地空时域电磁系统浅部低阻异常体高精度数据解释方法技术方案

本发明专利技术属于地球物理勘探技术领域，具体涉及一种地空时域电磁系统浅部低阻异常体高精度数据解释方法，包括：基于长导线源时域电磁系统的浅部拟二维低阻异常体电磁响应数值模拟；对模拟数值进行基于不同信噪比的随机噪声加载；采用正则化方法实现上述含噪信号的长导线源时间域电磁响应的向下延拓；通过调节正则化参数确定不同信噪比条件下正则化延拓方法的最优精度；采用自适应卡尔曼滤波算法对上步中不符合容差条件的电磁响应进行消噪处理；计算视电阻率，视深度，并完成视电阻率‑视深度成像。本发明专利技术通过上述方法，实现了浅部异常体的含噪信号时域电磁响应的高精度数据解释与成像。

High precision data interpretation method for shallow low resistance abnormal body of the earth space time domain electromagnetic system

【技术实现步骤摘要】
地空时域电磁系统浅部低阻异常体高精度数据解释方法
本专利技术属于地球物理勘探
，具体涉及一种时域电磁系统浅部低阻异常体高精度数据解释方法，尤其适用于地空时间域电磁系统探测方法。
技术介绍
长导线源地空时域电磁系统在地面铺设长导线作为发射源，将便携接收设备搭载在旋翼无人机、飞艇等平台上作为空中接收装置，可实现滩涂、山区、海路交互带等复杂区域的高效、快速地质勘察任务。它相对于航空时域电磁探测系统具有勘探深度大、飞行成本低、安全性高等优势，近年来已逐渐成为时域电磁探测系统的研究热点，被广泛的应用在生产实践中。为了实现对低阻异常体的识别，长导线源时域电磁系统在实际应用中需要对数据进行解释处理。长导线源时域电磁解释方法通过计算视电阻率与视深度，可实现浅层以及深层异常体的数据解释与成像，它具有简单、高效的特点，因此被广泛使用。但是该方法局限于对地面数据的高精度解释，在处理过程中忽略了飞行高度对解释带来的影响，这一影响对于浅部异常体尤其明显。中国专利201510039201.7公开了一种频率域地空电磁勘探方法，该方法采用地面发射，空中接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.地空时域电磁系统浅部低阻异常体高精度数据解释方法，其特征在于，所述地空时域电磁系统为长导线源时域电磁系统，包括如下步骤：/n1)基于长导线源时域电磁系统的浅部拟二维低阻异常体电磁响应数值模拟；/n2)对步骤1)的数值模拟结果进行基于不同信噪比的随机噪声加载；/n3)采用正则化方法实现步骤2)中含噪信号的长导线源时间域电磁响应的向下延拓；/n4)通过调节正则化参数确定不同信噪比条件下正则化延拓方法的最优精度；/n5)采用自适应卡尔曼滤波算法对步骤4)中不符合容差条件的电磁响应进行消噪处理；/n6)计算视电阻率，视深度，并完成视电阻率-视深度成像。/n

【技术特征摘要】
1.地空时域电磁系统浅部低阻异常体高精度数据解释方法，其特征在于，所述地空时域电磁系统为长导线源时域电磁系统，包括如下步骤：
1)基于长导线源时域电磁系统的浅部拟二维低阻异常体电磁响应数值模拟；
2)对步骤1)的数值模拟结果进行基于不同信噪比的随机噪声加载；
3)采用正则化方法实现步骤2)中含噪信号的长导线源时间域电磁响应的向下延拓；
4)通过调节正则化参数确定不同信噪比条件下正则化延拓方法的最优精度；
5)采用自适应卡尔曼滤波算法对步骤4)中不符合容差条件的电磁响应进行消噪处理；
6)计算视电阻率，视深度，并完成视电阻率-视深度成像。


2.如权利要求1所述的地空时域电磁系统浅部低阻异常体高精度数据解释方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤1)中，采用层状介质模型电磁响应表达式对浅部拟二维低阻异常体电磁响应进行数值模拟：通过测点下方的大地模型确定数据模拟时的大地层数、各层电导率及厚度值，接地长导线源N层大地模型的z方向磁场频率域响应表达式为：



其中，L为接地导线的半长度，I为发射电流，x为观测点的x坐标，y为观测点的y坐标，z为观测点的z坐标，R＝[(x-x′)2+y2]1/2，λ、x′均为被积变量，J1为贝塞尔函数，为反射系数，i2＝-1，ω为角频率，n为大地模型的层数，hn为每一层的厚度，σn为电导率，μ0为真空介质的磁导率，μn为大地各层模型磁导率，当层数不为1时，可通过逐层迭代的方式最终推出地表的反射系数；
步骤2)中，对测线上不同测点的长导线源时域电磁响应数值模拟结果分别进行随机噪声的加载，所加载的噪声为仪器本底噪声和高斯白噪声，它们的平均值分别为40dB、50dB、60dB、70dB、80dB和90dB，具体计算式如下：



其中，k为时间道，ntime为总的时间道数量，Vz为长导线源时域电磁响应，Vn为噪声信号；
步骤3)中，采用正则化方法实现步骤2)中含噪信号的长导线源时域电磁响应数值的向下延拓，正则化算子在低频时近似原始向下延拓算子，能够对高频噪声起到抑制作用，基于正则化方法的向下延拓计算式如下：
Vz＝0(kx,ky,z＝0)＝HTik(kx,ky)·Vz＝h(kx,ky,z＝h)(3)
其中Vz＝h(kx,ky,z＝h)为空中长导线源时域电磁响应数值模拟结果经二维傅里叶变换后的值，Vz＝0(kx,ky,z＝0)为向下延拓后的地面电磁响应波数域值，HTik(kx,ky)为正则化向下延拓算子，其表达式为kx、ky为x、y方向的波数，α为正则化参数；
步骤4)中，采用步骤3)中的方法对信噪比分别为40dB、50dB、60dB、70dB、80dB和90dB的含噪信号进行向下延拓，通过调节正则化参数确定出不同信噪比条件下的最优延拓精度，如表1所示；
表1、不同信噪比下的最优延拓精度与正则化参数



步骤5)中，采用自适应卡尔曼滤波算...

【专利技术属性】
技术研发人员：关珊珊，刘俐君，刘汉卿，吴琼，嵇艳鞠，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22