基于小波变换模极大值法和阈值法的CSAMT静态校正

采用小波分析方法进行CSAMT静态校正时,传统方法对视电阻率数据进行多尺度小波分解后,将所有尺度的细节系数设置为零,然后进行重构获得校正后的视电阻率.这使得在压制静态效应的同时,会损失一部分大构造异常的信息.针对传统小波分析方法在CSAMT静态校正中存在的问题,本文提出了基于小波变换模极大值法和阈值法相结合的静态效应校正方法.先对视电阻率数据进行多尺度小波变换,得到每一尺度上的模极大值,然后计算李氏指数进行静态效应的判断,通过设置合理的阈值,进行静态效应的压制.借助于正演模型和实测数据,验证了本方法的有效性.结果证明,本文提出的方法在压制静态效应的基础上,能够最大限度地保留大构造异常的信息.     

起伏地形下CSAMT二维正反演研究与应用

CSAMT在山区金属矿勘查中,采用各种滤波和相位积分之类的处理方法,校正因地形起伏和局部电性不均匀引起的静态效应,往往难保奏效,开发消除静态效应的新方法是提高CSAMT资料处理与解释水平和方法应用效果的重要研究课题. 本文以如何消除地形影响为重点,对起伏地形下CSAMT二维大地三维源地电模型,采用加权余弦数值积分法,进行波数域电磁场二维有限单元法正演. 为模拟复杂地形地电模型,选取交叉对称网格三角形剖分法,实现了在国内常用赤道电偶极装置的CSAMT二维正演计算;在二维正演的基础上,开发了基于奥克姆反演法的CSAMT二维反演技术,研制出一套起伏地形下CSAMT二维正反演处理与解释方法技术系统. 通过理论模型试算和实测数据处理证实,本系统能有效地削减起伏地形影响. 在找矿应用中,该系统反演的电阻率断面,极大地消除了起伏地形影响和静态效应,突显出清晰的控矿构造和矿体的异常,取得了重要成效.     

基于牛顿迭代法和遗传算法的CSAMT近场校正

由于可控源音频大地电磁法（CSAMT）采用人工场源在大大增加信号强度的同时也带来了在近区产生非平面波效应的问题,其表现特征为在双对数坐标中卡尼亚电阻率曲线呈45°上升,即所谓的近场效应.本文首先提出了基于牛顿迭代法求解视电阻率方程的近场效应校正方法,通过对二层、三层理论模型试算验证了该方法的有效性;为进一步增强对噪声的压制能力,本文进一步引入了遗传反演的思想,将全频段误差最小作为目标函数,采用自适应正则化方法引入模型参数梯度最小作为稳定因子,由遗传算法求解得到校正后视电阻率,通过对理论模拟数据加随机噪声的校正结果,表明该方法在实现近场校正的同时能剔除噪声干扰,得到的结果与理论模拟曲线吻合度较高.通过对内蒙古曹四夭钼矿区实测CSAMT数据处理结果表明,牛顿法和遗传算法均能明显校正CSAMT因近场效应引起的假高阻异常,能更好地反映地电结构特征.     

CSAMT法对低阻薄层结构分辨能力的探讨

用一维有限元法实现可控源音频大地电磁(CSAMT)法的数值模拟技术,分别计算了TM 和TE两种模式下,电性层厚固定、中间低阻薄层电阻率发生变化时的频率-电阻率曲线;以及电性参数确定、但中间低阻薄层结构的厚度发生变化的一系列频率-电阻率曲线;当顶层厚度发生变化时,获得一系列的频率,电阻率曲线。分析了各曲线的特征,归纳了CSAMT法对薄层结构的分辨能力,为正确认识薄层结构的CSAMT频率电阻率响应提供很好的帮助。     

基于最高频相位法和空间滤波法的二维模型的大地电磁静态校正

静态效应一直是影响大地电磁测深法精确性的主要原因之一.在相位校正法的基础上提出了一种更适用于电性变化较为平缓的地质情况的静态校正方法—最高频相位法,其核心是用需要校正测点两侧受静态效应影响较小测点的最高频视电阻率的算术平均值代替相位法递推公式中每个频点前一个频点的视电阻率值,以消除相位法中的误差积累.以二维模型的正反演...     

瞬变电磁测深早期数据的修正

通过时间-频率转换关系,TEM数据可以转换成平面波场测深数据,从而可以对TEM资料进行拟平面波场处理解释.在对瞬变电磁视电阻率数据向平面波场测深视电阻率数据转换时,发现由于瞬变电磁使用晚期计算公式及装置问题,使测深曲线早期数据发生畸变.文中建立了视电阻率曲线进入晚期所满足的关系式,从理论上给出不同情况下瞬变电磁测深视电阻率曲线进入晚期的临界点.以瞬变电磁、大地电磁、CSAMT为例,对大量的模型进行正演计算,对计算结果进行对比分析,建立不同地表电性结构、不同时间延迟情况下,瞬变电磁早期数据误差的校正量板.     

电磁测深数据地形影响的快速校正

地形起伏会对电磁法的数据产生一定影响,尤其会影响浅部地层电性结果的准确性.本文通过对地形影响基本规律、经典比值校正原理的分析,认为可以用实测标准电阻率替代数值模拟中均匀半空间电阻率,提出一种新的地形影响快速校正方法,即采用小极矩直流电阻率法获得无地形影响的表层电阻率值,作为地形校正的标准电阻率,以此构造一个新的校正公式.分别对CSAMT和TEM仿真和实际测量资料进行地形校正处理,效果较好.说明新的比值校正公式,是一种快速、有效和实用的校正算法.     

电性双极源频率域全区视电阻率的计算及应用效果研究

研究了一种能够快速、准确、稳定的计算电性双极源频率域全区视电阻率的方法并分析了应用效果.首先研究了均匀半空间上双极源频率域电磁场和大地电阻率的关系,得到电场水平方向分量(E_x)、阻抗(Z_(xy))是大地电阻率单调递增函数的结论,结合二分法的思想,把求取全区视电阻率的过程当作一个用二分法对非线性方程求根的过程,利用二分法对理论模型数据计算了E_x和Z_(xy)定义的全区视电阻率,并与卡尼亚视电阻率进行了对比,结果表明计算得到的全区视电阻率不受过渡带影响,较真实客观的反映了地电断面的电性变化;对理论数据加入随机噪声后,E_x定义的全区视电阻率对干扰的抑制最大,Zxy定义的全区视电阻率及卡尼亚视电阻率对干扰的抑制较弱.对某工区实测CSAMT和AMT数据处理结果表明,全区视电阻率对CSAMT方法的非平面波效应有很好的改善作用,利用CSAMT全区视电阻率探测1 km范围以内的地质构造具有分辨率高、保真度高、不受过渡带和近区场影响的特点,证明CSAMT全区视电阻率方法可进行大深度第二空间找矿勘探的结论.     

两种新方法实现CSAMT静态校正

可控源音频大地电磁法近几年来成功地应用于矿产资源、油气资源、地热资源、煤炭资源勘查及工程环境等勘探中,但是地表不均匀体产生的静态效应问题是当前该方法急需解决的一个技术难题。针对这一问题提出了两种静态校正新方法,方向滤波法和带相位的滑动滤波法,并具体说明了这两种算法的设计思想。通过建立地表存在不均匀体时的地电模型,正演模拟合成了存在静态效应的电阻率及阻抗相位断面图,使用方向滤波法和带相位的滑动滤波法分别对它们进行静态校正,基本可以消除地表不均匀体的影响。然后对新疆某地存在静态效应的CSAMT测量原始数据断面图应用这两种方法进行静态校正,取得了较好的效果。     

CSAMT全区视电阻率转换及其效果分析

本文给出了一种把卡尼亚视电阻率换算为全区电阻率的便利方法.通过二、三层电性断面的模型试算及实测CSAMT资料的计算结果,说明在远区该方法的结果等于卡尼亚视电阻率,在近区和过渡区则明显改善了卡尼亚视电阻率的畸变.该方法能增加CSAMT的勘探深度,更好地反映地电断面的特征.     

Static-shift suppression and anti-interference signal processing for CSAMT based on Guided Image Filtering

Shallow conductive heterogeneity can lead to static shifts ain the apparent resistivity sounding curve of controlled-source audio-frequency magnetotellurics (CSAMT). The static effect will shift the apparent resistivity curves along with axial log-log coordinates. Such an effect, if not properly processed, can distort the resistivity of rock formation and the depth of interfaces, and even make the geological structures unrecognizable. In this paper, we discuss the reasons and characteristics of the static shift and summarize the previous studies regarding static shift correction. Then, we propose the Guided Image Filtering algorithm to suppress static shifts in CSAMT. In detail, we use the multi-window superposition method to superimpose 1D signals into a 2D matrix image, which is subsequently processed with Guided Image Filtering. In the synthetic model study and field examples, the Guided Image Filtering algorithm has effectively corrected and suppressed static shifts, and finally improved the precision of data interpretation.     

CSAMT单分量数据解释方法

可控源音频大地电磁法(CSAMT)一直沿用大地电磁法(MT)的办法,通过计算电场分量与磁场分量的比值,求取卡尼亚视电阻率.而CSAMT场源已知,电场分量和磁场分量都与地下电阻率存在一定的关系,可以单独采用CSAMT电场分量或者磁场分量提取地下介质的视电阻率.本文通过分析电场分量与磁场分量的数据特性,提出利用CSAMT电场单分量数据进行视电阻率的计算,用改进的广义逆矩阵反演方法,使初始模型中的地电层数等于频道个数,克服了以往反演计算中层数较少的问题;实现全场区电场分量视电阻率曲线的拟合反演.同时对单分量视相位计算方法进行分析,结合山西大同地区积水采空区探测及数据解释结果,论证本文提出的单分量解释方法的有效性.     

CSAMT法静态位移效应的模拟研究分析

在CSAMT法的实际测量中,视电阻率曲线总会存在一些静态现象.而静态问题又一直是电磁测深领域一个棘手的问题,它直接影响到电磁测量结论的解释.能否正确识别静态是实际测深工作能否顺利进行的一个关键,同时也关系到测深工作的成败.因此,分析静态现象的特征,了解静态存在的现象显得尤为重要.本文通过数值模拟分析各种情况下静态现象的影响因素,从静态体的尺寸、埋深和电阻率等方面进行了讨论,论证静态效应现象存在的因素及其响应特征,具有较高的研究价值.     

基于二次耦合势的广域电磁法有限体积三维正演计算

与可控源音频大地电磁（CSAMT）相比,广域电磁法通过采用全区视电阻率定义,突破了卡尼亚视电阻率所需的远区条件限制,极大拓展了可控源电磁观测区域和探测深度.考虑到电偶源激发场的三维特征以及地下复杂三维结构,为提高广域电磁数据解释精度,本文实现了基于二次耦合势的广域电磁法三维正演计算.该算法利用Helmholtz定理将麦克斯韦方程转化为库伦规范下的磁矢势和电标势耦合方程,有效改善了离散所得大型线性方程组的谱性质,并通过强加散度条件来消除电场伪解的影响.此外,采用散射场方法,其中一次场使用准解析法求解,二次场使用有限体积法求解,克服了局部激发场源奇异性问题.通过与一维层状模型下电偶源产生的电磁场准解析解对比,验证了本文算法的正确性.在此基础上,利用本文的正演算法对比分析了广域电磁法与CSAMT对典型三维目标体的探测能力,结果表明在相同的观测条件下,广域电磁法能够更准确地反映地下目标体信息,拥有更优的分辨能力.     

含激电效应的CSAMT一维正演研究

地电体对频率域电磁波激发源的响应为电磁感应和激电效应的综合响应.传统CSAMT法进行数据正反演时认为大地介质电阻率是与频率无关的实数,而实际上因为激电效应,地下可极化体的电阻率是一个与频率相关的复数.为推进二者总体响应研究,并扩展激电法的应用范围,同时提高电磁法勘探的精度,本文基于Dias模型,以复电阻率代替不考虑地电体极化效应的直流电阻率,对CSAMT场源一维层状模型进行了正演模拟,为提取CSAMT信号中所含激电信息提供理论基础.结果表明,考虑激电参数后,视电阻率及相位响应曲线出现明显异常（包括远场、过渡场、近场）;极化前后振幅比值异常峰值、相位差值异常峰值可直观体现激电异常;异常峰值与极化层层厚、埋深以及电阻率变化有连续的对应关系.认为从频率域电磁法信号中提取激电信息有乐观的前景.     

基于遗传算法的CSAMT最小构造反演

利用遗传算法进行不考虑近场校正的全场资料CSAMT反演研究.遗传算法属于全局最优化方法,具有对初始模型依赖小,不易陷入局部极值的优点,然而,当未知数较多时,多解性仍是该方法的瓶颈.为了减小多层反演的多解性,在反演中引入最小构造约束,针对CSAMT的遗传算法反演问题定义了最小构造目标函数,经过模型试验找到了其具体表达式,并找到了适合CSAMT资料反演的拉格朗日乘子的最佳取值μ=0.5,实现了基于遗传算法的CSAMT最小构造反演.利用H、A、K、Q和HKH、KHA模型对方法进行了数值试验,在无噪和加入10％噪声情况下,反演结果与模型一致;加入20％噪声后,反演仍取得良好结果,与理论模型基本吻合.将该方法用于水平层状地层和横向变化地层的实测资料反演,结果与地质资料吻合.不同的计算实例表明了该方法的有效性.     

CSAMT法在四台矿402盘区陷落柱构造探测中的应用

可控源音频大地电磁法应用于寻找煤田落陷落柱构造，乃是个新课题。通过对大同矿务局四台矿４０２盘区的野外实际应用，发现了两个陷柱落构造，与实际资料基本吻合。