本发明专利技术公开了基于L1L2混合范数的半航空瞬变电磁数据反演方法，采用地面发射瞬变电磁信号，并利用无人机搭载接收装置获取电磁响应数据，其包括以下步骤：利用接收装置采集待测区域的电磁响应数据；构建待检测区域的地层模型，并预设迭代终止条件；求得电磁响应数据的L2范数约束项对应的横向约束加权矩阵；求得或更新电磁响应数据的L1范数约束项对应的纵向约束矩阵；将数据拟合梯度项、L1范数约束项、L2范数约束项构成目标函数，并求得对地层模型的增量求导等于零后的展开公式；利用展开公式反演计算求得地层模型增量并修正地层模型，达到终止迭代条件后获得反演成像图像。终止迭代条件后获得反演成像图像。终止迭代条件后获得反演成像图像。
【技术实现步骤摘要】
基于L1L2混合范数的半航空瞬变电磁数据反演方法及装置
[0001]本专利技术涉及地球物理航空电磁勘探
，尤其是基于L1L2混合范数的半航空瞬变电磁数据反演方法及装置。
技术介绍
[0002]目前，现有技术中的地球物理电磁勘探多采用航空电磁法，其采用直升机或固定翼飞机搭载发射和观测系统，其无法运用在城市地下空间探测、地面地质调查等场景。另外，现有技术中的航空电磁法采用一维单点反演算法，其在横向上没有约束，数据噪声较强时剖面电阻率连续性较差；在纵向对电阻率约束上通常采用正则化约束，这种正则化约束主要缺点在于使得模型过于光滑，不能有效刻画电性突变界面信息。
[0003]例如专利申请号为“202110820825.8”、名称为“一种半航空瞬变电磁电导率
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深度成像方法及设备”的中国专利技术专利，其根据实际情况预先模拟出符合实际情况的电磁响应查询数据库，再将探测到的电磁响应数据在“库”中进行搜索，无需像反演一样进行多次迭代计算，使得半航空瞬变电磁法可以进行快速成像，并快速获得初步成像结果及反演初始模型。
[0004]再如专利申请号为“202010751396.9”、名称为“一种无人机半航空时间域电磁探测数据分析解释方法”的中国专利技术专利，其包括以下步骤：a、对测线数据进行预处理，消除运动噪声；b、对二次场数据进行频谱分析和数字滤波处理；c、形成待成像或反演解释的数据；d、对叠加和抽道后的二次场数据进行一维快速反演，建立地下电性结构剖面，结合地质资料对反演成像结果进行地质解释，形成综合解释结果。
[0005]上述技术存在以下问题：上述技术均存在快速成像结果较为粗糙，不能准确反映地层电阻率值及层分界面信息；对含噪声数据，由于单点反演没有考虑测点的邻近点地层信息的影响，反演结果横向不连续，呈现出条带状。
[0006]因此，急需要提出一种逻辑简单、准确可靠的基于L1L2混合范数的半航空瞬变电磁数据反演方法。
技术实现思路
[0007]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供基于L1L2混合范数的半航空瞬变电磁数据反演方法，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]第一部分，本专利技术提供了基于L1L2混合范数的半航空瞬变电磁数据反演方法，采用地面发射瞬变电磁信号，并利用无人机搭载接收装置获取电磁响应数据，其包括以下步骤：
[0009]利用接收装置采集待测区域的电磁响应数据；
[0010]构建待检测区域的地层模型，并预设迭代终止条件；
[0011]求得电磁响应数据的L2范数约束项对应的横向约束加权矩阵；
[0012]求得或更新电磁响应数据的L1范数约束项对应的纵向约束矩阵；
[0013]将数据拟合梯度项、L1范数约束项、L2范数约束项构成目标函数，并求得对地层模型的增量求导等于零后的展开公式；
[0014]利用展开公式反演计算求得地层模型增量并修正地层模型，达到终止迭代条件后获得反演成像图像。
[0015]第二部分，本专利技术提供了一种半航空瞬变电磁数据反演装置，其包括：
[0016]电磁信号激发模块，安装在待测的地质区域，并激发发射瞬变电磁信号；
[0017]电磁信号接收装置，与电磁信号激发模块耦合，搭载在无人机上，并采集电磁响应数据；
[0018]地层模型构建模块，获取地层信息并构建地层模型；
[0019]地层模型修正模块，与地层模型构建模块连接，并采用数据拟合梯度项、L1范数约束项、L2范数约束项进行修正，利用修正后的地层模型进行反演。
[0020]第三部分，本专利技术提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现基于L1L2混合范数的半航空瞬变电磁数据反演方法的步骤。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0022](1)本专利技术采用地面发射瞬变电磁信号，并利用无人机搭载接收装置获取电磁响应数据，其具有精度更高、实施方便、成本更低、安全性好的优点；还具有勘探速度快，可以跨越障碍勘探的优点。本专利技术在城市地下空间探测、地面地质调查、矿产资源勘查、环境监测领域具有广阔的应用前景。
[0023](2)本专利技术考虑测点电阻率分布的纵向空间约束(正则项)采用L1范数，而在横向空间约束采用L2范数的反演方法。它的目标函数中，包含了L1范数和L2范数两种约束项，分别考虑了地层垂直方向各层之间的参数相互约束即纵向约束和相临测点之间各地层的横向约束两个方面的问题，反演结果相较于一般方法的结果在地层横向上更连续，而在纵向上对地层的识别更准确。
[0024](3)本专利技术采用自适应的正则化因子来调节约束项的权重，使得反演的拟合精度更高，迭代更加稳定。
[0025](4)本专利技术对含躁数据反演迭代稳定，能够清晰分辨地层电性界面，弥补当今半航空时间域电磁探测数据反演解释系统的缺陷。
[0026]综上所述，本专利技术具有逻辑简单、准确可靠、探测高效等优点，在地球物理航空电磁勘探
具有很高的实用价值和推广价值。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定，对于本领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0028]图1为本专利技术的逻辑流程图。
[0029]图2为本专利技术中某地区的地下水低阻异常反演结果。
[0030]图3为本专利技术中某地区的理论模型与反演结果对比图。
[0031]图4为本专利技术中某地区实测数据反演成像图。
具体实施方式
[0032]为使本申请的目的、技术方案和优点更为清楚，下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明，本专利技术的实施方式包括但不限于下列实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0033]实施例1
[0034]如图1所示，本实施例提供了基于L1L2混合范数的半航空瞬变电磁数据反演方法及装置，具体来说，本实施例的装置包括：电磁信号激发模块、电磁信号接收装置、地层模型构建模块和地层模型修正模块；其中，电磁信号激发模块安装在待测的地质区域，并激发发射瞬变电磁信号。另外，电磁信号接收装置，与电磁信号激发模块耦合，搭载在无人机上，并采集电磁响应数据；地层模型构建模块，获取地层信息并构建地层模型；地层模型修正模块，与地层模型构建模块连接，并采用数据拟合梯度项、L1范数约束项、L2范数约束项进行修正，利用修正后的地层模型进行反演。
[0035]在本实施例中，该半航空瞬变电磁数据反演方法包括以下步骤：
[0036]第一步，利用接收装置采集待测区域的电磁响应数据，其中，还包括以下基础信息：接收线圈面积、线源长度、单条测线的测点数、总测线数、电流峰值、抽道时间数、抽道时间；依次获取参与运算的的所本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于L1L2混合范数的半航空瞬变电磁数据反演方法，采用地面发射瞬变电磁信号，并利用无人机搭载接收装置获取电磁响应数据，其特征在于，包括以下步骤：利用接收装置采集待测区域的电磁响应数据；构建待检测区域的地层模型，并预设迭代终止条件；求得电磁响应数据的L2范数约束项对应的横向约束加权矩阵；求得或更新电磁响应数据的L1范数约束项对应的纵向约束矩阵；将数据拟合梯度项、L1范数约束项、L2范数约束项构成目标函数，并求得对地层模型的增量求导等于零后的展开公式；利用展开公式反演计算求得地层模型增量并修正地层模型，达到终止迭代条件后获得反演成像图像。2.根据权利要求1所述的基于L1L2混合范数的半航空瞬变电磁数据反演方法，其特征在于，还包括：采用自适应正则化因子调节L1范数约束项和L2范数约束项在反演过程中的权重。3.根据权利要求1所述的基于L1L2混合范数的半航空瞬变电磁数据反演方法，其特征在于，还包括：获取所述接收装置的基础信息；所述基础信息包括接收线圈面积、飞行高度、抽道时间数和抽道时间；获取发射装置的基础性息；所发射装置的基础性息包括线源长度、电流峰值；获取待测区域内单条测线的测点数、总测线数、任一测点的坐标、偏移距、高程、时间道对应的相应值。4.根据权利要求1所述的基于L1L2混合范数的半航空瞬变电磁数据反演方法，其特征在于，所述迭代终止条件包括最大迭代次数和最小拟合误差。5.根据权利要求1或2或3或4所述的基于L1L2混合范数的半航空瞬变电磁数据反演方法，其特征在于，所述地层模型的参数包括总地层数、总地层厚度、起始地层厚度、任一层的电阻率。6.根据权利要求1或2或3或4所述的基于L1L2混合范数的半航空瞬变电磁数据反演方法，其特征在于，所述横向约束加权矩阵的表达式为：其中，r表示横向约束加权矩阵对角元素，n表示第n个测点p表示n测点的第p个临点。7.根据权利要求6所述的基于L1L2混合范数的半航空瞬变电磁数据反演方法，其特征在于，所述L1范数的正则项的表达式为：
其中，V...
【专利技术属性】
技术研发人员：王绪本，何可，王向鹏，郭明，高文龙，路俊涛，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：
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