大地电磁的正演方法、正演系统、存储介质及电子设备技术方案

本申请提供一种大地电磁的正演方法、正演系统、存储介质及电子设备，方法包括：确定计算区域，计算区域包括异常体区域；将计算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，其中，异常体区域内的电导率和磁导率与计算区域中除异常体区域之外的区域不同；进一步确定出计算区域的电场和磁场；从而确定出计算区域内地表处的视电阻率及相位。通过将电导率和磁导率的各向异性考虑进正演方法中，可以定量分析电导率与磁导率各向异性对大地电磁响应的影响，而应用该方法的正演系统与大地电磁实际的电磁响应情况更加吻合，能够为三维大地电磁电导率与磁导率各向异性反演提供基础，因而应用范围也能够更加广泛。

【技术实现步骤摘要】
大地电磁的正演方法、正演系统、存储介质及电子设备
本申请涉及勘探地球物理领域，例如涉及一种大地电磁的正演方法、正演系统、存储介质及电子设备。
技术介绍
大地电磁法作为一种重要的地球物理方法，在地球内部结构探测、矿产资源勘探、地下水资源寻找等方面有着广泛的应用。目前通常是通过反演，对大地电磁的观测数据不断地进行数据模拟，从而得到地下介质的电性结构。但基于现有的正演系统，在要求基于该正演系统进行的反演具有一定有效性的情况下，其应用范围相对狭窄。
技术实现思路
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种更接近实际情况的大地电磁的正演方法、正演系统、存储介质及电子设备，以使应用该正演方法的正演系统具有更宽广的应用范围。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大地电磁的正演方法，包括：确定计算区域，其中，所述计算区域中包括表征异常体的异常体区域；将所述计算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，其中，所述异常体区域内的电导率和磁导率与所述计算区域中除所述异常体区域之外区域的电导率和磁导率不同；根据每个单元的电导率张量和磁导率张量，确定出所述计算区域的电场和磁场；基于所述模拟体区域内每个单元的电场和磁场，确定出所述计算区域内地表处的视电阻率及相位。由于实际中的地质条件复杂，电磁响应复杂，通过将电导率和磁导率的各向异性考虑进正演方法中，可以定量地分析电导率与磁导率各向异性对大地电磁响应的影响，而应用该方法的正演系统与实际中各种地质条件下大地电磁的电磁响应情况更加吻合，从而对实际中各种地质情况的反映更加准确。并且，由于考虑了电导率和磁导率的各向异性，并为三维大地电磁电导率与磁导率各向异性反演提供基础，不要求地质构造的电磁响应基本符合磁导率张量的各向同性，因而应用范围也能够更加广泛。结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述将所述计算区域剖分为多个单元，包括：采用稀疏网格将所述计算区域剖分为多个单元，其中，所述异常体区域被均匀剖分，而自所述异常体区域向外采用逐步增大的网格对所述计算区域进行剖分。对异常体区域进行均匀剖分，而对自异常体区域向外的区域采用逐步增大的网格进行剖分，从而将整个计算区域剖分成多个单元，这样可以保证异常体区域在计算区域的外边界处的影响小到忽略不计，即能够尽可能消除误差。而采用稀疏网格配置方法，可以降低矩阵方程维度，可以节约后续求解过程的计算时间，提高正演方法的效率。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：获取所述计算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，获取所述计算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x2、z’主轴方向的磁化率x3，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，确定出每个单元的电导率张量，以及，根据每个单元的χ1、x2、χ3、βS、βD和βL，确定出每个单元的磁导率张量。通过采用主轴各向异性坐标系，并以此种欧拉旋转的方式确定出各个主轴方向，再确定每个单元的电导率张量和磁导率张量，可以快速准确地得到每个单元的电导率张量和磁导率张量。由此确定出的电导率张量和磁导率张量，可以表现出电导率和磁导率的各向异性，是实现将电导率的各向异性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，所述根据每个单元的电导率张量和磁导率张量，确定出所述计算区域的电场和磁场，包括：根据每个单元的电导率张量和磁导率张量，结合麦克斯韦方程组，确定所述计算区域的积分方程；以及，根据所述积分方程，确定出所述计算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，确定出所述计算区域内每个单元的电场；以及，根据所述计算区域内每个单元的电场确定出所述计算区域内每个单元的磁场，其中，所述计算区域内所有单元的电场和磁场的总体表示所述计算区域的电场和磁场。通过这样的方式，可以实现通过电导率张量和磁导率张量计算出每个单元的电场和磁场。而通过对每个单元进行分析确定出积分方程，以进一步求取整个计算区域的总体系数矩阵，以此确定出计算区域的电场和磁场，能够尽可能准确地得出计算区域的电场和磁场。结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述根据每个单元的电导率张量和磁导率张量，确定所述计算区域的积分方程，包括：确定出每个单元的包含所述电导率张量和所述磁导率张量的电场双旋度方程，点乘电场强度的变分后对整个计算区域积分，得到中间方程；根据矢量恒等式和散度定理，以及所述中间方程，确定出所述计算区域的积分方程。通过采用这种方式，可以准确地得到计算区域的积分方程。结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述根据每个单元的电导率张量和磁导率张量，确定所述计算区域的积分方程，包括：根据每个单元的电导率张量和磁导率张量，采用伽里金加权余量法推导变分方程，以确定出所述计算区域的积分方程。采用伽里金加权余量法推导变分方程，可以准确地确定出积分方程，进一步得到计算区域准确的电场和磁场。结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第六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，所述根据所述积分方程，确定出所述计算区域的总体系数矩阵，包括：根据所述积分方程，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，确定出所述计算区域的总体系数矩阵。通过采用这种方式，可以允许电场法相分量在电性不连续界面处突变，更符合实际中的情况。并且，此种方式考虑了电导率和磁导率的各向异性，使得应用本方法的正演系统能够应用于更加广泛的领域和更多的实际环境中，也具有更高的准确性。第二方面，本申请的实施例提供一种大地电磁的正演系统，包括：区域获取单元，用于确定计算区域，其中，所述计算区域中包括表征异常体的异常体区域；网格划分单元，用于将所述计算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，其中，所述异常体区域内的电导率和磁导率与所述计算区域中除所述异常体区域之外区域的电导率和磁导率不同；正演处理单元，根据每个单元的电导率张量和磁导率张量，确定出所述计算区域的电场和磁场；以及，基于所述计算区域的电场和磁场，确定出所述计算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大地电磁的正演方法。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大地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，下文特举较佳实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大地电磁的正演方法，其特征在于，包括：确定计算区域，其中，所述计算区域中包括表征异常体的异常体区域；将所述计算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，其中，所述异常体区域内的电导率和磁导率与所述计算区域中除所述异常体区域之外区域的电导率和磁导率不同；根据每个单元的电导率张量和磁导率张量，确定出所述计算区域的电场和磁场；基于所述计算区域的电场和磁场，确定出所述计算区域内地表处的视电阻率及相位。

【技术特征摘要】
1.一种大地电磁的正演方法，其特征在于，包括：确定计算区域，其中，所述计算区域中包括表征异常体的异常体区域；将所述计算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，其中，所述异常体区域内的电导率和磁导率与所述计算区域中除所述异常体区域之外区域的电导率和磁导率不同；根据每个单元的电导率张量和磁导率张量，确定出所述计算区域的电场和磁场；基于所述计算区域的电场和磁场，确定出所述计算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，所述将所述计算区域剖分为多个单元，包括：采用稀疏网格将所述计算区域剖分为多个单元，其中，所述异常体区域被均匀剖分，而自所述异常体区域向外采用逐步增大的网格对所述计算区域进行剖分。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：获取所述计算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，获取所述计算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，确定出每个单元的电导率张量，以及，根据每个单元的χ1、χ2、χ3、βS、βD和βL，确定出每个单元的磁导率张量。4.根据权利要求1所述的正演方法，其特征在于，所述根据每个单元的电导率张量和磁导率张量，确定出所述计算区域的电场和磁场，包括：根据每个单元的电导率张量和磁导率张量，结合麦克斯韦方程组，确定所述计算区域的积分方程；以及，根据所述积分方程，确定出所述计算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，确定出所述计算区域内每个单元的电场；以及，根据所述计算区域内每个单元的电场确定出所述计算区域内每个单元的磁场，其中，所述计算区域内所有单元...

【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