一种新的处理CSAMT资料的方法技术

一种新的处理CSAMT资料的方法不改变现有CSAMT的工作方法技术，不增加投入，仅从现有的CSAMT采集的数据中，提取出电场分量幅值数据，开发一种对电场分量幅值数据直接进行一维反演的算法，丰富现有CSAMT资料的处理手段。

A New Method of Processing CSAMT Data

A new method of processing CSAMT data does not change the existing CSAMT working method and technology, and does not increase input. It extracts the amplitude data of electric field component from the existing CSAMT data, develops an algorithm of direct one-dimensional inversion of electric field component amplitude data, and enriches the processing means of existing CSAMT data.

【技术实现步骤摘要】
一种新的处理CSAMT资料的方法
本专利技术涉及矿产资源勘查领域，具体为一种新的处理CSAMT资料的方法。
技术介绍
CSAMT法是可控源音频大地电磁法的简称，该方法是由D.W.Strangway和MyronGoldstein于20世纪70年代提出的一种地球物理勘探方法。该方法使用接地导线或不接地回线作为场源，在波区测量相互正交的电磁场分量，计算卡尼亚视电阻率。CSAMT法使用人工场源，克服了AMT法场源的随机性的缺点，在信号强度、工作效率和工作精度上都比AMT有了很大的提高。该方法自提出至今，在矿产、水文和环境勘查中得到了广泛的应用，并取得了很好的勘查效果。但是，CSAMT法也有它固有的缺点：其采用人工场源，但仍按照AMT的方法进行解释，很容易进入过渡区和近区，不满足波区条件，带来了解释上的误差。为了解决CSAMT过渡区和近区的问题，Duroux提出了MELOS方法，这种方法只测量一个电分量或一个磁分量来计算视电阻率，突破了远区的限制，把观测区域扩大到了中区。我国的何继善院士提出了广域电磁法（2010），认为只测量一个电或磁分量并不会减少获得的地下电性信息，基于此，他研发了广域电磁法，并同时好研制了特定的仪器设备。闫述、薛国强、邱卫忠等人也提出了CSAMT单分量数据解释方法（2017）；因此，利用CSAMT的电场幅值这个但分量进行处理解释，是可行的。本专利技术所提出的一种基于现有仪器和方法技术的新的数据处理方法，针对现有仪器设备的CSAMT电场分量幅值数据直接进行一维反演的算法，可以丰富现有的CSAMT资料的处理手段。
技术实现思路
由于国内大部分的地质勘查科研和生产单位，目前都能进行CSAMT勘查工作，本专利技术不改变现有CSAMT的工作方法技术，不增加投入，仅从现有的CSAMT采集的数据中，提取出电场分量幅值数据，开发一种对电场分量幅值数据直接进行一维反演的方法技术，丰富现有CSAMT资料的处理手段；本专利技术所解决的技术问题在于提供一种新的处理CSAMT资料的方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。在CSAMT的电场和磁场分量的数学表达式中，电场幅值的表达式是包含有地下介质的电阻率信息的，因此从理论上来讲，从电场幅值信息中直接反演得到地下介质的电阻率信息是可行的。1、确定电偶源一维层状介质CSAMT电场分量数学表达式：式中：表示与源同方向的水平电场分量，为偶极源的电偶极矩，，为供电电流，为电偶极长度，为自由空间磁导率，为角频率，，，为第一层电阻率，为电偶源中点到接收点的矢径和电偶源方向的夹角，为收发距，和分别为零阶和一阶贝塞尔函数，和分别为联系各层电性的函数。2、确定基于光滑模型约束的总目标函数：式中：为总目标函数，为模型水平粗糙度，为模型横向粗糙度矩阵，定义为模型参数的一阶导数，为正则化因子，为期望的拟合差，为数据残差，为模型修改量，为Ex对电导率一阶偏导数矩阵，为数据加权矩阵。3、对模型参数进行约束：对模型进行分层剖分，假设模型有M层，测量得到的CSAMT单分量电场幅值数据个数为N个，为了有效地减少多解性和确保参数的非负性，取：式中：为实测Ex数据，为模型正演响应数据，为模型第层的预测的电导率值，为第层的当前电导率值，为第个观测数据的标准差。4、求偏导数矩阵：偏导数矩阵的求解使用差商的方法，即：5、对总目标函数求极小，并对初始模型进行修改迭代反演得到反演结果：得到：解上述方程组，得到，对初始模型进行修改迭代反演得到反演结果。6、应用过程利用上述算法，通过计算机编程，形成程序或者软件，对理论模型和实际数据进行一维反演计算的测试，得到了较好的应用效果，表明本专利技术所研究的算法是可行的。（1）理论模型计算设计了两个理论层状模型，它们的电性参数如表1所示。表1理论模型电性参数表使用本专利技术的反演算法对上述两个理论模型进行反演，附图1和附图2分别为G型和H型模型的反演结果。图中，色实线为理论模型，黑色实线为反演得到的结果。从两个理论模型的反演结果来看，基本真实地还原了模型的电性参数，表明本专利技术所研发的基于电场幅值一维反演算法是正确和可行的。（2）实际应用1.利用现有的加拿大凤凰公司的V8仪器，完全按照常规的CSAMT的工作方法在安徽省繁昌县进行了工作。实际工作时，采用标量工作装置，点距为100m，收发距为9km，工作频率为9600-1Hz。2.利用上述V8仪器和标量工作装置取得CSAMT数据之后，从原始数据中仅提取出电场幅值数据，利用上述本专利技术的步骤1-5，对电场幅值数据进行一维反演，得到电阻率数据3.将反演得到的电阻率数据，根据实际的电线距和比例尺要求，利用计算机软件形成等值线图，为电场幅值电阻率剖面图，见附图3。4.结合实际的地质情况及其他资料，对电场幅值电阻率剖面图进行地质解释，划分地质构造，见附图4。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术不改变现有CSAMT的工作方法技术，不增加投入，仅从现有的CSAMT采集的数据中，提取出电场分量幅值数据，开发一种对电场分量幅值数据直接进行一维反演的算法，丰富现有CSAMT资料的处理手段。附图说明图1为本专利技术G模型反演结果图。图2为本专利技术H型模型反演结果图。图3为本专利技术电场幅值电阻率剖面图。图4为本专利技术综合解释剖面图。具体实施方式以下将结合实施例和附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本专利技术的目的、特征和效果，显然，所描述的实施例只是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本专利技术的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的的其他实施例，均属于本专利技术保护的范围，另外，专利中设计到的所有联接/连接关系，并非单指构建直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少所有联接辅件，来组成更有的联接结构，为了使本专利技术的实现技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本专利技术。如图所示，在CSAMT的电场和磁场分量的数学表达式中，电场幅值的表达式是包含有地下介质的电阻率信息的，因此从理论上来讲，从电场幅值信息中直接反演得到地下介质的电阻率信息是可行的。1、确定电偶源一维层状介质CSAMT电场分量数学表达式：式中：表示与源同方向的水平电场分量，为偶极源的电偶极矩，，为供电电流，为电偶极长度，为自由空间磁导率，为角频率，，，为第一层电阻率，为电偶源中点到接收点的矢径和电偶源方向的夹角，为收发距，和分别为零阶和一阶贝塞尔函数，和分别为联系各层电性的函数。2、确定基于光滑模型约束的总目标函数：式中：为总目标函数，为模型水平粗糙度，为模型横向粗糙度矩阵，定义为模型参数的一阶导数，为正则化因子，为期望的拟合差，为数据残差，为模型修改量，为Ex对电导率一阶偏导数矩阵，为数据加权矩阵。3、对模型参数进行约束：对模型进行分层剖分，假设模型有M层，测量得到的CSAMT单分量电场幅值数据个数为N个，为了有效地减少多解性和确保参数的非负性，取：式中：为实测Ex数据，为模型正演响应数据，为模型第层的预测的电导率值，为第层的当前电导率值，为第个观测数据的标准差。4、求偏导数矩阵：偏导数矩阵的求解使用差商的方法，即：5、对总目标函数求极小，并对初始模型进行修改迭代反演得到反演结果：得到：解上述方程组，得到，对初始模型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新的处理CSAMT资料的方法，其特征在于：包括：在CSAMT的电场和磁场分量的数学表达式中，电场幅值的表达式是包含有地下介质的电阻率信息的：确定电偶源一维层状介质CSAMT电场分量数学表达式：

【技术特征摘要】
1.一种新的处理CSAMT资料的方法，其特征在于：包括：在CSAMT的电场和磁场分量的数学表达式中，电场幅值的表达式是包含有地下介质的电阻率信息的：确定电偶源一维层状介质CSAMT电场分量数学表达式：式中：表示与源同方向的水平电场分量，为偶极源的电偶极矩，，为供电电流，为电偶极长度，为自由空间磁导率，为角频率，，，为第一层电阻率，为电偶源中点到接收点的矢径和电偶源方向的夹角，为收发距，和分别为零阶和一阶贝塞尔函数，和分别为联系各层电性的函数。2.根据权利要求1所述的一种新的处理CSAMT资料的方法其特征在于：确定基于光滑模型约束的总目标函数：式中：为总目标函数，为模型水平粗糙度，为模型横向粗糙度矩阵，定义为模型参数的一阶导数，为正则化因子，为期望的拟合差，为数据残差，为模型修改量，为...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁杏，
申请(专利权)人：鲁杏，
类型：发明
国别省市：江苏,32