基于小波变换频率域电磁数据人文干扰抑制方法研究

作     者：王沛元 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：凌振宝

授予年度：2017年

学科分类：11[军事学] 0810[工学-信息与通信工程] 1105[军事学-军队指挥学] 081801[工学-矿产普查与勘探] 081802[工学-地球探测与信息技术] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 081002[工学-信号与信息处理] 110503[军事学-军事通信学] 

主      题：多分辨率分析 小波阈值 人文干扰 近源效应 视电阻率 

摘      要：当今社会,人口增加,工业化快速推进,导致矿产资源消耗量增加,但是我国浅层区矿产资源经过几十年的开采利用,日渐枯竭。为了缓解能源危机,如何提高对第二采矿空间(地下500m500m)资源的探测技术变得十分紧迫。大地电磁探测法(MT)以探测深度大、水平方向分辨能力高,野外实验适用性强和成本低廉等优点,在深部探矿方面有着很高的应用价值。大地电磁信号由于能量弱、频带宽等特点,极易受到外界环境干扰。通常野外实验过程中容易受到的人文干扰主要有5种类型:脉冲噪声,方波噪声,阶跃噪声,三角波噪声以及周期噪声。这些噪声能量较大,频带宽,严重影响电磁数据的质量,甚至淹没有用信号,从而导致反演结果偏差大,最终使得资源勘探结果出现错误。因此有效的压制噪声对资源探测尤为重要。电磁信号不仅高频段易受到噪声干扰,同时低频部分也容易受长周期噪声影响。针对这种情况,本文结合多分辨率分析算法和小波阈值算法的特点,提出了基于小波变换的综合小波降噪法。通过模拟信号降噪实验与实测信号实验相结合,选择确定了最优小波基和阈值规则。使用多分辨率分析算法,去除长周期噪声;基于小波阈值算法,采用db6小波基,将Bayes估计配合改进型阈值函数去除短周期噪声。对实测数据的处理结果显示,处理之后的电磁数据时间序列波形质量以及卡尼亚视电阻率曲线和相位曲线质量都有了较高的提升,表明应用该算法,信号中近源效应得到明显的抑制。最后利用Matlab GUI设计了一款基于综合小波变换法的降噪软件,软件可处理模拟信号和实测信号。通过分析实测信号受到的噪声污染类型,使用正弦波叠加生成模拟信号同时添加相关种类的噪声,继而在“小波参数界面调整达到最优组合。实际应用中,将受到相似干扰的实测信号使用最优小波参数组合进行降噪处理,能得到较好的降噪效果。软件简化了降噪过程,同时提高参数调整的效率,更加直观的进行信号降噪处理,缩短数据处理时间。综上研究表明,综合小波降噪法在大地电磁数据中对人文干扰噪声的压制效果比较明显,提高了野外MT数据质量,为进一步地质勘探提供了较为准确的大地电磁资料。另外配合人机交互降噪软件进行信号处理,能够达到事半功倍的降噪效果,具有较高的应用价值。