大地电磁测深数据互参考处理的应用研究

大地电磁测深勘探方法易受电台、电网、工业游离电流等人为因素干扰,致使资料数据离差大、曲线形态畸变、可信度差.根据噪声对大地电磁测深张量阻抗估算值的影响规律和大地电磁测深远参考技术的应用效果,阐述了远参考技术的一种折中方案,即互参考道方法.选取不同参考距离、不同质量的大地电磁实测数据作为互参考点,通过计算经互参考处理后的大地电磁测深数据得出相干度、信噪比以及卡尼亚电阻率～相位曲线,分析了经互参考道处理后MT资料的效果.结果表明,该方法是有效的,并总结了应用此方法的一些问题.     

广义S变换时频域滤波在MT数据处理中的应用

短时傅里叶变换是建立在稳态信号基础之上,它仅能提供信号的频域信息,对信号的时间分辨能力差。这影响了它在大地电磁测深数据处理中的应用效果。S变换是一种优于短时傅立叶变换的时频分析方法,能够提供信号时-频域信息。利用S变换对大地电磁测深数据进行时频分析,有助于实现大地电磁测深数据噪声的时频-域滤波,从而提高大地电、磁分量数据的频谱分析精度。从广义S变换理论出发,分析了各类波形噪声的时-频域特征及其对大地电磁测深数据的影响。针对大地电磁测深数据处理特点,利用广义S变换得到时频谱,采用时频比值和门槛值方法,研究适合压制电磁噪声的时频滤波器和滤波方法。对实际大地电磁测深数据的处理结果表明这个方法提高了阻抗张量的估算质量,验证了该方法的有效性。     

一种改善MT低频数据质量的方法及其应用

电磁干扰是影响大地电磁测深方法（MT）数据质量的主要因素。目前，除从仪器电路上考虑压制50Hz的工业干扰外，主要的压制干扰的方法为近，远参考的ROBUST技术，它对高频电磁干扰或随机干扰有明显的压制作用。但在强干扰地区（通常具有很强的低频电磁干扰，如长，短脉冲和方波等低频干扰），低频数据的质量仍然很差，这是因为在低频数据处理时，强的低频电磁干扰使得级联分样后的数据发生了强的崎变，与实际的有用信号相差甚远，从MT时序数据出发，提出了应用小波变换的方法，重组低频干扰并加以消除，达到提高信噪比的目的，经实际资料处理证明，此方法效果明显。     

EMTF在宽频大地电磁测深数据处理中的应用

如何有效地压制各种电磁噪声,提高信噪比,保证大地电磁测深数据质量,始终是大地电磁资料采集与处理的核心问题。为寻求更好的处理效果,使用EMTF系统(单点,远参考以及多站同步MMT)对华北多个宽频MT测点数据进行了处理,并编写Matlab接口来方便地改写处理参数。与SSMT-2000对比,结果表明,EMTF系统在多数情况下可以压制噪声,并获得较好的处理效果,提高数据处理的效率。     

参考道方法在大地电磁测深数据中的应用研究

通过选取不同的参考距离、不同质量的大地电磁实测数据作为互参考点,研究在分别采用本地电参考,本地磁参考,互参考电场,互参考磁场处理后的大地电磁测深数据的卡尼亚电阻率曲线及相位曲线,及分析了参考道方法在大地电磁测深数据处理中的应用效果。结果表明,采用互参考方法优于采用本地参考方法,且采用磁场作为参考信号要明显好于采用电场作为参考信号,所以多用磁场作为参考信号,也表明了互参考方法是有效的,可行的。     

EMD方法在长周期大地电磁测深资料去噪中的应用

在电磁干扰大的地区进行长周期大地电磁测量,如何有效地抑制各种电磁噪声,提高信噪比,从而保证数据质量,是长周期大地电磁资料采集与处理的核心问题。针对长周期大地电磁信号具有非线性、非平稳和非最小相位的特点,提出了利用经验模态分解(EMD)方法对长周期大地电磁信号进行噪声压制。讨论了EMD算法的具体实现流程,并将该算法应用于长周期大地电磁信号的噪声压制。实际应用结果表明,该方法可以有效地压制长周期大地电磁中的噪声。     

广域电磁法在复杂电磁干扰环境的应用研究——以某市周边地热勘查为例

广域电磁法通过人工接地场源建立谐变电磁场,向地下发送不同频率的交变电流,观测一个或多个电磁场分量,以广域视电阻率探测不同埋深地质目标体。该方法以大功率、强信号的人工场压制干扰场来提高信噪比,从而获得有效观测数据。在高压线、铁路、厂房、矿区、变电站、城市周边等复杂人文噪声干扰环境下,干扰场信号幅值达到几百甚至几千微伏,其强度大于广域电磁人工场信号,难以达到压制效果。本文以某市周边地热资源大深度勘探为例,对复杂电磁干扰环境下广域电磁法的应用进行研究,取得了质量良好的观测数据,经反演解释清晰刻画了地层、构造的空间展布特征,提供了两处地热资源有利区。该例为复杂电磁干扰环境下广域电磁法应用提供了方向。     

海洋环境中大地电磁测深阻抗的ROBUST估计

传统上,地球的电磁响应函数均采用最小二乘方法估计,它假定信号的噪声是高斯正态分布。如果实际数据偏离这种分布,对系统参数的估计将产生较大偏差。在海洋环境中,研究表明,海水产生的电磁场噪音偏离正态分布,并且海水产生电磁噪音的频率范围正好与天然电磁场的“噪声洞”相符。这进一步降低了该频段的信噪比。讨论了Ｒｏｂｕｓｔ估计的原理、海洋环境的电磁噪声、Ｒｏｂｕｓｔ的程序实现及其在海洋环境中大地电磁测深阻抗分析的应用。     

大地电磁测深曲线平滑尺度

在大地电磁测深中由于噪声干扰常使得观测的信号发生畸变,严重地影响了信号的分析,因此如何有效地对噪声干扰进行滤波及怎样选择滤波时间尺度是当前数据处理中的难点。利用各向异性扩散(Anisotropic Diffusion,AD)及扩散平衡(Diffusion Balance,DB)方法在噪声压制与信号特征的保护及形态特征的恢复上达到了合理的平衡。模拟与实测数据显示:利用AD与DB可使平滑后的信号与原始信号达到高精度的逼近,信噪比从14.19 dB提高到69.25 dB;扩散平衡时间与噪声强度密切相关,噪声强度越高达到扩散平衡的时间越长;有效地压制了实测信号中的“飞点”干扰,恢复了信号的基本形态。      

大地电磁测深三维反演系统及应用

大地电磁测深是基于电磁感应原理,在地表采集正交的电、磁场来研究地壳乃至上地幔电性结构的地球物理方法,后期衍生出采集高频天然场信号的音频大地电磁测深和采集人工源信号的可控源大地电磁法。此类方法在深部构造研究、矿产资源勘查、油气资源探测等多领域得到了广泛应用。近几年来,虽然其野外工作趋近三维勘探水平,但其采集数据的处理和三维反演研究仍然存在不足,限制了地质解释的准确度和效率。针对这些问题,我们开发了大地电磁测深的三维反演软件系统,系统主要分为静位移校正、三维反演的初始模型构建和三维反演3个模块,有效地解决了数据处理中的静位移问题和数据解释中的三维反演问题,并且其中涉及的很多算法改进了现有技术,在计算精度、计算效率和成本节约方面有很大优势,具有良好的应用前景。     

利用信噪分离方法提高大地电磁张量阻抗估算质量

在强噪声环境下,由于相关噪声的影响,准确地估算大地电磁张量阻抗越来越困难.研究一种处理相关噪声问题的信噪分离方法,即采用最小二乘Robust方法,利用相关噪声相对较小的远参考站磁场信号求取分离张量,将本地磁场的观测信号分离为MT信号和噪声,估算大地电磁张量阻抗.分别对模拟数据与实测数据进行处理, 结果表明,信噪分离方法能够分离出较强的相关噪声,给出的视电阻率和相位曲线比最小二乘Robust方法和远参考方法获得的更加平滑,处理效果明显.研究表明,在处理受相关噪声影响的MT数据中,信噪分离方法具有明显的优势.      

大地电磁场中磁信号的相对均匀性特征试验研究

根据同时实测的相距100km两观测点的电磁场信号,通过比较信号幅值、电磁信号相干性和电磁场相互替代计算视电阻率分析,得出了大地电磁信号中磁信号具有相对均匀性特征的结论,为一些MT勘探工程中需采用电磁分离布极观测提供了试验实例.     

广义S变换时频分析在广域电磁法数据处理中的应用

广义S变换是一种可逆的局部时频分析方法,是短时傅里叶变换和小波变换的延伸和推广。利用广义S变换对广域电磁时间序列数据进行分析,除了可以划定噪声区域便于实施滤波去噪之外,还可以提高数据频谱分析精度。针对广域电磁数据特点,基于广义S变换提出了适合广域电磁法的广义S变换处理流程,进行了信号的仿真实验。同时,也对广域电磁法实测数据进行了处理,高信噪比数据的处理结果证实了广义S变换的有效性和准确性。强干扰数据处理的结果表明,获取的信号质量比基于傅里叶变换的传统方法有明显提高。处理效果表明,提出的方法适用于广域电磁法数据处理。     

ZTEM二维非线性共轭梯度反演研究

ZTEM(Z轴倾子电磁法)是一种天然场源的频率域航空电磁法,其特点是磁场垂直分量在空中机载平台测量,磁场水平分量在地面的固定基站测量,具有勘探深度大、速度快、成本低、覆盖面积大等技术优势。本文实现了ZTEM二维有限差分正演和二维非线性共轭梯度(NLCG)反演算法。研究对象是倾子资料,反演过程中通过解"拟正演"问题来避开雅克比矩阵的直接计算。通过理论模型合成数据反演试算,验证了ZTEM倾子资料二维NLCG反演算法的稳定性与可靠性。与大地电磁(MT) TE模式阻抗资料反演结果进行对比,发现在异常体横向边界的约束方面,ZTEM倾子反演比MT阻抗反演更具优越性。     

EH4电磁成像系统在砂岩地区勘查地下水的应用研究

EH4电磁成像系统是1套电磁自动采集和处理系统,它是CSAMT和MT的结合体.本文介绍了EH4电磁成像系统的原理、特点和该系统在砂岩地区,如内蒙、新疆、云南等地区进行地下水勘查的应用实例和效果     

基于MATLAB的SSMT-2000大地电磁资料批处理技术

资料处理是大地电磁测深工作中的重要环节。在野外测量数据量大,并且要求相互做远参考处理的情况下,由于SSMT-2000大地电磁资料处理软件在批处理上的限制,室内资料处理的工作量巨大。为了提高工作效率,节约成本,通过研究SSMT-2000的参数文件格式、文件操作及内部模块调用方式,以MATLAB脚本语言为基础编写接口,实现了时间序列傅氏变换,单点阻抗张量ROBUST估计,固定测点或固定参考点的多点远参考阻抗张量RO—BUST估计以及多个测点相互远参考阻抗张量ROBUST估计的批量处理。采用批量处理,可为室内人员节省大量时间,更能为整个大地电磁测深工作节约资源。     

时间域航空电磁数据线圈运动噪声去除方法仿真研究

时间域航空电磁探测中,接收线圈在地磁场中的运动产生感应电动势,形成线圈运动噪声,因其幅度较大而成为航空电磁探测中的主要噪声源之一。线圈运动噪声具有低频特性,虽然幅度随频率增大而迅速衰减,但仍然含有高于发射基频的频率成分;因此,传统的高通滤波器在处理线圈运动噪声中存在一定的局限性。根据航空电磁数据的特点,采用多项式拟合全波半周期运动噪声,运用拉格朗日优化算法求解运动噪声多项式系数,并将其从半周期电磁数据中去掉以达到去除噪声的目的。通过仿真实测数据的运动噪声压制实验,对比分析了多项式拟合法与传统高通滤波器法的线圈运动噪声去除能力。仿真结果表明,多项式拟合法能够有效去除航空电磁数据中的线圈运动噪声,提高信噪比超过40 dB。     

铀矿勘查中MT数据提取极化信息可行性研究

铀矿勘查中大地电磁测深法(以下简称MT法)的应用十分广泛,而频率域电磁勘探中激电效应切实存在。激电参数作为反映岩、矿石电化学性质的参数,在地质解译过程中常常被认为是金属硫化物的局部富集。为了充分利用铀矿床MT数据辅助地质解译,需要从中提取具有多属性特征的激电参数,能否成功提取该参数一直以来备受关注。文章从激电异常识别和二维反演试算两方面来论述成功提取的可行性。结果表明,仪器能够采集到含矿岩体所产生的激电异常,反演试算结果能够还原理论模型的地下空间展布情况。从而论证了从铀矿床MT数据中提取极化率是可行的。     

吊舱式直升机频率域电磁系统 在北京密云红光铁矿的勘查效果

新引进的IMPULSE吊舱式直升机频率域电磁、磁综合系统是新型的数字化宽带系统,通过分析该系统在北京密云红光铁矿进行的试验勘查结果,其中包括电磁、磁场的剖面和平面特征,以及其转换的视电阻率和电阻率深度断面特征,并与以往Tridem固定翼电磁系统所测量的结果进行对比,证实了IMPULSE系统比Tridem系统具有较好的分辨率和较大的勘探深度,在矿产和水文勘查中具有显著的勘查效果。     

基于井中垂直磁场的可控源电磁法深部矿产探测研究

我国浅部可用矿产资源量日益枯竭,如何提高深部矿产探测效果是亟待解决的重要问题。然而对于深部资源的探测,受限于地面地球物理勘探技术的探测精度、深度以及抗干扰能力,传统的电磁法难以在地表准确探测到深部隐伏矿的有用信息。为提高可控源电磁法（CSEM）的分辨率,本文利用矿井作为接收电磁总场响应的测点位置,采集井中垂直磁场数据BZ,获取地下电导体三维空间分布信息。采用有限差分法正演研究不同矿井位置对异常体的正演响应,结果表明矿井越靠近地下异常体边界,响应越大。基于有限内存拟牛顿法（LBFGS）所实现的快速三维反演,进一步证实井中磁场数据可以有效提升对深部空间信息的识别。最后,井中磁场数据与地面磁场数据结合起来实施的联合反演,实现了从浅到深的高精度成像,为实际深部矿产勘探提供了理论支撑。