多波段多极化合成孔径雷达的海洋学应用

多波段、多极化合成孔径雷达是成像雷达的发展趋势。结合实际多波段多极化的SIR－C／X－SAR数据在海洋应用中的研究结果，指出面临多波段多极化雷达数据的发展趋势，在海洋应用领域应结合海洋环境要素加强海面雷达后向散射的全极化分析、建立全极化海面散射模型及极化不变量和最优极化等方向的研究。     

有限面极化体界面的极化特性及其复电阻率异常奇异性

作者通过均匀电场中的实测发现,虽然有限面极化体其界面的极化系数频谱特性可满足柯尔模型,但该模型的参数是界面位置的函数.本文建立了面极化柱(球)体面极化系数的一般表达式.通过理论计算,出现了复电阻率异常曲线的宽度和形态随频率发生奇异的变化,该理论结果得到实验的证实.有限面极化体复电阻率异常的这种奇异性,乃是激电效应为“准”线性系统的基本属性.     

考虑激电效应的二维大地电磁测深正演

通常情况下地下岩矿石在通电的情况下,不仅表现出电磁效应,还表现出激电效应,在激电效应强烈的地区两者难以分离。笔者通过对均匀半空间中两种极化体的正演模拟,分析Cole--Cole模型参数对极化体的影响规律。模型正演结果表明:激电效应的存在会使视电阻率值增大,不同激电参数对视电阻率产生的影响不同,其中极化率对视电阻率的影响最大;极化率越大,视电阻率越大。     

激发极化介质的瞬变电磁一维正演

为了研究激发极化介质所产生的激电效应对瞬变电磁的响应规律,先求解相同装置的频率域电磁法响应,将表征介质激电效应的Dias模型在频率域中引入,然后采用正弦变换得到带有激电信息的瞬变电磁响应;重点讨论均匀半空间和层状可极化大地下的瞬变电磁响应特征。通过正演模拟分析得到:在均匀半空间情况下,极化率越大极化效应越强;激电时间常数越大,出现激电异常的时间越晚;极化电阻系数越大,出现激电异常时间越早。对于中间层极化率相同的不同电阻率的三层模型呈现如下规律:H型地电断面反映极化层能力最强,K型反映极化层能力最差,A型和Q型介于两者之间。     

GNSS-R陆面遥感中反射信号的极化特性研究

GNSS-R是利用导航卫星的反射信号对海面或者陆面进行遥感的一种成本低、功耗小、时空分辨率相对较高的新型遥感手段。从机理上讲GNSS-R为双站雷达,以微波电磁散射模型为研究基础,对于右旋圆极化发射,右旋圆极化(RHCP)、左旋圆极化(LHCP)、H极化和V极化接收时,裸土和植被的散射特性进行了理论模拟。裸土散射特征的模拟采用镜像反射率模型和物理光学模型(PO)。对于植被部分,则采用镜像模型Spec-mimics(Specular-mimics)。在后向散射模型Mimics的基础上,加入散射角度(天顶角和方位角),同时修改由于散射角度加入而导致的相位矩阵、消光矩阵和地表反射矩阵、散射矩阵等,可以得到双站散射模型Bi-mimics。在其基础上,将角度设置为镜像,得到Spec-mimics模型。模拟结果表明,在10°～70°的入射角范围内,接收为LHCP极化时,只有在大的入射角(小接收机仰角)下会有散射值。线极化(H极化和V极化)则在整个角度范围内都有响应。而V极化在此角度范围内动态响应最大。因此如果在小入射角时,采用LHCP天线接收地表反射信号,极化损失较为严重;线极化在该入射角度范围内均可接收到地表反射信号,V极化由于对角度响应较好,因此更有利于地物特征研究。该理论模拟对接收机天线的极性设计提供了一定的理论指导。     

基于全极化探地雷达偏移算法的LNAPL污染土壤探测研究

本文将极化偏移算法应用于轻非水相液体(LNAPL)污染土壤的探测研究。采用石英砂作为土壤,柴油作为LNAPL污染物,在实验室建立LNAPL污染土壤模型。利用全极化探地雷达系统对污染土壤进行探测。对预处理后的数据进行极化偏移成像后,LNAPL污染范围可以被清晰地识别。通过对包含极化特征的信息进行重构和成像,提高了探地雷达的探测能力。     

激电相位的一种近似解释方法与应用效果

利用复电阻率柯尔—柯尔模型得出的激电相位与极化率的关系表达式,计算并绘制了相位随极化率的变化曲线,通过对激电相位随极化率的变化曲线特征分析,总结出了其近似关系,提出了激电相位近似的解释方法,并取得了实际应用效果。     

求地下极化体真柯尔-柯尔参数的研究

对求地下极化体真柯尔-柯尔参数的方法进行了研究。研究表明:诺模图校正法只在已知大地的电阻率分布并且极化体的电阻率与围岩接近时才可以使用;在大地电阻率分布未知的情况下,用反演单个测点视谱的方法不可能求得极化体的真柯尔-柯尔参数;对一些简单的大地模型可以用联合反演2个或多个测点视谱的方法求极化体的真柯尔-柯尔参数;先求大地模型的电阻率分布,再对单个测点的视谱进行反演也可能是1种求真柯尔-柯尔参数的合适的方法。     

长导线源瞬变电磁响应中激电效应的影响特征

长导线源瞬变电磁实际测量时,经常观测到二次场衰减曲线的"符号反转"现象,这主要由于激发极化效应(IP效应)引起,这种现象对瞬变电磁响应数据和解释的可靠性产生影响。为了探讨IP效应对瞬变电磁的影响规律,首先在均匀半空间中研究激电效应影响规律,得出影响瞬变电磁响应的主要参数,然后引入相对误差表征极化效应的影响程度,来研究典型层状模型中极化层厚度和极化层埋深对瞬变电磁响应影响规律,最后以某石墨矿区地质物性参数为基础,对受激电效应影响的长导线源瞬变电磁数据解释,研究激电效应对实测数据的影响。通过研究得出结论:在均匀半空间模型中,零频电阻率和极化率对瞬变电磁响应的影响较大;对层状模型和实测数据的研究发现,当极化层的厚度、埋深和电阻率在一定范围内影响最大,而且即使实测石墨矿的极化率远小于这里采用的极化率值,但造成的影响不可忽略,因此表明激电效应对瞬变电磁的影响是复杂的。     

GNSS-R Land Remote Sensing about Reflected Signal＇ s Polarization Characteristics

GNSS-R是利用导航卫星的反射信号对海面或：著陆面进行遥感的一种成本低、功耗小、时空分辨率相对较高的新型遥感手段。从机理上讲GNSS-R为双站雷达,以微波电磁散射模型为研究基础,对于右旋圆极化发射,右旋圆极化（RHCP）、左旋圆极化（LHCP）、H极化和V极化接收时,裸土和植被的散射特性进行了理论模拟。裸土散射特征的模拟采用镜像反射率模型和物理光学模型（PO）c对于植被部分,则采用镜像模型Spec-mimics（Specular-mimics）。在后向散射模型Mimics的基础上,加入散射角度（天顶角和方位角）,同时修改由于散射角度加入而导致的相位矩阵、消光矩阵和地表反射矩阵、散射矩阵等,可以得到双站散射模型Bi．mimics。在其基础上,将角度设置为镜像,得到Spec—mimics模型。模拟结果表明,在10°～70°的入射角范围内,接收为LI-ICP极化时,只有在大的入射角（小接收机仰角）下会有散射值。线极化（H极化和V极化）则在整个角度范围内都有响应。而V极化在此角度范围内动态响应最大。因此如果在小入射角时,采用LHCP天线接收地表反射信号,极化损失较为严重;线极化在该入射角度范围内均可接收到地表反射信号,V极化由于对角度响应较好,因此更有利于地物特征研究。该理论模拟对接收机天线的极性设计提供了一定的理论指导。     

层状极化介质激发极化效应特征研究

这里研究层状极化介质激发极化效应特征。首先,在忽略电磁效应的情况下,用柯尔～柯尔模型表征极化介质复电阻率,计算三层不同地电断面复电阻率的振幅和相位随极距变化的曲线;然后,分析极化层不同充电率和不同时间常数、不同激发频率和极化层不同埋深,对测深曲线的影响规律,并提出了具有实际指导意义的极化层埋深与极距的对应关系。这些工作都能够为野外开展复电阻率测量和资料解释起到参考作用。     

基于有限单元法的激电参数正演数值模拟

通过利用有限单元法模拟频率域激电法中的重要参数幅频率Fs和相频率Фs,研究Fs、Фs在三维地电条件下的激电响应特征。首先,在有限元方法中,使用六面体和四面体相结合的剖分单元,对大地模型进行离散,通过计算不同频率下的Cole—Cole模型复电阻率响应,替换模型中的体极化模型,最后模拟得到了频率域激电法中的主要参数。通过对比分析,证明了该方法程序简便、准确,也证明了相频率参数可作为一种有效区分时间常数不同的极化体方法。     

金属颗粒极化中场激发双电层的电荷和电场特征研究

金属颗粒与溶液界面处的场激发双电层是地下含金属介质表现出低频极化现象产生的基础之一,极化过程涉及到外电场、极化电场和扩散场在溶液和颗粒双相介质内的复杂耦合,探究这些物理场在极化中的作用具有重要意义。这里基于Wong极化模型对场激发双电层的极化电荷和不同物理场特征进行详细地分析,首先推导双电层中极化电荷产生的指数衰减电场和偶极子电场,通过计算颗粒和溶液极化电荷密度随频率的变化,明确了极化过程中电荷和不同物理场的变化规律以及对电导率频散的影响,最后利用数值模拟研究颗粒形状对极化电场和电导率频散曲线的影响。结果显示,偶极子电场是引起电导率产生频散现象的主要因素,而指数衰减电场和扩散场是影响溶液极化电荷密度的主要因素,且金属颗粒的形状与极化电场和极化率密切相关。本研究为从微观角度认识金属的激发极化过程和解释电导率频散数据提供了一定的借鉴。     

线电流源声频大地电磁测深的二维正演计算及响应特点

论述了如何在大地电磁测深二维正演计算的基础上，结合线电流源声频大地电磁测深（ＣＳＡＭＴ）的边界条件，利用三角形６节点有限元法计算ＴＥ极化方式ＣＳＡＭＴ二维响应的方法；给出了４个模型的计算结果     

频谱激电法若干理论研究

本文讨论了频谱激电效应的传递函数模型,提出了一个面极化体极化系数的数学表达式,并依此给出地下半空间中球体上复电阻率的计算公式和计算结果,得到了复电阻率谱随某些控制因素变化的一些规律.     

基于cole-cole复电阻率模型的线源可控源有限元数值模拟

受激发极化效应的影响,大地中岩(矿)石电阻率是一个与频率、电化学性质等因素有关的复电阻率。接收到的电磁场信号中,包含了电磁感应效应以及激发极化效应双重因素的影响。将cole-cole复电阻率模型引入二维线源可控源正演理论,加载伪delta函数,实现了含激发极化效应的线源可控源有限元数值模拟。计算了不同极化参数的二维地质体线源可控源的影响特征。结果表明:线源可控源响应对IP效应反映明显,视电阻率出现增高的特征;低阻高极化相对于高阻高极化模型受IP效应影响更大,从低阻中提取IP效应更加乐观。该研究为实现从复杂地质条件下CSAMT信号提取IP效应奠定了基础。     

激发极化中的赛格尔近似及饱和效应

为探究激发极化中赛格尔公式的适用性及饱和效应的问题,笔者分析了赛格尔公式推导过程中所做的近似,通过正演模拟分析赛格尔公式的适用范围;并研究了饱和效应问题。结果表明:赛格尔公式不适合用于高极化地质体或复杂极化地电结构模型计算,特别是电性变化剧烈的地电结构情况;饱和效应在理论上存在,且其饱和值与极化体大小有关系。极化体越大,饱和时所对应的地质体电阻率相对围岩电阻率就越低,饱和效应的存在使得激电异常的极大值可能会偏离富集矿体中心。     

考虑IP效应的可控源电磁法电磁响应畸变分析

在野外观测的频率域电磁法的电磁场响应,不仅包含电磁感应响应也含有激发极化(IP)响应。为对IP效应引起的电磁场响应畸变进行分析,首先在纯电磁感应有限长导线源E_x、H_y、H_z电磁场响应表达式的基础上引入Cole-Cole模型,其次设置不同的地电模型,分别对含IP效应、纯电磁感应的有限长导线源频率域电磁法进行一维正演。通过理论模拟结果表明,加入IP效应后电磁场响应会产生畸变,随着极化层埋深的增加,响应畸变出现在更低的频率处,同时受IP效应的影响减弱。根据计算的最大相对异常值可知,水平电场E_x对极化层最为灵敏,而水平磁场H_y对深部极化层的反映能力最弱。     

利用井中激电预报钻孔涌水量

对于离子导电岩石来说，虽然它的激发极化机理较为复杂，但有一点却是完全可以肯定的，那就是离开了作为导电媒质的水，岩石是不可能产生激发极化效应的。这就是说，岩石的极化率K与岩石的含水量Q有关。我们所进行的模型实验研究证明了K与Q之间存在着较好的相关关系。     

复电阻率模型的数值模拟

本文研究了用有限元数值方法模拟柯尔—柯尔复电阻率模型异常规律的问题。计算例子的精度满足实际要求。用数值方法计算了位于极化半空间中的直立板和位于不极化半空间中的水平板的复电阻率剖面响应曲线和相位谱。数值结果表明:在复电阻率振幅测量中,若围岩和矿体的电性差异不大,则工作频率的选择十分重要,否则可能观测不到异常。