多辐射场源地空瞬变电磁一维反演方法研究

发布时间：2020-02-21 01:16

【摘要】：地空瞬变电磁法融合了地面与航空瞬变电磁的方法原理与观测模式,将发射源置于地表,并利用航空器在空中接收响应信号。因此,地空瞬变电磁法同时具有地面装置大测深、高信噪的优势以及航空装置中采集高效的优势。先有研究偏重于单一辐射源,忽略了多辐射场源在勘探深度与信噪比上的优势。因此需要研究适用于多辐射场源地空装置的数据解释方法。在解决多辐射场源地空瞬变电磁正演问题之后,以Occam反演理论为基础,对多辐射场源地空瞬变电磁一维反演进行研究。首先要构建目标函数,本文通过引入拉格朗日乘子,将数据拟合差及模型粗糙度组合起来进而构建目标函数;其次解决灵敏度矩阵的构建问题。模型计算结果表明本文多辐射场源地空瞬变电磁法一维反演算法的有效性,可为三维反演与精细解释提供良好的基础。通过对典型模型的反演计算,从其理论模型及反演结果的对比可以看出,Occam反演方法可以应用到多辐射场源地空瞬变电磁系统中,为多辐射场源地空瞬变电磁解释增加了新途径。
【图文】：

实际工作中是一种常用的反演方法［11］，许多电磁反演软件亦是采用Occam反演方法进行计算，如电磁测深反演程序Interper1X1D、GeoElectro电法软件系统等。因此，采用Occam反演方法来实现多辐射场源地空瞬变电磁法的一维反演研究具有现实意义。1基本原理和方法1．1单辐射场源地空瞬变电磁法正演原理针对本文的电性源瞬变响应求解问题，提出了剖分、叠加、求和的方式来解决该问题。现以场源AB为例，首先将长度为ds的场源AB剖分成n段电偶极子，其剖分的俯视图如图1，点P为测点在xoy平面的投影点，第j段的电偶极子长度为dsj，第j段的电偶极子到点P的距离为rj，第j段电偶极子的中点与P点的连线与x轴夹角为φj。再对每个电偶极子在点P处产生的频率域电磁响应进行计算，最后将所有的电偶极子在点P处产生的频率域电磁响应叠加在一起近似为场源AB在点P处的频率域电磁响应。1．1．1各向同性水平层状大地频率域瞬变响应现有各向同性水平层状大地模型如图2所示，其层数为n，各层电阻率分别为ρ1，ρ2，ρ3，…，ρn，对应各层厚度为h1，h2，h3，…，hn－1，直角坐标系的原点为O，将长度为ds的电偶极子AB置于地表，其中心图1单辐射场源剖分俯视图Fig．1Theplatformofsingle-radiationsourcesubdivision图2层状大地地表电偶极子坐标系示意Fig．2Thediagramoflayeredearthsurfaceelectricdipolecoordinatesystem位于点O，位于空中的测点M在地表的投影为P，距原点O的距离|OP|=r，线段OP与x

的场源AB剖分成n段电偶极子，其剖分的俯视图如图1，点P为测点在xoy平面的投影点，第j段的电偶极子长度为dsj，第j段的电偶极子到点P的距离为rj，第j段电偶极子的中点与P点的连线与x轴夹角为φj。再对每个电偶极子在点P处产生的频率域电磁响应进行计算，最后将所有的电偶极子在点P处产生的频率域电磁响应叠加在一起近似为场源AB在点P处的频率域电磁响应。1．1．1各向同性水平层状大地频率域瞬变响应现有各向同性水平层状大地模型如图2所示，其层数为n，各层电阻率分别为ρ1，ρ2，ρ3，…，ρn，对应各层厚度为h1，h2，，h3，…，hn－1，直角坐标系的原点为O，将长度为ds的电偶极子AB置于地表，其中心图1单辐射场源剖分俯视图Fig．1Theplatformofsingle-radiationsourcesubdivision图2层状大地地表电偶极子坐标系示意Fig．2Thediagramoflayeredearthsurfaceelectricdipolecoordinatesystem位于点O，位于空中的测点M在地表的投影为P，距原点O的距离|OP|=r，线段OP与x轴正方向即电偶极子AB的夹角为φ，点M到地表的距离为z。由此可知，在距地表高度为h处放置的电偶极子对于各向同性水平层状大地在空中产生的电矢量位为［14－15］Ax0=PE4π∫∞0λu0e－u0|z+h|+－λu0u1Ｒ1+λu0+u1Ｒ1e－u0heu0zJ0(λr)dλ。(1)通过对电矢量位进行一系列变换(见附录)，再求取旋度，并做进一步的整理?

【参考文献】

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1 张君涛;周军;王绪本;夏时斌;钟红梅;;一维大地电磁Occam反演拉格朗日乘子的搜索[J];物探化探计算技术;2015年06期

2 张莹莹;李貅;姚伟华;智庆全;李佳;;多辐射场源地空瞬变电磁法多分量全域视电阻率定义[J];地球物理学报;2015年08期

3 李貅;张莹莹;卢绪山;姚伟华;;电性源瞬变电磁地空逆合成孔径成像[J];地球物理学报;2015年01期

4 何梅兴;胡祥云;叶益信;罗文行;;2.5维可控源音频大地电磁法Occam反演理论及应用[J];地球物理学进展;2011年06期

5 毛立峰;王绪本;陈斌;;直升机航空瞬变电磁自适应正则化一维反演方法研究[J];地球物理学进展;2011年01期

6 李永兴;强建科;汤井田;;航空瞬变电磁法一维正反演研究[J];地球物理学报;2010年03期

7 滕吉文;杨立强;刘宏臣;闫雅芬;杨辉;张洪双;张永谦;田有;;岩石圈内部第二深度空间金属矿产资源形成与集聚的深层动力学响应[J];地球物理学报;2009年07期

8 翁爱华;;Occam反演及其在瞬变电磁测深中的应用[J];地质与勘探;2007年05期

9 邓军;杨立强;葛良胜;王庆飞;张静;高帮飞;周应华;江少卿;;胶东矿集区形成的构造体制研究进展[J];自然科学进展;2006年05期

10 周道卿;谭捍东;王卫平;;频率域航空电磁资料Occam反演研究[J];物探与化探;2006年02期

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2 武军杰;李貅;智庆全;戚志鹏;郭建磊;邓晓红;张杰;王兴春;杨毅;;电性源地-井瞬变电磁全域视电阻率定义[J];地球物理学报;2017年04期

3 赵越;李貅;王yN鹏;郭建磊;曾友强;;三维起伏地形条件下航空瞬变电磁响应特征研究[J];地球物理学报;2017年01期

4 高敬语;胡祥云;谭嘉言;;基于MPI的时间域激发极化法2.5维正则化并行反演[J];地球物理学进展;2015年06期

5 韩骑;胡祥云;程正璞;杨炳南;蔡建超;韦伟;;自适应非结构有限元MT二维起伏地形正反演研究[J];地球物理学报;2015年12期

6 万丽;刘欢;杨林;朱永强;;成矿元素巨量聚集的混沌机制——斑岩型和构造蚀变岩型矿床例析[J];岩石学报;2015年11期

7 赵睿;刘学飞;潘瑞广;周勉;;胶东新立构造蚀变岩型金矿床元素地球化学行为[J];岩石学报;2015年11期

8 方涛;张建军;付成群;王勇;;无人机地空瞬变电磁系统在冶山地下巷道探测中的应用[J];地球物理学进展;2015年05期

9 曾友强;武军杰;李貅;;基于GID二次开发的复杂模型建模及瞬变电磁三维正演[J];地球物理学进展;2015年05期

10 强建科;周俊杰;满开峰;;时间域航空电磁法2.5维有限元模拟[J];物探与化探;2015年05期

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2 王跃洋;基于对象—关系模型的海洋可控源电磁数据监控系统设计与开发[D];吉林大学;2016年

3 胥珍;可控源音频大地电磁一维正反演研究[D];成都理工大学;2014年

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1 李貅;张莹莹;卢绪山;姚伟华;;电性源瞬变电磁地空逆合成孔径成像[J];地球物理学报;2015年01期

2 朴英哲;李桐林;刘永亮;;在大地电磁二维Occam反演中求取拉格朗日乘子方法改进[J];吉林大学学报(地球科学版);2014年02期

3 嵇艳鞠;王远;徐江;周逢道;李肃义;赵义平;林君;;无人飞艇长导线源时域地空电磁勘探系统及其应用[J];地球物理学报;2013年11期

4 戚志鹏;李貅;吴琼;孙怀凤;杨增林;;从瞬变电磁扩散场到拟地震波场的全时域反变换算法[J];地球物理学报;2013年10期

5 李肃义;林君;阳贵红;田培培;王远;于生宝;嵇艳鞠;;电性源时域地空电磁数据小波去噪方法研究[J];地球物理学报;2013年09期

6 刘俊峰;邓居智;陈辉;汤磊;张寒韬;;一种用于Occam反演中搜索拉格朗日乘子的方法[J];工程地球物理学报;2013年03期

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8 韩波;胡祥云;何展翔;蔡建超;;大地电磁反演方法的数学分类[J];石油地球物理勘探;2012年01期

9 李貅;薛国强;刘银爱;钱建兵;;瞬变电磁合成孔径成像方法研究[J];地球物理学报;2012年01期

10 薛国强;李貅;戚志鹏;范涛;周楠楠;;瞬变电磁拟地震子波宽度压缩研究[J];地球物理学报;2011年05期

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3 毛立峰;王绪本;;磁性源半航空瞬变电磁矢量有限元法三维正演[A];2014年中国地球科学联合学术年会——专题2：电磁地球物理学研究应用及其新进展论文集[C];2014年

4 武欣;李巨涛;刘丽华;刘富波;方广有;;航空瞬变电磁研发进展[A];2017中国地球科学联合学术年会论文集（三十七）——专题69：利用人工震源探测地下介质结构及其变化、专题70：地球物理探测前沿技术[C];2017年

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10 成鑫;超低空航空瞬变电磁实时成像方法研究[D];长安大学;2018年

本文编号：2581476