在大地电磁张量阻抗估算中广义逆矩阵法的研究与应用

本文论述大地电磁测深中非均匀介质中估算张量阻抗几种方法的实质,着重讨论用广义逆矩阵法估算张量阻抗,用信息矩阵压制相关噪声以及度量相关噪声水平高低的判断指数。最后,指出各种方法的不足及改进措施。     

庐枞矿集区大地电磁法的远参考效果研究

庐枞矿集区大地电磁测深(MT)数据受强烈的工业、通讯、矿山、民用等电磁干扰,致使资料数据离差大、曲线形态畸变、可信度差,本文从大地电磁测深张量阻抗计算表达式出发,分析了噪声对张量阻抗估计产生的影响.选用本区质量较好的MT数据作为"远参考点",应用远参考方法处理庐枞MT数据,研究其对卡尼亚电阻率-相位曲线的改善效果,以及对数据相干度和信噪比的改善效果,并提出磁场信号的相关性是远参考处理的关键因素.     

庐枞矿集区大地电磁测深强噪声的影响规律

天然大地电磁场信号微弱,极化方向随机,极易受电磁噪声污染.张量阻抗分析、远参考技术、Robust估计等对随机噪声和不相关噪声有比较好的压制效果,但对强的相关噪声目前还没有有效的压制方法.庐枞矿集区人烟稠密、工业发达,是我国著名的铁、铜、硫等矿产基地之一,区内强烈的工业、通讯、矿山、民用等电磁干扰严重污染了大地电磁测深数据.本文首先根据实测的电磁场时间域波形和卡尼亚电阻率测深曲线形态,挑选出基本未受噪声污染的测点(Y1650).然后利用数学形态学从受严重污染的电磁场时间序列中提取出类方波、三角波、阶跃、脉冲和充放电5种典型噪声的波形,并以不同的方式将这些噪声波形与Y1650的电磁场波形叠加,对比分析加噪后Y1650点电阻率和相位测深曲线的变化,进而归纳出典型强噪声对庐枞大地电磁测深资料的影响规律,为进一步压制强噪声和资料处理提供依据.     

基于Poynting矢量的归一化波场分离互相关逆时偏移成像条件(英文)

叠前逆时偏移是目前精度较高的成像方法,然而严重的低频噪声降低了逆时偏移的构造成像精度,偏移噪声的压制是逆时偏移必需要考虑的问题。分析了低频噪声的产生机理,并根据声波方程Poynting矢量的方向指示地震波场的传播方向的原理,分离出上、下、左、右行波,该方法计算量和存储量都远远小于常用的二维傅里叶变换分离方法,进而提出归一化的波场分离互相关成像条件,以压制逆时偏移低频噪声,提高成像精度。实现了Marmousi模型的试算,表明在波场延拓过程中利用Poynting矢量能够较好的分离上、下、左、右行波,与常规方法、拉普拉斯滤波、二维傅里叶变换波场分离的成像结果对比表明,成像时使用归一化的波场分离互相关成像条件能更好的压制偏移噪声,得到精度更高的逆时偏移成像结果。     

可控源音频大地电磁法三维张量阻抗响应特征研究

可控源音频大地电磁法(CSAMT)目前实际应用多以单个源采集标量数据为主,这种工作方式限制了CSAMT探测复杂地质构造的能力.随着CSAMT张量观测系统的推出和精细电法勘探的需求增多,CSAMT张量采集逐步受到重视.为了深化对CSAMT三维张量阻抗响应特征的认识,本文基于电场含源控制方程,采用交错网格有限差分法实现了CSAMT的三维正演算法;与二维CSAMT正演结果对比,验证了三维正演的正确性;设计了代表性三维地电模型,计算了标量和张量阻抗,对比和分析了标量和张量阻抗的响应特征.     

大地电磁全信息资料三维共轭梯度反演研究(英文)

在对张量阻抗数据、倾子数据和共轭梯度算法深入分析的基础上,我们实现了大地电磁全信息资料三维共轭梯度反演算法。基于全信息资料的三维共轭梯度反演研究,探讨了同时利用五个电磁场分量整理得到的大地电磁资料进行三维反演定量解释的方法以及全信息数据在三维反演中的作用。理论模型合成数据的反演结果表明,在三维反演中使用张量阻抗和倾子数据结合的全信息数据的反演结果优于只使用张量阻抗数据(或只使用倾子数据)的反演结果,提高了反演结果的分辨率和可信度。合成数据的反演算例也验证了所实现的大地电磁全信息资料三维共轭梯度反演算法的正确性和稳定性。     

HTI介质PS波叠前偏移及各向异性校正方法应用研究（英文）

在对张量阻抗数据、倾子数据和共轭梯度算法深人分析的基础上,我们实现了大地电磁全信息资料三维共轭梯度反演算法。基于全信息资料的三维共轭梯度反演研究,探讨了同时利用五个电磁场分量整理得到的大地电磁资料进行三维反演定量解释的方法以及全信息数据在三维反演中的作用。理论模型合成数据的反演结果表明,在三维反演中使用张量阻抗和倾子数据结合的全信息数据的反演结果优于只使用张量阻抗数据(或只使用倾子数据)的反演结果,提高了反演结果的分辨率和可信度。合成数据的反演算例也验证了所实现的大地电磁全信息资料三维共轭梯度反演算法的正确性和稳定性。     

基于连续不波变换的大地电磁信号谱估计方法

在基于连续小波变换的大地电磁信号谱估计方法中,通过引入整体平均、小波系数收缩和显著性检验等统计技术,以提高谱估计的精度。文中同时计论了连续小波换中各种参数的选 取问题,给出了Ｍｏｒｌｅｔ小波函数中尺度与傅里叶频率之间转换的经验公式,并给出了谱估计的具体算法。结果表明,本文方法可有效压制较强的白噪声和局产中相关噪声。与ＦＦＴ谱估计方法相比,该方法大大降低了对信号记录长度的要求,因而对大地电磁信号的处     

基于连续小波变换的大地电磁信号谱估计方法

在基于连续小波变换的大地电磁信号谱估计方法中 ,通过引入整体平均、小波系数收缩和显著性检验等统计技术 ,以提高谱估计的精度 .文中同时讨论了连续小波变换中各种参数的选取问题 ,给出了Morlet小波函数中尺度与傅里叶频率之间转换的经验公式 ,并给出了谱估计的具体算法 .结果表明 ,本文方法可有效压制较强的白噪声和局部相关噪声 .与FFT谱估计方法相比 ,该方法大大降低了对信号记录长度的要求 ,因而对大地电磁信号的处理有实际意义 .     

低低跟踪重力卫星高精度微波测距系统数据预处理与分析

本文研究低低跟踪重力卫星任务核心微波测距系统的数据预处理与分析方法,实现关键载波频率不稳定性噪声的高效抑制,以及相关干扰、偏差的消除和矫正.依据理论分析成果,研发了相关处理与分析程序.本研究所完成的双频双向单程测距数据产品与GRACE Follow-On官方产品的残差远小于载荷设计精度指标,满足重力场反演的精度需求.针对最终数据产品中电子学噪声、系统噪声等噪声,讨论评估与分析方法.本文通过引入电离层自由电子含量的空间非均匀性的频域分析方法,利用星间微波测距数据,实现针对自由电子含量的不同空间尺度变化行为及其全球分布特征的分析能力,从新视角为电离层的深入研究提供数据支撑.本研究可为我国低低跟踪重力卫星任务微波测距系统的数据预处理与分析提供相关技术积累和参考.     

基于有色噪声模型的GPS速度场精度与时间序列长度相关性研究

利用2010—2015年陆态网络GPS连续观测站的三维站坐标时序资料, 在采用最大似然估计MLE方法计算得到云南地区GPS基准站三维站坐标分量最优噪声模型的基础上, 进一步定量对比分析了有色噪声和白噪声模型下陆态网络GPS连续站速度场稳定性与时间序列长度的关系。 结果表明: 在闪烁噪声模型下, 中国大陆大部分地区GPS连续站1 a时段的速度不确定度大。 而随着时间的逐年累积, 闪烁噪声模型下的速度不确定度与同时段白噪声模型下的差异逐步减小, 闪烁噪声模型下3～4 a时段的速度不确定度与同时段白噪声模型的差异小于0.2 mm。 研究说明在有色噪声模型下要获得高精度的速度场需要3～4 a的观测数据, 白噪声模型下GPS速度场精度可靠可信的前提是采用不少于3～4 a的数据。     

固原体应变观测资料综合分析

对固原海子峡体应变2008年1月以来的观测数据进行了连续率、日漂移、内在精度以及噪声水平等方面的统计分析,结果显示观测资料连续率高,内在精度高,漂移快,噪声水平相对偏高.并从中选取了4个时段与气压进行相关分析,结果显示两者存在高度相关性,且体应变随气压变化在时间上存在40min的滞后效应,应用相关分析方法去除气压对体应...     

三地震计法精确测定地震计自身噪声研究

地震计自身噪声是地震计的一个重要技术指标,目前地震行业标准采用两地震计法,利用观测数据和地震计的传递函数,得到地震计自身噪声谱。两地震计法必须事先知道地震计的精确传递函数,而传递函数的测定误差给自身噪声的测定精度带来较大的影响。三地震计法在频域内用相关分析法得到地震计自身噪声谱,不需要知道被测地震计的传递函数,只利用三分向记录波形的互功率谱和自功率谱计算得出自身噪声谱。     

井下地震计方位角检测技术应用研究

本文利用波形相关分析法对井下地震计方位角检测精度及一致性进行分析研究.研究中在地表布设地震计进行不同距离、不同频带多套地震计方位角检测对比测试,并在四川泸州、宁夏灵武、陶乐、河南安阳、清丰、陕西定边等6个分别安装井下甚宽频带、宽频带、短周期地震计的台站,进行地表同台址不同频带多套地震计与井下地震计方位角检测及一致性对比测试.根据全球噪声模型1~10s之间存在明显的噪声峰值的特点,对测试数据进行0.2~0.3Hz带通滤波和仿真处理,通过分析得出,对于不同地震计组合,测试地震计方位角检测结果一致性较好,根据地表不同距离、不同频带地震计组合的检测精度和地脉动记录的特点,认为井下地震计方位角检测精度优于4°.     

基于高阶统计量的相干算法研究

断层解释是油气勘探构造解释的关键,断层解释的精确性和合理性直接影响构造解释的精度.相干技术是基于相邻地震道之间相似性的算法技术,可以有效地压制地震信号的连续性,突出其中的不连续性.但是传统的相干算法受噪声的影响较大,不能很好地处理含有较大噪声情形下断层精确检测的问题.本文利用高阶统计量对高斯噪声不敏感的特点,与多道相似的第二代相干算法相结合,提出了一种新的基于高阶统计量的多道相似相干算法,并将这种算法推广到了高阶统计量的特征值相干算法的形式.真实实验数据结果表明,该算法有很好的抑制噪声能力,提高了相干体算法的分辨率.     

由微振动记录用剥层法研究浅层S波速度结构

根据江苏华电句容发电一期2×1000 MW发电机组场地情况,布设了三角形嵌套和同心圆台阵进行微振动观测,采用空间自相关法计算频散曲线,并用剥层法反演得到该工程场地浅部的S波速度结构。反演结果与钻孔探测结果吻合较好,表明用微振动台阵记录反演浅部地壳S波速度结构在工程上是可行的。该方法具有不需要人工源,对避开噪声要求不苛刻、成本低且精度可满足工程要求等优点,故有良好的应用前景。     

基于Poynting矢量的全波场分离成像条件在VTI介质逆时偏移中的应用

逆时偏移是目前应用非常广泛的成像方法,通常利用互相关成像条件进行成像,然而低频噪声的存在降低了成像的精度.为了改善逆时偏移的成像效果,可以通过对波场进行分离,再选择合适的波场成分进行互相关成像.由于Poynting矢量可以指示地下介质中地震波的传播方向,利用Poynting矢量对波场进行了上、下、左、右行波分离.然后,本文将基于Poynting矢量的全波场分离成像条件应用于VTI介质叠前逆时偏移,该成像条件在保证构造准确成像的前提下有效地压制了低频噪声.在进行正演模拟的过程中,本文通过最小二乘差分系数优化提高了模拟的精度.通过模型试算,验证了最小二乘差分系数优化对提高数值模拟精度的效果,并证明了基于Poynting矢量的全波场分离成像条件的有效性.     

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.     

地震背景噪声互相关方法应用研究综述

利用地震台记录的背景噪声数据,进行台站对之间数据互相关以获得反映地下介质信息的格林函数,是目前地震学领域理论研究和实际应用方面的前沿和热点。首先介绍了噪声互相关应用的发展历史,之后对其在面波成像、体波信号提取与体波成像、监测地下介质波速变化与衰减、地震定位、噪声源分析与时移校正等多个方面的应用进行了阐述,最后针对目前背景噪声互相关应用的发展进行了分析与讨论。     

大地电磁法三维交错采样有限差分数值模拟

系统地论述了大地电磁三维交错采样有限差分数值模拟算法实现过程中交错网格剖分、积分公式离散化、边界条件、方程组求解、三维张量阻抗的计算等内容. 由于提出了简洁的边界条件，采用了解大型系数矩阵方程组的双共轭梯度稳定解法，所实现的三维交错采样有限差分数值模拟算法具有迭代收敛稳定、计算精度高、速度快等特点. 通过两个理论模型的计算结果检验了算法的正确性和计算精度. 所实现的三维交错采样有限差分数值模拟算法为研究三维反演问题奠定了基础.