtomaakerros, jossa elementtien korkeus on vakio. Tällöin kerroksen alla olevien elementtien korkeutta muutetaan Kun alkumalli on luotu sen solujen geometriaa ja elementtien ominaisvastus- ja suskeptibiliteettiarvoja sekä elementtien kiinnitystä eli fix/free-arvoja on mahdollista editoida interaktiivisesti. Kolme erilaista parametrien editointimahdollisuutta on tarjolla: suorakaiteen tai polygonin muotoisten alueiden editointi ja pehmeä piste-editointi, joka muistuttaa pistemäistä spraymaalausta. Malli voidaan tallettaa tekstimuotoiseen mallitiedostoon (*.AGM). Ominaisvastus- ja suskeptibiliteettiarvot sekä fix/free-arvot voidaan myös tallettaa yleisluontoiseen sarakemuotoiseen tekstitiedostoon (*.DAT), josta niistä voidaan lukea kolmannen osapuolen visualisointiohjelmiin (esim. Surfer, GoCAD). 2.5 Compute GUI Kuvassa 2.5 esitetty Compute GUI -ikkuna koostuu yhdestä GUI-elementtisarakkeesta. Riippuen Main GUI tai Results GUI -ikkunan Inversion valintaruudun asetuksesta Compute näkymän ylimmässä painikkeessa lukee joko START COMPUTATION tai START INVERSION. Unconstrained (SVD) inversio menetelmää tulee käyttää vain, kun alkumalli on luotu ja soluja on kiinnitetty niin, että vapaiden elementtien määrä on rajallinen. Constrained (Occam+CG) on oletusmenetelmä, jossa käytetään iteratiivista konjugaattigradienttimenetelmään (engl. conjugate gradient, CG) perustuvaa ratkaisijaa. Constrained (Occam+SVD) yhdistää vakaan SVD-hajotelman ja Occam-inversion edut, mutta voi olla hidas, kun mallissa on paljon soluja. Kun START COMPUTATION painiketta painetaan, ArjunGUI luo ArjunAir.cfl kontrollitiedoston ja ArjunAir.res tiedoston, joka sisältää mallin ominaisvastus- ja suskeptibilitettiarvot, ja käynnistää joko 32- tai 64-bittisen ArjunAir.exe ohjelman laskennan suorittamiseen. Kun START INVERSION painiketta painetaan, luodaan lisäksi ArjunAir.inv inversiotiedosto, jossa ArjunAir-ohjelmalle välitetään tulkittava mittausaineisto ja tiedot inversioparametreista. Alkuperäinen, CFL-kontrollitiedostossa määriteltyihin litologiakoodeihin perustuva mallin määrittely on korvattu täysin käyttämällä ArjunAir.res tiedostoa, mikä sallii ominaisvastusarvojen vapaan vaihtumisen solusta toiseen.

14 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 13 Kuva 2.5. Compute GUI ikkuna (inversio-moodi). Laskennan edistymistä on mahdollista seurata konsoli-ikkunasta (vrt. DOS-kehoite). Tyypillisesti suora laskenta vie aikaa kymmenestä minuutista useisiin kymmeniin minuutteihin. Kun laskenta päättyy, ArjunGUI lukee tulokset joko ArjunAir.mf1 tulostiedostosta (suora laskenta) tai ArjunAir.mv1 ja ArjunAir.res tiedostoista (inversio) ja sulkee Compute GUI -ikkunan. Koska sensitiivisyys- eli Jacobin matriisi lasketaan suoran laskennan ohessa, inversion itsessään on melko nopea ja suurin osa ajasta kuluu suoraa laskentaa tehtäessä. Mahdollisissa virhetilanteissa voi lisätietoa löytyä ArjunAir-ohjelman tallettamista ArjunAir.log lokitiedostosta ja ArjunAir.out tulostiedostosta. 2.6 Results GUI Kuvassa 2.6 on esitetty tulosikkuna, Results GUI. Sen ylemmässä kuvaajassa on esitetty laskettu vaste siten, että aktiivinen aikakanava on piirretty yhtenäisellä sinisellä viivalla ja muuta kanavat harmailla pisteviivoilla. Jos mitattu data on olemassa, se esitetään pienillä pisteillä ainoastaan aktiivisen kanavan osalta. <-Chan ja Chan-> painikkeita käytetään tarkastelemaan sovitusta aika-kanavakohtaisesti. Results GUI -ikkunaa voidaan käyttää myös datan painokertoimien interaktiiviseen editoimiseen (Edit null weight and Edit full weight buttons) ja kokonaisten aikakanavien poistamiseen inversiosta (Active/Inactive valintaruutu). Laskettu (ja mitattu) TEM-vaste voidaan tallettaa AGD-tiedostoon myöhempää käyttöä varten.

15 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 14 SYSTEM, MODEL ja COMPUTE painikkeet mahdollistavat järjestelmäparametrien, kuten kohinatason, ja mallin muuttamisen sekä uuden laskennan tai inversion suorittamisen ilman, että Results GUI -ikkunaa tarvitsee erikseen sulkea. Kuva 2.6. Results GUI ikkuna. Pick sounding site painike luo Sounding GUI -ikkunan, jossa TEM-vastetta voidaan katsoa luotauskäyränä eli ajan funktiona. Alempi kuvaaja esittää joko topografiaa ja lentokorkeutta tai ominaisvastusjakauman pystyä poikkileikkausta. Mitattu ja mallinnettu data voidaan tallettaa luotausmuotoisena sarakemuotoiseen tekstitiedostoon (*.AGZ), jossa sarakkeet vastaavat yksittäisiä vastaanotinpisteitä ja rivit vastaavat aikakanavia. 3 OHJELMAN KÄYTTÄMISESTÄ Neljä tärkeintä käytännön askelta TEM-aineiston inversion suorittamiseen ovat: 1) mittausaineiston lukeminen sisään ja valmisteleminen, 2) laskennallisten parametrien määrittäminen, 3) alkumallin luominen ja 4) suoran laskennan tai inversion suorittaminen.

16 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS TEM-aineiston tulkinta Yleensä TEM-aineistoa on erittäin paljon ja kaikki mittauslinjat talletetaan yhteen Geosoft XYZtiedostoon (tai GDB-tietokantaan). Mittauslinjat ovat kilometrien mittaisia ja niillä on useita johteiden aiheuttamia anomalioita. ArjunGUI-ohjelmalla voidaan työskennellä vain yhden profiilin ja (mieluiten) yhden anomalian parissa kerrallaan. Tämän vuoksi ensimmäinen tehtävä on lukea XYZ-tiedostosta yksi mittauslinja ja valita siltä yksittäinen anomalia tulkintaa varten. Todettakoon tässä vaiheessa, että jopa yksittäisen anomalian tulkinta on aikaa vievä prosessi. Voimakkaat anomaliat ovat yleensä grafiittisten mustaliuskeiden aiheuttamia, joten niiden tulkinta ei yleensä ole tarpeen. Malminetsinnässä huomiota kannattaa kiinnittää erillisiin, melko alhaisen amplitudin anomalioihin, joiden tau-arvo ( = (t 2 -t 1 )/(loga 2 - loga 1 )) on korkea myöhäisillä aikakanavilla. Kun aineistosta on poimittu mielenkiintoinen anomalia, ja sitä on mahdollisesti harvennettu, se tulee tallettaa uudeksi tiedostoksi AGD-formaatissa. Tällöin käyttäjän ei enää uudelleen tarvitse poimia sitä XYZtiedostosta, mikä nopeuttaa työskentelyä jatkossa. Lisäksi, koska aineiston tulkinta vaatii yleensä monia askeleita, data kannattaa tallettaa uuteen hakemistoon, jonka nimi heijastelee mittauslinjan ja anomalian matkakoordinaattia tai järjestysnumeroa linjalla. (esim. LINE204_A and LINE204_B). Kannattaa muistaa, että AGD-tiedosto säilyttää alkuperäiset xy- ja matkakoordinaatit. Mittauksen järjestelmäparametrit, aikakanavat ja aaltomuoto riippuvat mittausalueesta ja mittauksen suorittajasta. Yleensä nämä ovat kuitenkin samat koko tutkimusalueella, ja niinpä ne tarvitsee määritellä ainoastaan kertaalleen. Kun oikeat parametrit on määritelty kerran, niitä on melko helppo muuttaa uudelleen. Toisin sanoen, aikaisempia AGS-, AGT- ja AGW-tiedostoja voidaan käyttää uusien järjestelmä-, aikakanava- ja aaltomuotoparametrien lähtökohtana. Järjestelmäparametreista kannattaa kiinnittää huomiota TEM-aineiston normalisointiin. Yleensä silmukalla tai kelalla mitatun TEM-datan (db/dt-vaste) yksikkönä on V/Am 4. Tämä tarkoittaa, että se on ensin jaettu vastaanottimen tehollisella pinta-alalla, jolloin saadaan yksiköksi V/m 2 = T/s eli db/dt-vasteen "virallinen" yksikkö. Normittamalla tämä vielä lähettimen tehollisella pinta-alalla ja virralla saadaan tulos, jolla voidaan paremmin vertailla eri laitteistoilla tehtyjä mittauksia. ArjunAir-ohjelmassa db/dt-vasteen yksikkönä on kuitenkin aina T/s, joten oikean amplituditason kannalta on erittäin tärkeää, että Normalize with NIA valintaruutu System GUI -ikkunan keskellä on aktivoitu, jos data on normalisoitu lähettimen momentilla. Datan normalisointia primäärikentällä käytetään lähinnä taajuusalueen mittauksissa, joita tässä ArjunGUI-versiossa ei vielä tueta. Lisäksi tässä versiossa välimatka lähettimen ja vastaanottimen välillä

17 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 16 voidaan määritellä erikseen X-komponentin vastaanottimelle, mutta todellisuudessa sitä ei käytetä, vaan X-vastaanotin on samassa paikassa kuin Z-vastaanotin. Asia korjattaneen tulevaisuudessa. Aikakanavien ja aaltomuodon määrittäminen on melko yksinkertaista. Virran arvot voidaan antaa normeerattuna maksimivirralla, jolloin arvo 1.0 vastaa System GUI -ikkunassa annettua lähetinvirran arvoa. Käyttäjän kannattaa kiinnittää huomiota Waves GUI -ikkunan alempaan kuvaajaan ja tarkistaa, että aikakanavat eivät mene päällekkäin, ja että ne sijaitsevat off-time alueessa eli hetkellä pulssin katkaisemisen jälkeen. Lisäksi huomiota kannattaa kiinnittää kuvaajan alanurkassa mainittuun perustaajuuteen, jonka TEM-mittausten suorittaja yleensä kertoo raportissaan. AGP-projektitiedostossa ja AGT-tiedostossa olevien aikakanavien määrä voi erota AGD- tai XYZ-tiedostosta luettavien kanavien lukumäärästä. Tällöin ylimääräiset aikakanavat jätetään käsittelemättä. Kun TEM-aineisto on luettu sisään, voidaan luoda alkumalli Model GUI -ikkunassa. Mallin luomisessa tärkeimmät parametrit ovat elementtien nimellinen leveys ja korkeus, koko mallin korkeus sekä marginaalialueiden leveys. Mallin molemmin puolin olevien marginaalien tulisi olla niin leveitä, että mallin reunat eivät aiheuttaisi häiriötä laskentaa, yleensä niiden leveys tulee olla m. Mainittakoon, että ArjunAir-ohjelman modifioidussa versiossa käyttäjän laatiman malliin lisätään automaattisesti 11 kerrosta ilmaa varten ja 7 saraketta ja riviä molemmille reunoille ja pohjaan varmistamaan, että mallin reunat ovat niin kaukana (10-20 km), että ne eivät vaikuta laskentaan. Mallin pohjan tulisi olla vähintään 500 m:n syvyydellä tai puolet lentolinjan pituudesta. Elementin nimellisen leveyden tulee olla pienempi kuin lentokorkeus ja vertikaalisen korkeuden kannattaa olla alle puolet leveydestä. Alkumallille määritetään erityistä muunnosmenetelmää käyttäen mittausaineistoon perustuva vaihteleva ominaisvastus, mikä tavoitteena on vähentää inversioon tarvittavien iteraatiokierrosten määrää. Halutessaan käyttäjä voi antaa mallin ominaisvastukselle vakioarvon tai editoida siihen haluamansa muotoisen ominaisvastusjakauman. Tarvittaessa malliin voi myös lisätä vakiopaksuisen irtomaakerroksen. Ennen inversion aloittamista kannatta vielä tarkistaa vapaiden elementtien alue eli varmistaa, mikä osa mallista saa muuttua inversiossa. Kun kaikki esivalmistelut on tehty ja Main GUI -ikkunassa oleva COMPUTE painike on aktiivinen, käyttäjä voi aloittaa suoran laskennan tai inversion riippuen Inversion valintaruudun asetuksesta. Jos data, malli ja laskentaparametrit eivät ole muuttuneet edellisestä laskentakerrasta, voidaan valintaruutua Use previous results käyttää laskemaan suora tehtävä erittäin nopeasti. Tämä on mahdollista, koska ArjunAir tallentaa automaattisesti taajuustason täyden vasteen ArjunAir.frq tiedostoon. Tällöin ohjelmalle riittää tehdä vain muunnos aika-alueeseen ja laskea TEM-vaste vastaanotinpisteissä.

18 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 17 Use previous results valintaruutua voidaan käyttää myös inversiossa, mikä lähes puolittaa laskenta-ajan, kun inversiota ajetaan yksi iteraatio kerrallaan. Inversiota varten ohjelma käyttää sekä ArjunAir.frq että ArjunAir.jcb tiedostoa, joka sisältää (Jacobin) sensitiivisyysmatriisin. Ensimmäinen iteraatiokierros alkumallin luomisen kälkeen tulee siis tehdä normaalisti, mutta seuraavilla kerroilla edellisiä tuloksia voidaan käyttää hyödyksi ja inversio voidaan tehdä iteraatio kerrallaan ja tuloksia voidaan tarkastella iteraatioiden välissä. Inversiossa oletuksena on iteratiivista konjugaattigradienttimenetelmää käyttävä rajoitettu Occaminversio (Occam+CG), jossa käytetään kanavakohtaista datanormitusta (Survey/S-norm) data ja nollakonvergenssiehtoa, eli inversiota tehdään annettu määrä iteraatiokierroksia (tai kun virhe on alle 1%). Ominaisvastuksen muuttumisen maksimiaskeleen ja mallin pehmeyttä kontrolloivan Lagrange-kertoimen oletusarvot (1.5 dekadia ja L=1) ovat yleensä sopivat ensimmäisillä iteraatiokierroksilla. Rajoittamatonta SVD-inversiota ja rajoitettua Occam+SVD-inversiota sekä edistyneempiä asetuksia Enhance roughness, Use depth weight kannattaa käyttää "lopullisen" inversiomallin stabiiliuden testaamiseen. Subtract base level valintaa voi kokeilla, jos anomalialähteen ympäristössä on johteita, jotka aiheuttavat vasteeseen tasoeroja. Pistekohtaista datanormitusta (Point/P-norm) voi käyttää sovituksen hienosäätämiseen, kun sopiva ratkaisu on ensin löydetty kanavakohtaisella datanormituksella. Mittausaineisto on skaalattu siten, että RMS-virhe lähestyy nollaa, kun mitatun data ja lasketun vasteen välinen sopivuus on erittäin hyvä. Käytännössä alle viiden prosentin RMS-virhe on erittäin hyvä. Valitettavasti ei ole olemassa keinoa tietää etukäteen, kuinka monta iteraatiokierrosta tarvitaan hyvään sovitukseen. Siksi Target RMS percent valintaruutu kannattaa pitää aktiivisena vain, kun tietokone jätetään laskemaan itsekseen pitkäksi aikaa, kuten esimerkiksi yön yli. 3.2 Suora mallintaminen Suoraan mallintamiseen vaadittavat askeleet ovat jokseenkin samat kuin edellä mainitut tehtävät aineiston tulkintaa varten. Suorassa laskennassa ei lueta dataa sisään, joten lentokorkeus on vakio ja mallin yläpinta on asetettu vakiokorkeuteen 0 m. Data GUI -ikkunaa käytetään ainoastaan määrittelemään mittauslinjan alun ja lopun koordinaatit, pisteiden välinen etäisyys ja TEM-lentojärjestelmän vakiokorkeus maan pinnasta. Kun järjestelmäparametrit, aikakanavat ja aaltomuoto on määritelty, käyttäjä voi luoda alkumallin aivan kuten, jos data olisi luettu sisään. Mallin geometrian alkuarvot perustuvat dataprofiilin pituuteen ja pisteväliin. Alkumalli on homogeeninen puoliavaruus, jonka ominaisvastus on käyttäjän antama tausta-arvo.

19 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 18 Ennen kuin mallin ominaisvastusarvoja muutetaan käsin, malliin voidaan lisätä irtomaakerros, jolle käyttäjä antaa ominaisvastuksen arvon ja kerrokseen käytettävien vakiokorkuisten elementtikerrosten määrän. Suorassa laskennassa on tarpeen kasvattaa diskretisaatiota eli tihentää elementtijakoa hyvien johteiden kohdalla. Sama pätee inversiossa, mutta vasta tulkinnan edetessä. Kun johonkin kohtaan syntyy hyvä johde, sen diskretisointia tulisi kasvattaa, jotta laskentamenetelmä mallintaisi johteen vaikutuksen oikein. Koska tämän hankkeen tavoite oli käytännöllisen käyttöliittymän luominen ArjunAir-ohjelmalle, diskretisaation tiheyden ja laskennan tarkkuuden selvittäminen vaatisi lisätutkimuksia. 3.3 Tulkinnan monikäsitteisyydestä TEM-aineiston tulkinta on interaktiivinen prosessi, joka edellyttää käyttäjältä osaavia toimenpiteitä. SMtulkintaongelman monikäsitteisyyden vuoksi inversion tuottamaa mallia ei voi eikä tule pitää lopullisen mallina todellisesta geologisesta johtavuusrakenteesta. Sen sijaan, käyttäjän tulee etsiä yhteisiä tekijöitä eri alkumalleihin ja rajoitteisiin perustuvista inversiomalleista ja testata erilaisia hypoteeseja koskien tärkeimpiä mallinnukseen liittyviä parametreja, joita ovat johteen syvyysulottuvuus, koko ja asento. Luvun 2 esimerkkikuvissa on käytetty GTK:n mittauttamaa SkyTEM-aineistoa Enontekiöltä, "Käsivarren Lapista". Kuvassa 3.1 on esitetty tulkintatulos, joka perustuu kuvassa 2.2 esitettyyn 12.5Hz perustaajuudella mitattuun dataan linjalta Toisin kuin kuvien 2.4 ja 2.6 malleissa, jossa malli on vapaa muuttumaan syvyydelle -50 m merenpinnasta, tässä esimerkissä on ominaisvastusta rajoitettu niin, että anomalialähteen pohja sijaitsee enintään syvyydellä +330 m merenpinnasta. Tuloksesta nähdään, että mallin vaste sopii mittausdataan varsin hyvin, joten voidaan sanoa, että anomalialähteen syvyysulottuvuuden ei tarvitse olla suurempi kuin noin 130 m maanpinnalta.

20 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS 19 Kuva 3.1. Mitatun datan (avoimet ympyrät) ja lasketun vasteen (sininen viiva) välinen sovitus linjalla sijaitsevalta anomalialta (aikakanavalla ms) sekä poikkileikkaus 2D-ominaisvastusmallista (1:1 skaala). Mallin pohja on rajoitettu syvyydelle +330 m merenpinnasta. Ominaisvastuksen väriskaala on sama kuin kuvassa 2.4. ArjunGUI-ohjelmalla laskettua inversiotulosta kannattaa vielä lopuksi verrata Enontekiön TEMmittaukset suorittaneen SkyTEM-yhtiön omaan 1D-inversioon, jossa TEM-aineisto tulkitaan käyttämällä johtavaa kerrosmaata ja sivuttaista johtavuusrajoitusta (engl. lateral constraining). Kuvassa 3.2 on esitetty SkyTEM-yhtiön laskema 1D-inversiotulos koko linjan pituudelta. Mustalla katkoviivalla on rajattu alue, jota on tarkasteltu kuvissa Koska 1D-inversio tehdään piste pisteeltä ja lopputulos yhdistetään pseudosektioksi, inversiotulos vääristää todellista johtavuusrakennetta, jos rakenne ei ole kerroksellinen. Yksittäisten 2D/3D-johdekappaleiden tulkinta 1D-kerrosmallilla synnyttää ns. housunlahjeefektin, jonka mukaan johde näyttää jakautuvan kahdeksi hyperbelimäiseksi haaraksi (vrt. Kuva 3.2). ArjunGUI-ohjelmalla tehdyn 2D-mallinnuksen (Kuva 3.1) mukaan tämä ei vastaa todellista geologista johderakennetta, sillä johderakenne ei välttämättä ulotu syvemmälle kuin tasolle +330 m merenpinnasta. Kaksi- ja kolmiulotteisten johderakenteiden tarkempi mallintaminen edellyttää vähintään 2D-mallin käyttämistä. Tämä on nyt mahdollista ArjunGUI- ja ArjunAir-ohjelmien avulla.