瞬变电磁法感应电压场与B场探测效果的数值计算对比分析

本文通过一维和三维正演程序分别生成了回线源瞬变电磁法的感应电压场和B z场数据,并从多个角度对比了二者的探测效果。通过多个模型对比分析了这两种数据在当前主流硬件的数据采集精度下的最长有效延迟时间;通过全时视电导率计算与一维反演对比分析了两种数据的纵向分辨率和横向分辨率。结果表明,在本文采用的仪器精度水平和测量方式下,只有当模型中存在电导率≥0.036 S/m的高导异常体时,B z场的有效观测延迟时间才可能比感应电压场更长;B z场相比感应电压场虽然能够提前感知到地下异常体,但是在横向和纵向分辨率以及对异常体电导率的呈现程度上均比感应电压场差。在实际野外测量时,不建议仅开展B z场测量,而是在有条件情况下,同时采集感应电压场和B z场,充分利用感应电压场和B z场各自的优势,达到最佳的探测效果。     

复频率参数完全匹配层吸收边界在瞬变电磁法正演中的应用

本文将复频率参数完全匹配层（Complex Frequency Shifted Perfectly Matched Layer,CFS-PML）吸收边界应用到瞬变电磁法（Transient Electromagnetic,TEM）三维正演中,以替代传统的狄利克雷边界条件,使用时域有限差分法（Finite-difference time-domain,FDTD）进行空间离散和时间步进.本文给出了扩散场在CFS-PML内部的平面波解,分析了常规PML在TEM正演中失效的原因,并给出了CFS-PML在TEM正演中参数设置准则.最后分别使用全空间和半空间模型进行有效性检验.全空间检验结果表明,使用CFS-PML的解在我们正演的所有延迟时间内均与理论解吻合得非常好,而使用狄利克雷边界的解可与理论解偏离一个量级以上.半空间检验结果表明,CFS-PML亦明显优于狄利克雷边界,然而CFS-PML对空气中的场吸收甚微,相对误差依然会随着延迟时间缓慢增加,正演时需要根据误差容忍度设计适当的模型.     

国内外自然资源监测与观测网络建设现状及经验启示

自然资源是人类生存、社会发展和经济建设的物质基础,监测与观测地球系统各圈层及山水林田湖草沙冰等要素对自然资源管理决策和地球系统科学研究具有十分重要的科学和现实意义。梳理了美国、英国、德国、法国、澳大利亚等国家自然资源相关网络的建设思路及站点部署、监测与观测内容指标、技术方法、新型装备等,总结国际经验与启示,即注重地球系统科学框架下的系统监测与综合观测,提升标准化长期连续监测与观测能力,加强天-空-地立体化协同式监测与观测。分析中国自然资源相关监测网络的发展现状和存在不足,提出建设国家自然资源监测网络的初步构想,以期为中国自然资源监测体系建设提供参考与借鉴。     

学理与法理和管理相结合的自然资源分类刍议

科学合理的自然资源分类是自然资源统一管理的重要基础,是自然资源部落实统一行使全民所有自然资源资产所有者职责和统一行使所有国土空间用途管制和生态保护修复职责的迫切要求。文章在系统梳理国内外自然资源分类体系基础上,以地球系统科学理论为指导,基于自然资源的科学内涵,充分考虑我国有关自然资源的法律规定和政府管理职责,提出了地球圈层与自然资源分层分类关系基本框架方案,初步划分了10个自然资源一级类和相应的34个自然资源二级类,并对自然资源综合调查的内涵和服务目标、地表基质分类及调查方法等方面提出了工作建议。     

三维错格时域伪谱法在频散介质井中雷达模拟中的应用

数值模拟对井中雷达数据的解释有重要意义.通常采用的时域有限差分法(FDTD)在网格足够细的情况下能够精确地模拟井中雷达,但对于相对较大的模型,要得到较好的精度其所需要的时间和计算机内存都非常大.我们尝试用伪谱法来模拟三维井中雷达,其在平缓介质中达到与FDTD相同精度每个波长所需的网格要少数倍,因此在保证精度的情况下使模拟范围大大增加.常规网格伪谱法常伴有Gibbs现象,本研究通过在一个方向以两点为源和采用交错网格的方法有效解决了上述问题.对于Debye频散介质,我们应用二阶显式Runge-Kutta方法求解时间步,该法较中心差分方法更直观、更简便,且在我们考虑的介质范围内是稳定的.     

基于非正交网格的带地形三维瞬变电磁场模拟

本文采用非正交网格时间域有限差分（FDTD）算法开展带地形瞬变电磁场的正演研究,并提出了一种采用非等权投影的改进非正交网格算法,提高了带地形瞬变电磁场三维正演算法的精度.对不同地形模型的数值模拟结果表明,地形的深度、宽度以及地形与源的相对位置等都可能对瞬变电磁场产生影响.     

任意形状水平接地导线源瞬变电磁法一维正反演研究

本文发展了一种适应于任意形状水平接地导线源瞬变电磁法的一维正反演方法,可用于长偏移距、短偏移距、多通道测量接地导线源瞬变电磁数据.正演误差通常在1%以内.弧形导线源与直导线源的正演对比表明:导线源赤道方向电磁场容易受到导线源形态的影响,而轴向方向电场所受影响较小.采用修改的矩阵传播法求取水平电场和垂直磁感应场的敏感度.结果表明:相比扰动法,在层数越多时,矩阵传播法优势越明显,当层数达到64层时,效率提高近30倍.反演方法采用正则化Gauss-Newton迭代法实现.反演结果表明:单纯使用磁感应场时间导数进行反演对高导异常层恢复良好,而对低导异常层重构并不理想,且用反演模型生成的电场预测数据与原始电场数据差距较大.使用单一接收点电场进行反演结果也并不理想,而当使用多个接收点处电场值进行共同反演时,高导异常层与低导异常层均能得到较好的体现,相应电场及磁感应场的预测数据与原始数据均吻合的比较好.对有磁导率异常的模型进行反演表明,电场与磁感应场共同反演能够较好地体现地层电导率与磁导率的变化规律.