符号化计算法在地球物理应用上的初探——以计算大地电磁视电阻率及其偏导数为例

符号化计算法是基于符号运算的新型计算方法。分析了符号化计算法与数值计算法的区别,并以一具体示例实现为例,总结出其数值计算过程是按“创建需求母符号表达式”、“符号运算生成目标符号表达式”、“用真值替换符号计算出最终结果”三个步骤进行的。通过MATLAB编程对比了符号化法和怕特里克法数值法计算视电阻率及其偏导数的计算结果,证明了符号化计算法的可行性。实验也证明其数值计算速度较慢,但它具有为等效或近似数值计算提供标准结果、有助于发现新算法的优势,这种优势将使符号化计算法在地球物理领域中有广泛的应用前景。     

厦门湾常见海洋经济生物重金属污染特征及风险评价

了解厦门湾海域海洋经济生物重金属污染现状及食用风险,于2019年8月至2020年4月分4个季节,在厦门湾海域捕获了常见的13种海洋经济生物,以ICP MS为检测手段分析其肌肉组织中7种重金属（Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb）的含量,并采用不同评价模型对人类及中华白海豚的健康风险进行评价。结果表明,①鱼类和头足类海洋经济生物体内Zn、As和Cu的含量比较高,而Pb和Cd的含量比较低。②鱼类体内大多数重金属残留量,夏季显著高于其他季节,这可能是由于夏季饵料丰富,生物体代谢旺盛所导致。③单因子污染指数（single factor index, SFI）法和目标危害系数评价（target hazard quotient, THQ）法的评价结果显示,厦门湾常见海洋经济生物样品中As的残留量不仅超出了国家食品安全限量标准,还会对人类的健康造成潜在的风险。厦门湾海洋经济生物As的污染应引起人们的高度关注,后续研究应深入调查厦门湾生物体内As的主要存在形态,进一步提高健康风险评价的准确性,为当地监管部门的监管工作以及相关政策的制定提供数据支撑。因中华白海豚进食方式的不同,相关评价结果仅供参考。     

基于自适应遗传算法的MRS-TEM联合反演方法研究

地面磁共振法(MRS)因具有定性、定量分析地下水能力,而备受关注.传统磁共振地层含水量反演多采用均匀半空间模型,忽略电阻率分布信息对结果的影响.针对这一问题,本文基于多层电介质中磁共振响应理论,提出MRS与瞬变电磁(TEM)联合反演方法,通过电阻率分布信息对含水量反演过程的实时修正,提高了解释结果的准确度.反演算法采用自适应遗传算法(AGA)进行,基于繁殖规则,动态调整交叉概率和变异概率,解决了标准遗传算法易未成熟收敛而难以得到全局最优解问题.模型数据表明,含噪10%情况下,联合反演仍能较准确地反映地下含水单元模型结构,对比MRS单独反演优势明显.同时,内蒙古白旗野外观测数据联合反演结果与钻井资料基本一致,充分验证了AGA反演算法的实用性及MRS-TEM联合反演的实际意义.     

宽频地震仪发展现状及其在背景噪声成像中的应用

宽频地震仪及由其组成的宽频地震台网、流动式数字地震台阵是一种探测地球内部构造新技术,在研究方位各向异性、壳慢速度结构、天然地震观测等方面有广泛用途,是进行天然地震波速度成像和利用地震噪声成像探测地下精细结构的必需设备.本文主要介绍了宽频地震仪的特点和国内外的发展现状;详细总结了国外较成熟宽频地震仪的性能指标;分析了宽频地震仪适用于背景噪声成像法的原因;列举了其在背景噪声成像中的实际应用;简述了其结合接收函数法、波形反演法、层析成像法的应用;最后总结了宽频地震仪不足之处,并展望了其未来发展方向.     

改进的神经网络反演微动面波频散曲线

通过分析微动探查方法和改进神经网络迭代反演算法,提出采用改进的神经网络迭代反演微动面波频散曲线。该方法在网络训练学习阶段通过批处理学习和优化网络结构提高网络学习速度;在迭代反演阶段通过v_R/λ_R-f曲线极值点的变化来调整输入模型以减少迭代反演次数;最后设计反演方案,并对6层介质模型进行频散曲线的网络训练和迭代反演,验证了方法的有效性。对比分析结果表明：该方法明显减少了迭代反演次数,提高了收敛速度,而且具有良好的抗干扰能力。     

用于深部探测的地震检波器低频拓展技术

利用地震探测的方法获得地球深部精细构造,从而增强深部资源勘探和重大地质灾害预测能力,是目前地球物理学研究的热点之一.本文简要回顾了国内外深部地震探测研究的历史,分析和解释了在精确深部地震探测中保护低频地震信号的重要性和必要性.在此基础上进一步阐述了地震检波器的低频特性对获取高质量深部地震数据的意义,重点归纳总结了如何利用伺服技术、闭环极点补偿技术以及力平衡反馈技术实现地震检波器的低频拓展,并以典型深部地震探测项目为例介绍了低频检波器在深部探测中的应用及主要取得的成果.最后,结合新型材料和新型加工技术,指出了未来深部地震检波器发展的主要方向.     

地震仪器中应用的网络通讯技术研究

网络通讯是决定地震勘探仪器系统性能和规模的关键核心技术之一,按照所采用的数据传输方式,数字地震仪目前可分为有线遥测地震仪、无线遥测地震仪和无缆存储式地震仪.本文分别举例介绍了三类地震勘探仪器中应用的经典地震网络通讯技术,并对其设计理念、网络通讯原理、通信构架、通信协议进行了分析和对比,针对有线地震仪器的电缆管理难、无线地震仪器的数据传输稳定性差和无缆存储式地震仪缺少质量监控手段的问题,讨论了无线监控与本地存储相结合的地震网络通讯技术方案,提出了基于宽带无线通信技术的无缆无线混合型地震仪的设想.     

航空电磁数据主成分滤波重构的噪声去除方法

主成分分析方法利用低阶主成分重构航空电磁数据,解决了航空电磁探测中噪声与数据在频谱重叠情况下的噪声压制问题,但是参与重构的低阶主成分仍包含高频空间噪声,影响数据成像精度.本文提出的主成分滤波重构去噪方法,根据自适应窗宽平滑算法,设计了主成分低通滤波器组,对参与重构的低阶主成分进行测线滤波,再将滤波后的低阶主成分重构为电磁信号,不仅可以去除低阶主成分中的高频空间噪声,而且去除了高阶主成分包含的不相关噪声.仿真数据的去噪结果表明,主成分滤波重构获得较高的信噪比,较常规测线滤波与主成分重构分别提高了10.96dB和2.52dB;电导率深度成像结果证明了主成分滤波重构方法能够提高地下深部异常体的识别能力.最后通过实测数据的成像结果进一步验证了本文研究的主成分滤波重构去噪方法的有效性.     

强场源TEM测量仪器和在大型矿山接替资源勘探中的应用研究

针对矿山噪声强、要求勘探深度大的特点,应用强场源TEM测量仪器,采用双发射信号同步叠加增大发射磁矩,即通过增大发射电流和合理选择发射回线边长,提高瞬变信号晚延时的信噪比的方式提高有效勘探深度。在安徽铜陵凤凰山铜矿的实际勘探中,采用吉林大学研制的 2个ATEM-Ⅱ型发射机同时工作,将发射电流由 2. 4A增大到 38 .5A,晚延时瞬变信号的信噪比由 0 .275提高到2. 93,有效探测深度达到 650m以上,表明强场源TEM测量仪器在寻找大型矿山接替资源勘探方面具有较好的发展前景