三维频率域可控源电磁的正演方法、系统技术方案

本申请提供一种三维频率域可控源电磁的正演方法、系统、存储介质及电子设备，方法包括：确定模拟区域并将模拟区域剖分为多个单元；获取每个单元的电导率张量和磁导率张量；确定出模拟区域内的一次场电场；根据模拟区域内的一次场电场及电导率张量和磁导率张量，确定出模拟区域内的二次场电场；进一步确定出模拟区域的电场和磁场；并由此确定出模拟区域内地表处的视电阻率及相位。通过在三维频率域可控源电磁的正演方法中考虑电导率和磁导率的各向异性，可以定量地分析电导率与磁导率各向异性对三维频率域可控源电磁响应的影响，这有利于更加准确地了解和分析实际中复杂的地质结构的电磁响应，因此适用于更多类型的地质结构，应用领域也更加广阔。

Forward modeling method and system of controllable source electromagnetic in three-dimensional frequency domain

【技术实现步骤摘要】
三维频率域可控源电磁的正演方法、系统
本申请涉及勘探地球物理领域，具体而言，涉及一种三维频率域可控源电磁的正演方法、系统、存储介质及电子设备。
技术介绍
频率域可控源电磁法是一类非常重要的地球物理方法，具有横向分辨能力强、工作效率高及信噪比高等优点，目前被广泛应用于矿产资源勘查、油气勘探及工程勘察等领域。在实际的勘查中，通常对观测数据进行数据模拟，以确定地下介质的电性结构。但目前的正演方法及正演系统的应用范围有限，而基于现有的正演系统对具有复杂电磁响应的地下介质进行的反演，难以有效地应用在更复杂的环境中。
技术实现思路
本申请实施例的目的在于提供一种三维频率域可控源电磁的正演方法、系统、存储介质及电子设备，以使基于频率域可控源电磁法的正演方法和正演系统应用于更复杂的环境中。为了实现上述目的，本申请的实施例通过如下方式实现：第一方面，本申请的实施例提供一种三维频率域可控源电磁的正演方法，包括：确定模拟区域，所述模拟区域包括表征异常体的异常体区域及与所述异常体区域互补的周边区域，所述异常体区域内的电导率和磁导率不同于所述周边区域的电导率和磁导率；将所述模拟区域剖分为多个单元；获取每个单元的电导率张量和磁导率张量确定出模拟区域内的一次场电场，其中，所述一次场电场表示排除所述异常体时所述模拟区域的电场；根据每个单元的一次场电场、和确定出模拟区域内的二次场电场，其中，所述二次场电场为所述异常体产生的电场；根据模拟区域内的一次场电场和二次场电场，确定出所述模拟区域的电场和磁场；根据所述模拟区域的电场和磁场，确定出所述模拟区域内地表处的视电阻率及相位。通过在三维频率域可控源电磁的正演方法中考虑电导率和磁导率的各向异性，可以定量地分析电导率与磁导率各向异性对三维频率域可控源电磁响应的影响，这有利于更加准确地了解和分析实际中复杂的地质结构的电磁响应。并且，本方法也可以为三维频率域可控源电磁电导率与磁导率各向异性反演提供基础。以及，由于本方法同时考虑了电导率和磁导率的各向异性，适用于更多类型的地质结构，因此，可以在更复杂的环境中应用。结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述将所述模拟区域剖分为多个单元，包括：采用稀疏网格将所述异常体区域均匀剖分，以及，沿远离所述异常体的方向采用逐步增大的网格对所述周边区域进行剖分，以将所述模拟区域剖分为多个单元。通过这样的方式对模拟区域进行剖分，能尽可能减小异常体区域在模拟区域的外边界处的影响，甚至可以忽略不计。另外，采用稀疏网格配置方法，可以降低矩阵方程维度，节约求解过程花费的时间，从而提高效率。结合第一方面，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述获取每个单元的电导率张量和磁导率张量包括：获取所述模拟区域内每个单元的主轴各向异性坐标系中x”主轴方向的电导率σ1、y”’主轴方向的电导率σ2、z’主轴方向的电导率σ3，并获取三次欧拉旋转过程中每次旋转的角度αS、αD和αL，以及，获取所述模拟区域内每个单元的主轴各向异性坐标系中x”主轴方向的磁化率χ1、y”’主轴方向的磁化率χ2、z’主轴方向的磁化率χ3，并获取三次欧拉旋转过程中每次旋转的角度βS、βD和βL；根据每个单元的σ1、σ2、σ3、αS、αD和αL，确定出每个单元的以及，根据每个单元的χ1、χ2、χ3、βS、βD和βL，确定出每个单元的主轴各向异性坐标系可以体现电导率的各向异性和磁导率的各向异性，是实现将电导率和磁导率的各向异性考虑进正演方法中的基础。结合第一方面，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述根据模拟区域内的一次场电场、和确定出模拟区域内的二次场电场，包括：根据模拟区域内的一次场电场、和结合麦克斯韦方程组，确定所述模拟区域的电场积分方程；根据所述电场积分方程，确定出所述模拟区域的总体系数矩阵；根据预设的边界条件和所述总体系数矩阵，确定出所述模拟区域内的二次场电场。采用这种方式可以实现基于模拟区域内的一次场电场、和确定出模拟区域内的二次场电场，使得二次场电场中能够体现异常区域电导率和磁导率的各向异性。结合第一方面的第三种实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述根据模拟区域内的一次场电场、和结合麦克斯韦方程组，确定所述模拟区域的电场积分方程，包括：根据模拟区域内的一次场电场，确定出每个单元的电场双旋度方程；由根据每个单元的电场双旋度方程及和确定出的方程点乘电场强度的变分后对整个模拟区域积分，得到中间方程；利用矢量恒等式和散度定理，基于所述中间方程确定出所述模拟区域的电场积分方程。采用这种方式可以准确地得到对模拟区域积分的电场积分方程。结合第一方面的第三种实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，在每个单元为六面体时，电场赋在棱边上，所述根据所述电场积分方程，确定出所述模拟区域的总体系数矩阵，包括：根据所述电场积分方程，确定出每个单元的单元方程；根据每个单元的单元方程中包含的系数矩阵，确定出所述模拟区域的总体系数矩阵。采用这种方式，可以允许电场法向分量在电性不连续界面处突变，且考虑了电导率和磁导率的各向异性，更符合实际情况，从而使应用此正演方法具有更加广泛的应用范围和更高的准确性。结合第一方面，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述根据模拟区域内的一次场电场和二次场电场，确定出所述模拟区域的电场和磁场，包括：基于模拟区域内的一次场电场和二次场电场，确定出模拟区域内的电场；每条棱边上的磁场可根据该棱边及其邻近棱边上的电场确定出，其中，所述模拟区域内所有单元的电场和磁场的总体表示所述模拟区域的电场和磁场。第二方面，本申请的实施例提供一种三维频率域可控源电磁的正演系统，包括：区域确定单元，用于确定模拟区域，所述模拟区域包括表征异常体的异常体区域及与所述异常体区域互补的周边区域，所述异常体区域内的电导率和磁导率不同于所述周边区域的电导率和磁导率；区域剖分单元，用于将所述模拟区域剖分为多个单元；张量获取单元，用于获取每个单元的电导率张量和磁导率张量一次场确定单元，用于确定出模拟区域内的一次场电场，其中，所述一次场电场表示排除所述异常体时所述模拟区域的电场；二次场确定单元，用于根据模拟区域内的一次场电场、和确定出模拟区域内的二次场电场，其中，所述二次场电场为所述异常体产生的电场；正演处理单元，用于根据模拟取悦的一次场电场和二次场电场，确定出所述模拟区域的电场和磁场；以及，根据所述模拟区域的电场和磁场，确定出所述模拟区域内地表处的视电阻率及相位。第三方面，本申请的实施例提供一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行第一方面或第一方面的第一种至第六种可能的实现方式中任一所述的三维频率域可控源电磁的正演方法。第四方面，本申请的实施例提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储包括程序指令的信息，所述处理器用于控制程序指令的执行，所述程序指令被处理器加载并执行时实现第一方面或第一方面的第一种至第六种可能的实现方式中任一所述的三维频率域可控源电磁的正演方法的步骤。为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维频率域可控源电磁的正演方法，其特征在于，包括：确定模拟区域，所述模拟区域包括表征异常体的异常体区域及与所述异常体区域互补的周边区域，所述异常体区域内的电导率和磁导率不同于所述周边区域的电导率和磁导率；将所述模拟区域剖分为多个单元；获取每个单元的电导率张量

【技术特征摘要】
1.一种三维频率域可控源电磁的正演方法，其特征在于，包括：确定模拟区域，所述模拟区域包括表征异常体的异常体区域及与所述异常体区域互补的周边区域，所述异常体区域内的电导率和磁导率不同于所述周边区域的电导率和磁导率；将所述模拟区域剖分为多个单元；获取每个单元的电导率张量和磁导率张量确定出模拟区域内的一次场电场，其中，所述一次场表示排除所述异常体时所述模拟区域的电场；根据模拟区域内的一次场电场、和确定出模拟区域内的二次场电场，其中，所述二次场电场为所述异常体产生的电场；根据模拟区域内的一次场电场和二次场电场，确定出所述模拟区域的电场和磁场；根据所述模拟区域的电场和磁场，确定出所述模拟区域内地表处的视电阻率及相位。2.根据权利要求1所述的正演方法，其特征在于，所述将所述模拟区域剖分为多个单元，包括：采用稀疏网格将所述异常体区域均匀剖分，以及，沿远离所述异常体的方向采用逐步增大的网格对所述周边区域进行剖分，以将所述模拟区域剖分为多个单元。3.根据权利要求1所述的正演方法，其特征在于，所述获取每个单元的电导率张量和磁导率张量包括：获取所述模拟区域内每个单元的主轴各向异性坐标系中x”主轴方向的电导率σ1、y”’主轴方向的电导率σ2、z’主轴方向的电导率σ3，并获取三次欧拉旋转过程中每次旋转的角度αs、αD和αL，以及，获取所述模拟区域内每个单元的主轴各向异性坐标系中x”主轴方向的磁化率χ1、y″′主轴方向的磁化率χ2、z’主轴方向的磁化率χ3，并获取三次欧拉旋转过程中每次旋转的角度βS、βD和βL；根据每个单元的σ1、σ2、σ3、αS、αD和αL，确定出每个单元的以及，根据每个单元的χ1、χ2、χ3、βS、βD和βL，确定出每个单元的4.根据权利要求1所述的正演方法，其特征在于，所述根据模拟区域内的一次场电场、知确定出模拟区域内的二次场电场，包括：根据模拟区域内的一次场电场、和结合麦克斯韦方程组，确定所述模拟区域的电场积分方程；根据所述电场积分方程，确定出所述模拟区域的总体系数矩阵；根据预设的边界条件和所述总体系数矩阵，确定出所述模拟区域内的二次场电场。5.根据权利要求4所述的正演方法，其特征在于，所述根据模拟区域内的一次场电场、和结合麦克斯韦方程组，确定所述模拟区域的电场积分方程，包括：根据模拟区域内的一次场，确定出模...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖调杰，王赟，李红谊，景建恩，
申请(专利权)人：中国科学院地球化学研究所，
类型：发明
国别省市：贵州,52