一种针对大地电磁观测数据的激电参数提取方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种针对大地电磁观测数据的激电参数提取方法，包括：对零频电阻率、极化率、时间常数和频率相关系数分别赋初值得到初始地电模型；根据电磁观测数据和电磁理论数据之间的标准误差项以及地电模型的聚焦约束条件建立目标函数；根据电磁观测数据和电磁理论数据之间的拟合差计算最佳阻尼因子；根据电磁理论数据中的视电阻率和阻抗相位计算海森矩阵；根据目标函数、最佳阻尼因子和海森矩阵计算修正量；根据修正量对地电模型进行修正，得到更新地电模型；判断更新地电模型是否满足预设迭代条件；若不满足，则继续进行地电模型的更新；若满足，则得到基于电磁观测数据提取的激电参数。直接基于观测数据提取激电参数，使参数更真实，更可靠性。更可靠性。更可靠性。

An IP parameter extraction method and system for magnetotelluric observation data

【技术实现步骤摘要】
一种针对大地电磁观测数据的激电参数提取方法及系统


[0001]本专利技术涉及地球物理勘查
，特别是涉及一种针对大地电磁观测数据的激电参数提取方法及系统。

技术介绍

[0002]地球物理勘查中，单个勘探方法往往只能获得一种对地下介质的物性描述，电法勘探中也是如此，但也有例外。复电阻率法(也叫激发极化法)采用Cole
‑
Cole模型来描述介质真电阻率，可以获得四个对地下介质物性描述的视参数。但由于该参数之间相互影响、正演响应弱，一般都是从主动源勘探中获得。从天然源中提取真激电参数进展较为缓慢，目前还停留在从电、磁场而非观测数据中获得该真激电参数的阶段，离实用化尚远；此外，由于地球物理反演方法中多解性的存在，多个真参数的提取又会减小结果的可靠性。因此，开展直接针对观测数据的稳定提取技术研究，加快实用化进程就显得非常必要。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种针对大地电磁观测数据的激电参数提取方法及系统，以解决现有直接拟合电、磁场而非直接拟合野外第一手观测数据的窘境，使提取的激电参数更真实、可靠性更高。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]一种针对大地电磁观测数据的激电参数提取方法，所述方法包括：
[0006]对零频电阻率、极化率、时间常数和频率相关系数分别赋初值得到所述初始地电模型；各所述初值均属于各参数对应的预设范围内的数值；令所述初始地电模型为当前地电模型；
[0007]根据电磁观测数据和当前电磁理论数据之间的标准误差项以及当前地电模型的聚焦约束条件建立当前目标函数；当前所述电磁理论数据为当前所述地电模型对应的电磁理论数据；
[0008]根据所述电磁观测数据和所述电磁理论数据之间的拟合差计算当前最佳阻尼因子；
[0009]根据所述电磁理论数据中的视电阻率和阻抗相位计算当前海森矩阵；
[0010]根据当前所述目标函数、当前所述最佳阻尼因子和当前所述海森矩阵计算当前所述地电模型的修正量；
[0011]根据所述修正量对当前所述地电模型进行修正，得到当前更新地电模型；
[0012]判断当前所述更新地电模型是否满足预设迭代条件；
[0013]若不满足，则令当前所述更新地电模型为当前地电模型，并返回步骤“根据电磁观测数据和电磁理论数据之间的标准误差项以及当前地电模型的聚焦约束条件建立当前目标函数”；
[0014]若满足，则输出当前所述更新地电模型，得到基于所述电磁观测数据提取的激电
参数。
[0015]一种针对大地电磁观测数据的激电参数提取系统，包括：
[0016]初始地电模型构建模块，用于对零频电阻率、极化率、时间常数和频率相关系数分别赋初值得到所述初始地电模型；各所述初值均位于各参数对应的预设范围内；令所述初始地电模型为当前地电模型；
[0017]目标函数构建模块，用于根据电磁观测数据和当前电磁理论数据之间的标准误差项以及当前地电模型的聚焦约束条件建立当前目标函数；当前所述电磁理论数据为当前所述地电模型对应的电磁理论数据；
[0018]最佳阻尼因子计算模块，用于根据所述电磁观测数据和所述电磁理论数据之间的拟合差计算当前最佳阻尼因子；
[0019]海森矩阵计算模块，用于根据所述电磁理论数据中的视电阻率和阻抗相位计算当前海森矩阵；
[0020]模型修正量计算模块，用于根据当前所述目标函数、当前所述最佳阻尼因子和当前所述海森矩阵计算当前所述地电模型的修正量；
[0021]模型更新模块，用于根据所述修正量对当前所述地电模型进行修正，得到当前更新地电模型；
[0022]判断模块，用于判断当前所述更新地电模型是否满足预设迭代条件；
[0023]若不满足，则令当前所述更新地电模型为当前地电模型，并执行所述目标函数构建模块；
[0024]若满足，则输出当前所述更新地电模型，得到基于所述电磁观测数据提取的激电参数。
[0025]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0026]本专利技术涉及一种针对大地电磁观测数据的激电参数提取方法及系统，该方法包括：对零频电阻率、极化率、时间常数和频率相关系数分别赋初值得到初始地电模型；根据电磁观测数据和电磁理论数据之间的标准误差项以及地电模型的聚焦约束条件建立目标函数；根据电磁观测数据和电磁理论数据之间的拟合差计算最佳阻尼因子；根据电磁理论数据中的视电阻率和阻抗相位计算海森矩阵；根据目标函数、最佳阻尼因子和海森矩阵计算修正量；根据修正量对地电模型进行修正，得到更新地电模型；判断更新地电模型是否满足预设迭代条件；若不满足，则继续进行地电模型的更新；若满足，则得到基于电磁观测数据提取的激电参数。直接基于电磁观测数据提取激电参数，使提取的激电参数更真实，更具可靠性。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。
[0028]图1为本专利技术实施例1提供的一种针对大地电磁观测数据的激电参数提取方法流程图；
[0029]图2为本专利技术实施例1提供的验证提取方法示例中的激电参数结果示意图；
[0030]图3为本专利技术实施例2提供的针对大地电磁观测数据的激电参数提取系统框图。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]地球物理学中将地下岩矿石抽象为各种属性体(密度体、速度体、电阻率体、磁性体等)，电法勘探中认为地下介质是电阻率体。通过电法勘探仪器就可以在野外采集到电磁观测数据，由电磁观测数据获得相应数据采集区地下电性结构特征的数学计算过程就是电法勘探中的反演问题。具体如何来实现反演呢？常见的做法是先假定地下的电性体模型(又称地电模型)数值是一致的，此时最开始的地电模型就被称为初始地电模型(方便起见，常省略“地电”，简称为初始模型，下同)。根据地球物理学中电磁场的特征，给定初始模型时就可以计算出该地电模型的正演响应特征(也就是理论数据F[m0])，计算此理论数据与电磁观测数据之间的误差(拟合差)是否满足要求。若不满足要求，则按照一定规则修改此初始模型，再重新计算修改后的地电模型的理论数据和电磁观测数据之间的误差，循环往复，直至此误差满足要求。此时就认为最后一次修改的地电模型为结果模型。
[0033]本专利技术的目的是提供一种针对大地电磁观测数据的激电参数提取方法及系统，以解决现有直接拟合电、磁场而非直接拟合野外第一手观测数据的窘境，使提取的激电参数更本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对大地电磁观测数据的激电参数提取方法，其特征在于，所述方法包括：对零频电阻率、极化率、时间常数和频率相关系数分别赋初值得到所述初始地电模型；各所述初值均属于各参数对应的预设范围内的数值；令所述初始地电模型为当前地电模型；根据电磁观测数据和当前电磁理论数据之间的标准误差项以及当前地电模型的聚焦约束条件建立当前目标函数；当前所述电磁理论数据为当前所述地电模型对应的电磁理论数据；根据所述电磁观测数据和所述电磁理论数据之间的拟合差计算当前最佳阻尼因子；根据所述电磁理论数据中的视电阻率和阻抗相位计算当前海森矩阵；根据当前所述目标函数、当前所述最佳阻尼因子和当前所述海森矩阵计算当前所述地电模型的修正量；根据所述修正量对当前所述地电模型进行修正，得到当前更新地电模型；判断当前所述更新地电模型是否满足预设迭代条件；若不满足，则令当前所述更新地电模型为当前地电模型，并返回步骤“根据电磁观测数据和电磁理论数据之间的标准误差项以及当前地电模型的聚焦约束条件建立当前目标函数”；若满足，则输出当前所述更新地电模型，得到基于所述电磁观测数据提取的激电参数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据电磁观测数据和当前电磁理论数据之间的标准误差项以及当前地电模型的聚焦约束条件建立当前目标函数的表达式为：其中，U[m
i
]为第i次迭代得到的地电模型的目标函数；m
i
为第i次迭代得到的地电模型；记是先验约束条件的最小支撑泛函；是第i次迭代得到的地电模型的梯度；β是一个不为0的小数，V是构成地电模型参数的体积域；λ
i
为阻尼因子；为标准误差项，||Wd
‑
WF(m
i
)||为数据拟合差；X
*
为电磁观测数据和电磁理论数据的拟合差期望值；d为电磁观测数据；F[m
i
]为第i次迭代得到的地电模型对应的电磁理论数据；W为利用数据标准差进行归一化的矩阵。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，计算当前所述最佳阻尼因子的表达式为：X(λ
2i
)＝min||Wd
‑
WF(m
i
(λ
2i
))||λ
i*
＝max{λ
i
|X(λ
i
)＝X
i*
,λ
i
＞λ
2i
}其中，λ
i*
为第i次迭代的最佳阻尼因子；λ
2i
为第i次迭代最佳阻尼因子的阈值。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述电磁理论数据中的视电阻率和阻抗相位计算当前海森矩阵，具体包括：对当前所述视电阻率和当前所述阻抗相位分别求偏导得到当前所述海森矩阵；其中，第i次迭代得到的所述视电阻率和所述阻抗相位的表达式为：
第i次迭代得到的所述海森矩阵的表达式为：第i次迭代得到的所述海森矩阵的表达式为：ω、μ分别是角频率和真空下的介电常数；Z
i
是第i次迭代下的电磁波阻抗，Re()、Im()分别是取实部和虚部运算。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据当前所述目标函数、当前所述最佳阻尼因子和当前所述海森矩阵计算当前所述地电模型的修正量，具体包括：对当前所述目标函数中的最小支撑泛函进行变形，得到当前目标罚函数；对当前述目标罚函数求偏导并引入当前所述最佳阻尼因子和当前所述海森矩阵计算当前所述地电模型的修正量。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对当前所述目标函数中的最小支撑泛函进行变形，得到当前目标罚函数，具体...

【专利技术属性】
技术研发人员：王恒，胡英才，程纪星，张濡亮，乔宝平，
申请(专利权)人：核工业北京地质研究院，
类型：发明
国别省市：