瞬变电磁采样函数优化法降噪技术

常用的双极性同步采样方法对瞬变电磁系统的观测噪声具有一定的抑制作用,但在实际工作中其噪声抑制能力仍显不足.本文在双极性同步采样方法基础上提出一种优化方法,以提升瞬变电磁系统的噪声抑制能力,即：通过对取样道加高斯窗函数的方式,赋予取样道内各采样点合适的累加权重,提升系统对取样道内高频噪声的抑制能力;使用高斯窗函数与梳状滤波器构造复合窗函数,通过对包含所有叠加周期的完整观测序列加复合窗函数的形式优化各周期的叠加权重,提升系统对实际工频噪声的抑制能力.对优化前后不同采样函数的谱特性及野外实测数据的处理效果进行比较,结果表明本文提出的方法较传统双极性同步采样方法具有更强的噪声抑制能力.

     

大回线源内三维地形对电磁响应影响研究

我国地质地形条件复杂多样,地形效应研究与影响校正是电磁勘探数据处理与解释中的重要问题,忽略地形影响将造成数据解释的较大误差.为了避免复杂的地形效应,实际勘探中尽量将发射源与接收点布置在地形平缓处,但源内仍然可能存在水坑、空洞等小型地形对电磁响应造成一定影响.本文基于有限元法实现了频域、时间域电磁法三维数值模拟,构建了大回线源内含凹陷地形的多种勘探场景,分析了地形尺寸、填充介质变化对电磁响应的影响规律.文中通过与均匀半空间解析解、前人的块状高导体模型的数值结果对比,验证了基于有限元法的频域、时域电磁法三维正演的正确性和精度.在矩形回线源内构造了不同尺寸的凹陷区域,将凹陷区域填充空气、雨水介质模拟空洞和水坑,以均匀半空间响应为参考,定量考察了空洞、水坑对电磁响应的影响程度.研究表明,回线源内地形对电磁响应的影响主要反映在较高频段和时间域早期,水坑对电磁响应的影响显著高于空洞,在实际勘探中,应尽量避开水坑,而存在较小空洞时,可忽略地形效应.     

地面瞬变电磁勘探中源外地形的影响

起伏地形为中国矿产资源的发现和勘查造成了极大困难,为了避免复杂的地形效应,在地面瞬变电磁勘探中尽量将发射源与接收点布置在地形平缓处,但源外起伏地形的影响仍然存在。目前,对地形影响的分析大多从测道曲线图或者视电阻率断面图进行定性判断,较少从整个观测时间段内量化评估地形影响的程度。基于有限元法实现了带地形条件下矩形回线源的瞬变电磁三维正演,在源外构造了山脊、山谷地形,将地形与发射源的距离、大地电导率、异常体电导率作为变化参数,给出了整个观测时间段内在不同接收点处地形造成的相对误差分布,从而分析了源外地形对电磁响应的影响规律。结果表明：源外地形对电磁响应的影响主要集中在某个时间段内,随着与发射源距离增大,地形作用减弱,受影响区域也推移到较晚期时间段上;随着大地电导率增大,地形主要影响区域会推移到较晚期时间上,但受影响程度基本一致;相同几何尺寸的山谷地形比山脊地形对电磁响应的影响更大;地形、异常体对电磁响应的影响可以分离,如果异常体产生的二次场比较强,地形效应的影响相对较小,可以忽略地形影响。研究结果为地面瞬变电磁勘探中地形效应的识别与后期处理解释提供了理论依据。     

基于瞬变电磁矩变换的快速三维反演方法

瞬变电磁法的严格三维反演计算复杂、占用资源多,在普通计算机上难以实现.本文引入瞬变电磁矩变换的概念,提出一种快速三维反演方法.该方法基于阻性限制（resistive limit）特性,建立包含异常体的三维大地的一阶矩响应正演算法,根据不同约束条件,选择优化的最速下降法实现瞬变电磁快速三维反演.文中通过含异常体的三维大地正演一阶矩与仿真数据一阶矩的对比,验证了快速三维正演算法的有效性,之后在不同约束条件下,利用优化的最速下降法实现了对含噪声的仿真瞬变电磁数据的快速三维反演.结果表明,该方法能够在普通计算机上短时间内较为准确地反演出地下异常体的体积和位置,在瞬变电磁数据的实时解释工作中具有良好的应用前景.     

不同模型约束的SOTEM稳定性反演

短偏移距瞬变电磁法（简称SOTEM）理论上探测精度较高,但由于地下电性结构复杂多样,目前所采用的单一模型约束反演策略具有局限性.本文提出了一种不同模型约束的SOTEM稳定性反演方案,能够快速获得具有光滑型、聚焦型、突变型结构特点的反演结果.该方案引入了光滑泛函、总变分泛函、最小梯度支撑泛函进行不同正则化,将不同稳定泛函重新构造,在统一反演框架下获得不同模型约束反演问题的解,并对正演、迭代过程、雅可比矩阵计算、正则化参数设置等多个细节进行了优化,以提高SOTEM反演的稳定性和效率.通过不同地电模型的大量样本,考察了本文所提的多种优化方案对反演的稳定性和效率的提升效果,对比了采用不同模型约束进行正则化的反演效果,从而验证了所提SOTEM反演方案的稳定性与快速有效性.