基于小波细节信息的重力源参数估算

小波多尺度分析方法在位场数据处理领域得到了广泛关注.目前,人们对利用该方法分离位场数据所得到的小波细节横向边缘信息认知不够深入,有必要做进一步探究.本文首先采用小波多尺度位场分离方法分离出区域和局部重力异常,然后利用haar小波变换HVD模法对局部异常信息进行多尺度分析,将所得到的小波细节信息进行水平、垂直和对角线方向分解,探测出局部异常体的横向边缘特征,并利用频谱分析方法估测出场源深度.最后,通过理论模型和南非Witwatersrand Basin航空实测重力数据进行分析,表明小波多尺度分析方法不仅能很好地实现位场分离、近似提取异常体场源深度,还可以利用小波细节信息有效地分辨出局部异常体的横向边缘特征,提高其识别精度.     

基于小波熵与相关性相结合的小波模极大值地震信号去噪

小波模极大值去噪算法中将高频小波系数全部当做噪声处理, 忽略了高频小波系数中仍含有的有用信息, 从而导致了模极大值传播点错选现象以及计算出的噪声方差中仍含有用信息． 针对这些问题, 提出了小波熵与相关性相结合的小波模极大值去噪算法． 将高频小波系数进行相关处理, 确定有效信号的位置; 将最大尺度上的高频小波系数划分成若干个小区间, 计算各区间小波熵; 以小波熵最大区间的高频小波系数的平均值作为噪声方差, 根据Donoho提出的阈值公式计算最大尺度上的阈值; 经阈值比较得到的模极大值点位置与相关处理得到的有用信息的位置进行比较, 保留相同位置的模极大值, 剔除位置不同由噪声引起的模极大值点; 采用即兴(Adhoc)算法逐级搜索各尺度上的模极大值, 并用交替投影算法进行重构． 该算法实现了阈值的自适应选取, 并有效解决了去除错选模极大值传播点的问题． 将本算法和传统去噪方法用于仿真信号处理中, 经对比分析验证了本算法的有效性．     

小波极大值法在长波辐射地震异常信息提取中的应用

小波方法作为近年来兴起的一种数据挖掘方法已经应用于地震科学的研究领域.本文介绍了如何利用小波极大值法提取长波辐射值中的地震异常信息,即利用连续小波变换方法计算小波极大值,依据长波辐射在时间、空间上的连续性得出研究区的小波极大值分布,通过分析图中小波极大值的分布形态来识别地震异常,并以汶川地震为例介绍了如何利用小波极大值法提取长波辐射中的地震异常.     

多尺度奇异性检测及其在地震相分析中的应用

本文从地震道的奇异属性出发,利用连续小波变换求取地震道的小波变换模极大值曲线,并沿此曲线提取地震道的小波变换系数,称之为小波变换模极大值连线振幅.此属性不仅可以代表信号本身,而且可以最大程度的区别于相邻道,并且具有地震道多尺度的特征,即兼具时频域的特征.由此结合自组织神经网络,我们提出了一种新的地震相分析方法.通过模型合成地震记录实验分析,证明此方法是可行的,且对地质层位的解释误差具有一定的容许度.最后,将此方法应用于了实际资料,取得了良好的效果.     

CSAMT的静态效应校正及应用

CSAMT方法在地下近地表存在电性横向不均匀时,在双对数坐标系中视电阻率曲线会出现沿着视电阻率轴平行移动的现象,称之为静态效应.静态效应对深部电性结构处理解释结果影响重大,需对其进行合适的校正.本文介绍了目前通常使用的几种静态校正方法,并且分析了各方法的优缺点.在新疆某地进行的CSAMT铜矿勘探中,应用了曲线平移法进行静态校正,取得了较好的效果.     

基于Curvelet变换的地震资料信噪分离技术

在地震资料中,噪声干扰严重影响了有效信号的提取,为此必须进行信噪分离处理.本文提出一种基于Curvelet变换和KL变换相结合的软硬阈值折衷处理方法.首先对地震数据进行Curvelet变换,然后对各尺度系数选取适当阈值压制噪声干扰,再利用KL变换提取数据中的相干有效信号,最后重构得到去噪后的记录.经合成记录和实际地震资料处理实验证明,该方法与小波变换法相比较,更能有效进行信噪分离,提高地震剖面信噪比和分辨率.     

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.

     

Daubechies多尺度小波分析技术及其在漠河盆地断裂带划分中的应用

在位场数据处理及解释中,断裂的提取至关重要,因此,如何更有效提取边界信息,压制数据中的噪声成为解释人员重点研究目标.本文通过讨论用于识别重力断裂构造模型的导数方法与Daubechies小波分析方法在信号分析过程中的异同,证明了这两种方法在断裂识别中的有效性.提出将这两种断裂识别方法相结合进行断裂识别的新方法.通过对漠河盆地高精度重力剖面测线数据使用经典断裂反演方法和Daubechies多尺度小波分析相结合的方法划分出10条断裂构造,并在漠河盆地中依据平面重力异常利用上述方法识别出四组断裂构造,详细分析了由剖面数据及平面数据获得的各个断裂的构造特征.通过在漠河盆地高精度实测数据中的应用,多尺度小波分析与经典方法相结合的断裂构造识别方法可有效的避免单用经典方法时产生的多个离散点的影响及对断裂位置划分的干扰.该方法可明显去除一些不收敛的反演点位,使断裂图的清晰度得到大幅度提高.     

基于平移不变量小波的全张量重力梯度数据滤波（英文）

全张量重力梯度(FTG)数据包含大量场源体的细节信息,其滤波处理对异常的反演和解释结果有重要影响,本文提出一种基于平移不变量小波的自适应混合阈值滤波方法,可有效压制随机噪声并保留数据细节信息。建立了新的混合阈值法,根据信号和随机噪声所对应小波系数的能量分布进行滤波。平移不变量小波能有效压制伪吉布斯现象,混合阈值方法相对传统阈值能得到更好的信噪小波系数的分离,同时,根据每个分解尺度上小波系数的统计特性,使用自适应贝叶斯阈值进行小波系数的处理。此外,应用二维离散小波变换直接处理网格数据,可以提高计算效率。模型数据和实测数据处理的结果表明,相对高斯滤波器,本文所提出的方法不仅能有效去除高斯白噪声,还能更好地保留FTG数据的高频细节信息,具有良好的实际应用前景。     

自适应多尺度第二代小波配点法探地雷达数值模拟

基于第二代小波变换的提升方案构造了插值小波,将雷达波场函数进行了二维小波变换,得到所有尺度上与计算网格相联系的小波系数和尺度系数.对所有尺度上的小波系数进行分析,根据解的局部性与小波系数阈值的控制,实现网格压缩和配点的自适应调节.保留大于给定阈值的小波系数及对应网格点,令小于给定阈值的小波系数为零,并舍弃其对应网格点.达到光滑区域采用较少的计算网格点,在奇异性较大的区域采用较多的计算网格点的目的.通过对自适应网格进行邻域校正、重构检查等附加修正,推导了场值更新的显式时间迭代方案.最后,以均匀、阶梯与复杂三个典型GPR模型为例,与常规数值计算结果对比表明：自适应小波配点法（AWCM）利用第二代小波的多尺度分解和快速变换的特点,可以使计算网格随着时间步适应解的移动和变化,允许计算资源更有效地使用,具有高压缩率,达到跟踪奇异性的目的,特别适合于探地雷达正演中波传问题的模拟.

     

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.

     

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.     

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.     

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.     

任意各向异性介质中三维可控源音频大地电磁正演模拟

在一些地层层理发育的地区,地下介质存在显著的电各向异性,此时基于各向同性模型解释含各向异性效应的可控源音频大地电磁（CSAMT）测深观测数据会导致错误的结果.本文通过引入3×3的对称正定张量表征电导率各向异性,采用非结构四面体网格和矢量有限元方法离散电场满足的矢量Helmholtz方程,并将电磁场源等效为系列电偶极子,实现任意各向异性介质中CSAMT高效数值模拟.本文首先通过层状各向异性模型检验三维有限元算法的精度和有效性,进一步建立三维地电模型研究异常体各向异性和围岩各向异性对CSAMT响应的影响,最后使用视电阻率极性图来识别各向异性电导率主轴方向.数值模拟结果表明,各向异性电导率对CSAMT视电阻率幅值及分布规律都有很大影响,视电阻率极性图能够很好地识别各向异性主轴方向.

     

电性任意各向异性且分块连续变化CSAMT三维有限元数值模拟

考虑地球介质电导率任意各向异性且随空间位置连续变化的情况,本文实现了直接求解电磁场的可控源音频大地电磁测深（CSAMT）三维有限元数值模拟.首先给出了电导率任意各向异性介质中CSAMT二次电场满足的控制方程及其相应变分问题,然后采用任意六面体单元对研究区域进行剖分,在网格单元中对任意各向异性电导率进行线性插值,解决了实际工作中岩矿石电导率各向异性且连续变化的情况,将变分问题转化为线性代数方程组的求解.电导率各向异性且连续变化一维模型三维有限元数值模拟结果与电导率各向异性且分层均匀渐进模型解析解结果对比验证了方法的有效性;三维地电模型电导率随位置线性变化且各向同性、主轴各向异性、方位各向异性和倾斜各向异性的数值模拟结果表明,电导率各向异性且连续变化对CSAMT视电阻率和相位数据均有明显的影响.