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物探与化探 2019年第1期43卷 132-142页

作者：赵涵景旭李貅刘文韬长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054

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... 详细信息

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。

关键词：多辐射场源地空瞬变电磁法 OCCAM反演方法

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球坐标系下大地电磁与地震反射、折射数据二维联合反演

球坐标系下大地电磁与地震反射、折射数据二维联合反演

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作者：李明波中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

大地电磁测深方法是以天然交变电磁场为场源,利用地下介质的电磁学性质差异为物质基础的一种地球物理探测方法,其具有探测深度大、频段范围宽、对低阻介质敏感等优点,在很多领域得到了广泛应用。随着科学技术的发展,探测研究区域逐渐增... 详细信息

大地电磁测深方法是以天然交变电磁场为场源,利用地下介质的电磁学性质差异为物质基础的一种地球物理探测方法,其具有探测深度大、频段范围宽、对低阻介质敏感等优点,在很多领域得到了广泛应用。随着科学技术的发展,探测研究区域逐渐增大,大陆级别的大地电磁勘探已经成为可能,当测线长达数百至上千公里或测线与地球的截面圆半径较小时,测线呈明显的弧状形态,地球曲率产生的几何形变影响不能再被忽略,传统的笛卡尔坐标系以及矩阵网格剖分已经不再适用于大尺度的大地电磁数据的正反演解释。本文进行了球坐标系下二维大地电磁正反演理论的系统研究,对地下介质进行剖分时采用扇形网格,重新推导了正演方程,采用有限差分法进行正演求解,反演方法采用数据空间occam方法,通过构造小尺度模型,将球坐标系下和直角坐标系下的正演结果进行对比,验证了新开发的正演结果的准确性,并在两种坐标系下反演大尺度模型的理论合成数据,通过对比反演结果发现,在进行大尺度探测时,地球曲率对大地电磁反演结果会有一定的影响,在球坐标系下得到大地电磁正反演结果更加符合实际地球形态,能够更加准确地反映地下介质的位置和真实结构。本文采用快速前进法（FMM）进行了地震反射和折射数据的正演研究,反演过程使用子空间反演方法,利用FMMTOMO软件包进行计算,构建三维模型时设置走向方向上的物性不发生变化,计算得到的结果做切片处理即可得到二维剖面的正反演结果。另外,本文开展了球坐标系下二维大地电磁与地震数据基于交叉梯度的联合反演计算,在目标函数中加入交叉梯度项,利用中心差分格式对交叉梯度函数进行离散,在反演过程中通过电阻率和速度模型进行相互制约、相互耦合,实现两种方法的优势互补,减小反演的多解性,得到了更加可靠的反演结果。

关键词：大地电磁地震勘探球坐标系 OCCAM反演方法联合反演

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多辐射场源地空瞬变电磁一维反演方法研究

多辐射场源地空瞬变电磁一维反演方法研究

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作者：李佳长安大学

学位级别：硕士

“十三五”以来,随着“一带一路”战略的规划与实施,我国矿产资源储备工作任务艰巨,矿产资源勘察工作向环境恶劣、地形崎岖的沙漠、山区、森林以及湖泊等地区转移。由于地表环境复杂、恶劣,在上述区域开展地面物探工作难度大、危险高;... 详细信息

“十三五”以来,随着“一带一路”战略的规划与实施,我国矿产资源储备工作任务艰巨,矿产资源勘察工作向环境恶劣、地形崎岖的沙漠、山区、森林以及湖泊等地区转移。由于地表环境复杂、恶劣,在上述区域开展地面物探工作难度大、危险高;增加了矿产勘察的时间、人力以及物力成本。因此,目前亟需一种能够投入实际生产且高效、准确的物探方法。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(如:无人机、旋翼机或飞艇等)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的大测深、高信噪优势和航空装置的采集高效优势。这些优点也从侧面反映了该方法能够适应沙漠、湖泊、高海拔山区等勘探难度很大的地区。目前,地空瞬变电磁法已在火山结构调查、金属矿藏调查及水资源调查等方面取得了的应用。然而,现有方法基于地面大回线源与长导线源装置进行数据解释,地形起伏与飞行高度影响解释精度与准确性。此外,在激发方式上,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。地球物理的数据解释最终的研究方向就是进行反演计算,而一维反演是进行三维反演的基础,因此本文针对多辐射场源地空瞬变电磁法的一维反演问题展开相关讨论与研究的工作。第一,解决多辐射场源地空瞬变电磁正演问题。本文以电偶极子源为基础,采用剖分叠加求和的思想,分别建立均匀大地和层状大地情况下单辐射场源及多辐射场源在空中产生的频域响应表达式。通过正余弦变换实现时频转换,继而完成对地空瞬变电磁法瞬变响应的计算工作。第二,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,它的元素是由一阶偏导数构成的,因此在计算时将其微分形式用差分形式来代替。最后采用线性搜索方法搜索拉格朗日乘子,根据其原理可知不同的拉格朗日乘子所求得的模型参数及相应的拟合差与粗糙度都不相同,因此在计算过程中要对拉格朗日乘子进行扫描,并算出此时数据拟合差以及粗糙度。当拉格朗日乘子等于某个值时,该模型的数据拟合差达到计算精度且粗糙度达到最小,此时对应的拉格朗日乘子的取值就是我们需要的值。本文的研究工作主要围绕上面两部分展开,多辐射场源地空瞬变电磁一维反演的研究不仅丰富了地空瞬变电磁法的解释体系,还为最终实现三维反演提供了基础。

关键词：多辐射场源地空瞬变电磁法 OCCAM反演方法

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