基于C#的MTU系列大地电磁测深仪数据文件的研究与应用

加拿大凤凰公司MTU系列大地电磁仪因其仪器轻便、数据采集稳定可靠等优点得到地球探测各行业的广泛应用,但其数据格式的特殊性,使得处理起来比较麻烦。目前,大多处理依赖该公司开发的SSMT-2000软件进行,这样不利于处理方法的改进以及应用。本文通过研究MTU系列仪器的数据文件格式,利用UltraEdit软件分析数据文件的结构以及规律,基于C#语言编写程序,对TBL、CLB、CLC以及TS文件进行分析与研究,将MTU系列仪器的数据文件从难以读懂的二进制文件转码为比较容易读懂的明码文件,提供了TBL参数文件的修改编辑模块、CLC、CLB文件的数据分析模块以及TS文件的转换模块,并应用该程序对野外实测数据进行了编辑。通过测试,程序可以进行TBL文件参数修改,CLB、CLC文件数据分析,TS文件转换,为研究此类二进制数据文件提供了新的思路和方法。     

大地电磁测深仪的滤波器设计

本文介绍的模拟开关自动换挡滤波器,已在生产中使用,性能良好。本文着重介绍控制电路的设计原理、特点及使用方法,并对滤波电路部分作一定的讨论。由于模拟开关在导通时,存在导通电阻R_s,本文推出了加入R_s后的电路传输函数,设计了程序,计算加入R_s后的滤波器的幅频特性、相频特性,并与R_s=0的电路比较,来讨论能否满足仪器对滤波器的要求,以及减少R_s影响的办法。     

大地电磁测深仪的高速数据采集

本文介绍了实现大地电磁测深仪高速数据采集的一种方法。采用DMA技术和硬件自动增益控制,用16位微机控制数据来集,使采集速度达到20kHz。     

基于人工神经网络的大地电磁时序分类研究

随着社会的发展,各类干扰日益加剧,高质量的大地电磁采集也变得愈加困难。为了提高数据质量,学者们针对不同类型的噪声提出了很多对应的去噪方法,由于大地电磁数据量都比较大,去噪前不可能对每条数据进行人工判读,急需一种高效率的噪声识别和分类方法。基于此,本文将人工神经网络应用于大地电磁时间序列分类中,为了选取最为合适的大地电磁时间序列分类网络模型,使用模拟方波、工频、脉冲噪声以及实测无噪声数据4类时间序列类型,分别对LSTM、FCN、ResNet、LSTM-FCN及LSTM-ResNet模型进行了噪声分类训练和实测数据分类对比试验。结果表明,FCN及LSTM-FCN在大地电磁时序分类中具有相对较好的效果。其中,FCN模型对实测数据分类准确率最高可达99.84%,每个epoch平均用时9.6 s, LSTM-FCN较FCN具有更高的分类精度,实测数据集最高分类准确率近乎100%,但是其每个epoch平均用时24.6 s,且较FCN也更易过拟合。总体来看,如果数据量较少使用LSTM-FCN可以获取更高的分类精度,数据量较大时需考虑时间成本,使用FCN则更为合适。最后,利用LSTM-FCN分类模型和...     

国外大地电磁响应函数估计方法

从本质上来说,能否得到大地电磁响应函数的无偏估计,取决于实测电磁场时间序列中所含噪声的类型和强度。当磁场时间序列不含噪声且电场仅含不相关噪声时,单站ＲｏｂｕｓｔＬＳ方法是有效的;当磁场和电场时间序列同时含有不相关噪声时,Ｒｏｂｕｓｔ远参考方法也是有效的;但当磁场和电场时间序列含较强的相关噪声时,已有的方法已无能为力。文中在简要回顾大地电磁法的发展历史之后,对国外估计大地电磁响应函数的方法作了较全面的总结和评述,并着重介绍了几种值得关注的新方法。应该指出,受欢迎的方法必须兼顾估计的精度、稳定性和野外工作效率。     

基于LSTM循环神经网络的大地电磁方波噪声抑制

去噪是大地电磁数据处理的重要一环。为了丰富和发展大地电磁时间序列去噪方法,将循环神经网络中的LSTM网络引入大地电磁时间序列方波噪声处理中,将实测无人文干扰的大地电磁时间序列叠加模拟方波噪声作为网络输入,将无噪原始时间序列作为网络的目标输出,训练了1 500次epoch后,网络从仿真含噪信号提取的时间序列与原始时间序列的归一化互相关系数高达0.971 8,说明网络很好地学习了无噪大地电磁时间序列的特征。通过实测含方波噪声信号的去噪试验,表明了本文方法可以有效压制方波噪声干扰,改善阻抗估计质量,为深度学习在大地电磁时间序列处理的应用提供了新思路。     

超宽频带大地电磁信号的采集方法和技术

摘 要　 青藏高原地壳巨厚‚构造复杂。用大地电磁方法 （MT） 研究其壳幔结构‚必须采集 到 n×10 2 ～3×10 —5 Hz 的大地电磁信号。配合使用 V-5系统和 LIMS 系统进行超宽频带 MT 数据的观测‚这在我国是首次。两种系统都记录了时间序列。长周期数据采集中应用了远参 考站观测技术。这些为获得高质量的 MT 响应资料提供了条件。     

基于CEEMD和自适应中值滤波的大地电磁数据去噪研究

为提高大地电磁数据的信噪比,笔者提出基于互补总体经验模式分解(CEEMD)和自适应中值滤波的去噪方法,利用CEEMD将大地电磁时间序列数据分解成多个固有模态函数(IMF)及趋势项,依据噪声的高低频特征有选择地利用自适应中值滤波对固有模态函数(IMF)进行去噪,再进行数据重构。对实测数据进行处理,该方法能较好地抑制大地电磁数据中、低频部分的噪声干扰,抑制突变点,提高数据的信噪比。     

基于V8系统大地电磁时间序列数据文件读写

大地电磁测深法已广泛应用于矿产资源勘查、工程地质、地震及地质灾害等领域。V8多功能电法仪是目前广泛使用的大地电磁数据采集系统,其随机配备的软件虽能显示或转换出采集到的时间序列文件数据,但没有时间域噪声分析处理功能。为开发与此系统相应的时间域噪声分析与处理系统,需对采集到的大地电磁测深原始时间序列数据进行分析。论文在分析大地电磁数据原始时间序列文件格式的基础上,明确了数据存储形式,根据参数特征,设计了原始数据读写算法程序,为大地电磁原始数据时间域分析及信噪分离提供了便利。     

基于V8系统大地电磁时间序列数据文件读写

大地电磁测深法已广泛应用于矿产资源勘查、工程地质、地震及地质灾害等领域。V8多功能电法仪是目前广泛使用的大地电磁数据采集系统,其随机配备的软件虽能显示或转换出采集到的时间序列文件数据,但没有时间域噪声分析处理功能。为开发与此系统相应的时间域噪声分析与处理系统,需对采集到的大地电磁测深原始时间序列数据进行分析。论文在分析大地电磁数据原始时间序列文件格式的基础上,明确了数据存储形式,根据参数特征,设计了原始数据读写算法程序,为大地电磁原始数据时间域分析及信噪分离提供了便利。     

矿集区大地电磁强干扰类型分析

根据安徽庐枞大地电磁资料,研究了各种干扰噪声对大地电磁测深资料影响的特点,并对几种常见的噪声干扰信号进行了频谱分析,展示了相关干扰信号的时间序列特征和典型视电阻率—相位曲线,将影响大地电磁测深资料的噪声干扰分为工频干扰噪声,地质噪声和其他外界、观测系统不稳定造成的干扰噪声,它们分别来自不同的场源.分析结果表明,地质噪声一般影响全频域,近场干扰主要影响高频的有限频率,而大功率用电系统的不稳定则主要影响低频.最后提出了消除或降低各种噪声干扰的一些建议.     

基于改进残差网络的大地电磁反演研究

针对传统反演方法存在依赖初始模型、反演时间较长等问题,提出一种基于改进残差网络的大地电磁反演方法。该方法首先构造不同形状和不同电阻率的地电模型,在TM模式下正演得到视电阻率数据,组成数据集;然后在经典的残差网络ResNet基础上进行改进得到一种新的反演网络iResNet(improved residual network),并使用上述数据集训练该网络;最后将视电阻率数据输入到训练好的网络中,直接得到反演结果。实验结果表明,该方法能快速、准确地反演出地电模型的位置、形态和电阻率值,具有较好的泛化能力和抗噪能力,并能有效解决大地电磁实测数据问题。     

大地电磁测深在下扬子及邻区的应用

全面分析、对比了下扬子及邻区电性层与电性特征。下扬子盆地与周边构造单元的边界及接触关系的研究表明,下扬子盆地基本上为东西对冲结构,东与西均以推覆带形式相接触。建立了下扬子地区岩石圈的层块结构,其特点是各层系间在横向上为隆(薄块)坳(厚块)相间,纵向上为隆坳交替。发现了四条岩石圈级深大断裂,特别是大别—舟山断裂与滨海—桐庐隐伏深断裂是近期研究所得。首次编制出海相中—古生界残留厚度图,并发现了变质岩推覆带下海相中—古生界新领域及火山岩覆盖下海相中—古生界新领域,这些成果为下扬子地区寻找海相油气藏开辟了新的方向。     

大地电磁（MT）测深在镇巴地区的应用

以镇巴地区为例,对大地电磁（MT）法的应用进行了研究。在测区加密测线进行详细勘探,有选择性地进行电磁阵列剖面法勘探,以提高勘探精度;从物探和石油勘探的要求方面,可在有利区段布置地震工作量,为今后的勘探提供更有利的资料。     

基于差分进化的大地电磁反演

针对大地电磁线性迭代反演依赖初始模型,易陷入局部最优解的特点,设计一种基于差异进化的非线性反演方法.利用该方法对大地电磁一维层状介质G、H、HA型地电模型进行反演研究,在无噪声情况下反演结果和模型一致;在加入10%和20%噪声后,反演仍取得良好效果.数值实验结果表明,该反演方法不依赖于初始模型,具有较好的全局优化能力和抗噪声能力,能有效反演大地电磁数据.     

高频大地电磁测深在岩溶地区地下水探测中的应用研究

规划中的某水电站位于碳酸盐岩地区,库区碳酸盐岩类岩石分布面积占总面积的80%以上,岩溶发育,水文地质条件复杂,岩溶渗漏是制约电站能否兴建的关键问题。为了探测其地下水和隐伏岩溶的空间分布情况,应用EH4大地电磁测深系统进行了勘察工作,圈定了10个岩溶和3条断裂,获得了库区的地下水和岩溶的空间分布形态。基本查明了电站水库溶渗漏问题,为电站兴建提供了依据。     

大地电磁测深在地热勘查中的应用研究

大地电磁测深法(AMT)作为一种传统的频率域测深法,在地热调查中应用广泛。本文基于大地电磁测深和静电α卡测量两种物探手段,对陕北某工区进行地热勘查研究,基于大地电磁测深资料,以石炭系-侏罗系碎屑岩裂隙地热水为重点,通过反演地电模型,结合地质、物性等资料,推测地层的空间展布形态、构造特征以及富水状态,研究结果显示：勘查区地层在横向上的展布比较平稳,地质构造较简单,电性层分布情况较明显。推断测区有两层含水层,上层为侏罗系地层含水层,取水深度约为200 m;下层为三叠系地层含水层,埋深在1 000～1 800 m左右,可作为取用地下水的主要层位。利用勘查成果可在测区拟定钻孔深度为1 800 m,确定合理取水段为上层侏罗系含水层和下层三叠系含水层。研究结论证明大地电磁测深在该地区具有较好的勘查效果。     

大地电磁资料的分形特征

分形理论是研究一类无规则、非线性但具有自相似性的无序系统。这个无序系统的维数一般是分数。分数维的大小可以反映系统的复杂性，揭示系统的本质规律。本文利用功率谱分析法来揭示大地电磁资料的分形特征，并简单分析分数维在大地电磁中的地质意义。发现当地下电性分布均匀时，电、磁场分量的自功率谱都服从对数坐标轴上的线性分布；而遇到电性不均匀体时，功率谱的线性发生畸变。     

基于电阻率测井曲线的大地电磁测深标定

大地电磁测深曲线畸变的校正是大地电磁勘探中的重要问题。通过在D盆地的电阻率测井曲线与大地电磁测深平移方式校正前后的反演测深曲线相比较,构造变换函数,实现了测井曲线对大地电磁测深曲线的标定。经过该技术改进的大地电磁反演结果与验证钻孔极为吻合,结合钻井、地震、重力、磁法资料进行综合分析,有效地揭示了D盆地的构造特征。