基于各向异性扩散的ROBUST阻抗估计方法

本文通过分析各向异性扩散(Anisotropic Diffusion AD)在信号的去噪与增强中对特征的保护特性,及各向异性扩散与Robust估计之间的关系,把各向异性扩散引入到阻抗估计中,提出了基于各向异性扩散的Robust阻抗估计方法(ADR).模拟结果表明该方法对噪声或"飞点"具有明显的压制作用,与最小二乘法(LS)及常规的Robust估计方法相比具有更好的稳定性和精度.当噪声方差从0增加到0.8,ADR估计的相对误差最小为4.0%,最大仅为4.9%,误差均值为4.5%;Robust估计相对误差最小4.1%,最大6.2%,平均为4.9%,LS方法平均相对误差则达到18.4%.Robust估计收敛过程受阈值的影响较大,ADR收敛速度虽然受到扩散步长与阈值的影响,但收敛值与阈值选择无关.这在实际应用中有着重要意义.     

大地电磁阻抗张量正则分解的地质含义分析

由于常规的张量旋转分析方法的局限性，在处理三维阻抗问题时不能得到令人满意的结果.最新发展的三维阻抗张量的正则分解方法由于不需约束条件，可以自然的从三维阻抗张量中提取完整的参数体系，因而具有很好的应用前景.本文对正则分解的方法从理论上进行了分析和证明，对原有参数计算公式做适当的修改，将正则分解与坐标旋转结合起来，分析二者之间的联系与区别，并探讨参数的地质含义.     

基于字典学习的音频大地电磁数据处理

音频大地电磁（Audio Magnetotelluric,AMT）信号常常受到持续性人文噪声影响,这类噪声使用远参考法和Robust阻抗估计等常规方法往往效果不佳.为此,本文从噪声的规律与特征出发,提出一种新的AMT数据处理方法.首先通过字典学习方法从观测数据中自主学习到人文噪声的特征结构,构建冗余字典,然后利用学习到的冗余字典,分离出AMT数据中的人文噪声.为验证方法的有效性,首先进行了合成数据的仿真试验,然后在四川凉山进行了针对性的野外试验研究,最后将本文方法应用于庐枞矿集区实测数据的处理.结果表明,本文方法能够快速、准确地分离出AMT信号中的人文干扰,保留有用信号,显著改善AMT数据质量.     

大地电磁阻抗张量不变量及其Mohr圆分析

论述了Ｍｏｈｒ圆及其在大地电磁阻抗张量分析中的应用。并指出，大地电磁阻抗张量不变量由于提供信息的多样性和稳定性，在应用中具有独特的优点，而Ｍｏｈｒ圆又将各种大地电磁阻抗张量不变量有机地联系在一起，使其成为分析研究大地电磁阻抗张量性质的重要图示工具，能直观、清晰、简便地给出构造维数、二维偏离度、各向异性等重要信息，可用来研究测区电性结构沿纵向和横向的变化特征     

利用地磁台站数据和站间传递函数估算长周期大地电磁测深的本地阻抗

大地电磁测深的有效信号为天然电磁场,容易受到人文电磁噪声干扰,如何提高大地电磁资料的信噪比,已经成为制约大地电磁应用和发展的一个重要因素.本文利用地磁台站数据,首先将地磁台站数据转化为长周期大地电磁测深所采集的磁场数据格式,利用远参考方法估算长周期大地电磁测点与地磁台站之间的站间传递函数,包括长周期大地电磁测点电场与地磁台站水平磁场之间的拟阻抗,以及长周期大地电磁测点水平磁场与地磁台站水平磁场之间的水平磁场传递函数,将拟阻抗与水平磁场传递函数相乘便可以得到长周期大地电磁测点本地阻抗的无偏估计.实测数据处理结果表明,该方法可以提高本地阻抗估算的数据质量,减小阻抗估算误差.     

基于数据驱动和反演策略的时空域随机噪声衰减方法（英文）

常规的时间-空间域和频率-空间域预测滤波方法假设地震记录由地震信号和随机噪声两部分构成,即所谓的加噪声模型,但是,在对随机噪声进行估算时,又假设随机噪声可以通过预测误差滤波器由地震记录中进行预测,即所谓的源噪声模型。这种前后不一致的噪声模型降低了该类方法的去噪能力和保幅性能。为此,本文提出了一种基于反演的时空域随机噪声衰减方法。它首先从地震数据中估算预测滤波算子,该算子表征了地震信号的可预测性,自适应地描述了地震信号的空间结构。在得到预测误差算子之后,将该算子作为正则化约束引入到地震信号反演系统,由含有随机噪声的地震数据直接反演地震信号。不同于常规随机噪声衰减方法,该方法将随机噪声衰减问题归结为正则化约束下的地震信号反演问题,克服了常规方法噪声模型的不一致性问题。我们采用模型数据和实际数据进行了实验分析,并与常规方法进行了效果对比。实验结果表明:与常规方法相比,本文方法在噪声压制的同时,没有对有效信号产生明显伤害,具有更好的振幅保持能力。     

各向同性介质弹性阻抗的张量表示

作为声波阻抗的广义形式,当前地震勘探领域所应用的弹性阻抗描述了在地震纵波非垂直入射的情况下地层对反射纵波的阻抗特征,因此能够反映地层的横波速度信息.但是,根据其理论公式的推导,传统的弹性阻抗实质是反射波的一个衍生标量属性,且存在诸如弱阻抗差、小入射角和相邻地层纵/横波速度比恒定等假设条件.因此在相应的反射系数重构、地震反演与解释过程中不可避免地存在误差.通过分析各向同性弹性介质中速度场与应力场之间的关系,给出了弹性阻抗张量的精确公式表征.弹性阻抗张量能够表示每个应力分量与速度分量间的关系,因此完备地描述了介质的弹性力学特性.文章通过理论模型和实际数据应用证明了导出的弹性阻抗张量表达式较经典的弹性阻抗公式有更高的精度和适用范围.     

大地电磁数据处理——分析一例

同时在一点或多点采集大地电磁数据可以用多种不同方法进行处理。这些方法试图消除或抑制噪声对数据道的影响。欲求的结果是对随频率、位置而变的阻抗张量准确、无偏压和有复验性的估计。在这一例分析中,我们对采样间隔为5s的大地电磁数据集进行研究,用单点法(SS)和远参考场(RR)方法来估计阻抗张量Z。两个阻抗张量Z的有偏压的SS估计用于比较五种以相干为基础的验收判据的特性。可以证明预测区域场间相干的RR法能用于选择数据窗,同时为一给定的RR估计的可靠性提供必要的评价。表明了一个RR估算的变化主要依赖于区域信噪比(正如预测区域相干所监测到的),而很少依赖于数据窗的数目,只要相干性在一个适当的门限之上。对我们所取得的数据来说,虽然用远电场获得的阻抗张量Z的估值并不十分准确,但它预测的相干性在选择低噪声数据窗方面与用远磁场获得的Z同样有效。我们研究了SS和RR预测相干性之间的关系,RR估计是用电场和磁场得到的。这就提出了一种使用远电场的混合选择技术。     

基于两点磁梯度张量的磁性目标在线定位方法

利用磁梯度张量反演磁性目标参数的方法广泛应用于是磁性目标定位,本文提出了一种通过测量两点磁梯度张量对磁性目标进行在线定位的方法.首先利用磁矩指向相同的原则从张量方程的解中得到目标方向,其次利用参数之间的线性关系解算出目标距离,最后利用两点磁感应强度之差,结合Levenberg-Marquardt优化算法对距离做进一步修正.基于所设计的两点张量测量阵列的仿真实验表明:(1)在相同条件下,本文方法定位成功率为64.24%,而2015年吕俊伟改进的STAR方法为59.85%;(2)仪器测量噪声强度达到某一阈值时,一定区域内定位成功率随噪声强度的增加迅速下降;(3)优化算法迭代次数上限取10次即可;(4)其他条件不变时,随着基线长度的增加,定位成功率先升高后降低.     

大地电磁资料精细处理和二维反演解释技术研究(一)——阻抗张量分解与构造维性分析

本文对大地电磁观测阻抗实施一种数学变换--"共轭阻抗变换",发现转换后的观测阻抗和区域阻抗之间存在特定的关系,这种特定关系不受电场局部畸变的影响,而且同样不需要关于地下区域结构维性的假设,在区域结构是三维的情况下也是成立的.对转换后的观测阻抗采用已有的Swift旋转方法即可求得区域主轴方位角,然后采用最优化方法求取区域阻抗相位、振幅以及畸变因子.同时根据转换后的观测阻抗重新定义了不受电场局部畸变影响的构造维性参数.采用合成理论数据验证了新算法的正确性,和Swift、Bahr、GB、相位张量、WAL方法进行了对比分析,并将新方法应用于实测资料的解释,发展了一套消除局部畸变和进行构造维性分析的MT精细资料处理技术.进一步的工作是将新算法推广到多点多频,并采用最优化技术分解,发展一种稳定性好、多测点多频点的阻抗张量分解技术.     

坑（井）-地电阻率成像技术数据处理方法研究

开发坑（井）一地电阻率成像技术数据处理软件包,对分布式地面一坑道电磁信号接收仪记录的时间序列进行分析处理,最终得到相应的视电阻率和相位参数。实际资料处理结果表明,在远区情况下,需考虑信噪比水平,选择合适的计算方法。当信噪比很低或较高时,可选择根据卡尼亚电阻率定义式直接比值的方法,该方法计算简便、效率高;当信噪比一般时,采用最小二乘或Robust等估算方法,能在一定程度上改善数据处理质量。     

电磁勘探数据粗大误差处理的一种新方法

由于存在各种地电干扰,电磁法勘探采集到的原始电场数据中往往包含粗大误差.电磁法勘探中信号量的测量与传统的精密测量在误差来源与特点、测量值分布等方面均存在较大差异.经试验,对电磁勘探采集到的原始电场数据采用传统的莱伊达、格拉布斯、狄克逊等准则进行粗大误差的自动判别和剔除,处理效果不好;采用Robust估计和中值滤波方法,也不能达到满意的效果;采用手工方式挑拣剔除粗大误差,处理效率太低,均不能满足电磁勘探数据预处理的要求.作者提出了一种自适应双向均方差阈值法实现电磁勘探数据粗大误差的自动判别和剔除,此方法对采集到的原始电场数据样本进行排序后,采用迭代或递归的方式,每次均以中点为界分别计算前后两部分数据的均方差,将较大的一个与预先设置的均方差阈值进行比较,若其大于阈值,则判断粗大误差存在于相应的一端,进而剔除相应端端点位置的数据点;若前后均方差值都小于阈值或样本数量小于3个时算法结束.此方法具有自适应优化、阈值参数化控制、适应小样本数据以及计算简单效率高等特点.大量实验结果表明:在选取均方差阈值在30至90范围内时(经验值),能够有效地剔除电磁勘探原始电场数据中的粗大误差,保留最可信数据.目前已在多个实际勘探生产项目中应用此方法处理粗大误差,取得了令人满意的处理效果.     

地震记录小波域高阶相关叠加技术

水平叠加技术能够有效地压制随机噪声和多次波,但是对于由于相邻道的噪声表现出相关性和一致性而产生的某些相干干扰,常规的叠加技术容易产生假的同相轴,难以取得较高的信噪比.基于小波理论和高阶统计理论本文提出了小波域高阶相关叠加技术(HOCS),其基本原理是将经动静校正的CMP道集变换到小波域,然后在小波域求取高阶相关系数,进而加权叠加.数值实验和实际资料计算的结果表明,此方法比常规叠加更能够有效地提高信噪比,剔除常规加权叠加无法抑制的某些相关噪声.     

针对深层流体识别的两项弹性阻抗反演与Russell流体因子直接估算方法研究

Russell流体因子是判识深层储层含流体特征的敏感指示参数.针对深层地震资料缺失大角度入射信息以及信噪比普遍较低的特点,开展了基于贝叶斯理论框架的两项弹性阻抗反演与Russell流体因子直接估算方法研究.首先,在饱和孔隙弹性介质理论的指导下,推导了包含Russell流体因子和纵波阻抗参数的两项反射系数近似公式,并且进一步得到了新的两项弹性阻抗方程.其次通过模型的近似精度分析,验证了新弹性阻抗方程满足小角度近似精度要求.最后提出了贝叶斯弹性阻抗反演和Russell流体因子的直接估算方法,通过模型试算表明直接估算方法不仅充分利用了弹性阻抗反演的高抗噪性与实用性,并且有效的避免了间接累计误差对流体因子计算精度的影响,实际应用则进一步验证了直接估算的Russell流体因子可以提高深层储层流体识别的可靠性.     

音频大地电磁法强干扰压制试验研究

压制非相关噪声已经有多种比较成熟的技术方法,如多次叠加、远参考、Robust阻抗估计等,但这些方法对压制矿集区存在的强电磁噪声(通常属于相关噪声)基本没有效果.本文在前期提出的针对矿集区大地电磁强噪声压制的数学形态滤波基础上,开展了音频大地电磁法强干扰压制的试验研究.在四川西昌某AMT测点附近,布置了大功率电磁发送站,通过接地导线向地下供20A的方波电流,同时在供电期和间歇期用凤凰公司MTU-5A仪器观测4个水平分量的电磁场.在室内采用数学形态滤波和阈值法相结合的手段在时间域对含有人工源强干扰的电磁场数据进行处理,以视电阻率对比、频谱和极化方向等参数对处理效果进行评价.结果表明:结构元素恰当的数学形态滤波可以对人工源强干扰进行识别、去除,阈值法则可以消除形态滤波后的脉冲干扰,二者结合可以有效地压制AMT中的强干扰噪声,提高数据可靠性.本文结果对AMT实际资料处理具有重要的实用和参考价值.     

长白山天池火山区电性结构和岩浆系统

在长白山火山区及其附近 ,沿 5条伞状测线和 1条北西向测线进行了 6 1个大地电磁测深点的观测。用Robust等方法对观测资料进行了处理 ;应用阻抗张量分解方法消除了局部不均匀体的影响 ;计算了反映地下横向不均匀性的地磁感应矢量。利用RRI二维自动反演等技术对资料进行了解释。结果表明 :在近地表存在低阻体 ,并分别与长白山天池水体、聚龙泉温泉、锦江温泉及长白山山门附近的地下水相对应。在长白山天池及其以北和以东地区 ,约 12km深处存在电阻率很低的地质体 ,电阻率为 10到几十Ω·m ,可能是地壳岩浆囊。在测区范围内 ,地壳电性结构在南北方向存在着明显的横向变化 ,而东西方向相对均匀 ,变化比较平缓     

地震方法确定活动断裂上断点的影响因素分析

中国不少城市位于较厚的第四纪松散沉积物覆盖区,在这些松散层内,发育了许多具有相当规模的隐伏断裂,用地震方法能够探测到它们的存在。但用地震方法探测到的这些隐伏断裂的上断点是否代表了真正意义的断裂上断点?文中在讨论地震记录分辨率的基础上,探讨了影响地震勘探效果的记录信噪比、地质构造条件以及资料处理和解释方法:为提高地震记录的信噪比和分辨率,需要采取相应的技术措施,如在数据采集过程中,使敷设的地震剖面垂直断裂走向,在保证地震记录具有较高信噪比的条件下,采用合适的覆盖次数和小道间距接收的工作方法有助于获取更浅波阻抗界面的反射波;在数据处理和解释的过程中,准确求取反射波的速度,采用一些提高地震记录分辨率和信噪比的处理技术,摒弃一些混波处理手段,有助于改善利用地震方法探测隐伏断裂上断点的效果。而对于没有波阻抗差异的地层界面,包括隐伏断裂已经错断的那些地层界面,地震方法则难以对其进行探测。即使地震方法探测到的不一定是真正意义上的隐伏断层上断点,其结果依然可为今后钻孔剖面位置的布设、钻孔深度的设计以及断层活动性的判定提供科学依据。     

GPS无线电掩星后向传播方法

在大气多路径传播条件下,讨论了两种无线电信号的反演方法:几何光学方法和后向传播方法.当大气存在多路径效应时,采用几何光学方法反演大气参数会引入较大误差.后向传播方法将无线电信号从多路径区域反推至单路径区域,减少了大气多路径效应的影响.为了比较不同的反演方法,利用多相位屏模型,数值模拟了大气多路径条件下无线电信号在大气中...     

地壳形变分析的抗差最小二乘配置迭代解法

利用最小二乘配置进行地壳形变分析,其结果的合理性关键在于经验协方差函数的拟合.考虑到观测数据存在粗差的情况,提出基于观测值中位数初值的抗差最小二乘配置方法和基于中位参数法的抗差最小二乘配置方法.两种方法首先分别利用观测值中位数给出观测值初始权阵以及利用中位参数法给出最小二乘配置初始解,然后均在给定协方差函数参数初始值的情况下,应用合适的等价权进行抗差估计并通过迭代计算,最终获得稳健的协方差函数参数估值及最小二乘配置解.利用本文提出的两种方法以及传统方法分别对庐山地震的GPS垂直位移数据和意大利L'Aquila地震的InSAR同震位移数据进行处理分析.结果表明:相对传统方法,基于观测值中位数初值的抗差最小二乘配置方法效果更好,更具稳健性.