复杂地形条件下的可控源音频大地电磁测深数据二维反演技术及应用效果

复杂地形严重地影响可控源音频大地电磁测深(CSAMT)的解释结果,为此,笔者考虑了地形的影响,将地电断面模型经过精细剖分,对模型正演计算的数据进行CSAMT二维反演,得出的结果与正演模型的形态基本一致,获得的电性断面能很好地反映地下地质结构,与实际地质资料相吻合,证实了该方法的正确性和有效性.     

电磁法测量的地形影响及校正方法

针对地形对电磁测量结果的影响,设计了一组带地形模型,采用有限差分法对其进行了正演模拟计算。对模拟结果进行了分析,总结了地形对电磁测量视电阻率的影响规律,即TM模式比TE模式易受地形影响,山顶比山谷易受地形影响。在此基础上,分析了常用地形校正方法的优缺点;理论模型和实测资料反演结果表明带地形的二维联合反演可有效消除地形影响。     

起伏地形大地电磁二维反演

为了适应地形起伏的实际地质情况,开展带地形的最小二乘二维反演研究。鉴于大地电磁（ MT）反演的不适定问题,引入Tikhonov的正则化方法,从而获得关于总目标函数的方程,利用光滑约束最小二乘法求解总目标函数方程。由于正则化因子值与反演精度以及稳定性相关,采用主动约束平衡方法获取最优化的正则化因子,以确保反演精度和稳定性都达到最佳。与此同时,利用电磁场互易定理以节省反演迭代过程求解雅可比矩阵的计算时间。构建了若干地质构造模型进行试算,分别讨论TE、TM模式以及二者联合模式的反演结果,并与前人研究工作对比以说明本文方法的反演效果。     

三维地质体对AMT二维反演的影响研究

为探究三维地质体对二维反演结果地影响以及二维反演中极化模式的选择问题,设计了一系列二维、三维地电模型进行正演计算,并对正演结果进行二维反演计算。研究结果表明:相位受到三维畸变的影响较小,视电阻率较大;当三维异常体模型走向延伸较小时,TE模式的反演结果误差较大,TM模式的反演结果相对较好,但是反演得到了虚假的下覆构造,TE+TM联合反演结合了TE和TM模式反演的优点,可以较好地反映异常体的赋存位置及电阻率值;当三维异常体模型走向延伸长度增大时,三维数据的二维反演结果是可靠的,用TM和TE+TM模式反演都比较合理。     

隧道勘探AMT数据二维非线性共轭梯度反演的关键参数探讨

研究了二维非线性共轭梯度反演对于铁路隧道音频大地电磁(AMT)勘探的适应性。通过模型反演实验,确定控制反演进程的关键参数选取方法,以便于在不损失分辨率的前提下避免假异常。实验结果表明,在类似的地电条件下:①采用TE+TM模式联合反演;②使用浅部细分网格以更好地拟合地形;③不使用1000 Hz以上易受干扰的数据;④使用较小的正则化因子;⑤选用中、浅层电阻率的均匀空间作为初始模型;以上这些手段能提升反演结果的准确性,更适应铁路隧道勘探解释需要。     

地形对不同反演的影响

[摘 要]根据观测数据和模型参数之间的关系,将求误差函数的最优问题的方法通常分为线性反演和非线性反演; 线性反演要求有相当准确的背景介质模型的条件,这和地球物理问题中的实际情况相矛盾。特殊情况下,线性反演甚至出现发散的情况。而非线性反演不用求目标函数的偏导数,全局随机搜索模型空间的最优解的办法,避免了问题的线性化,在山区复杂地形条件下,通过对比论证,非线性反演能够获取更合理的真实地电模型,从而说明由于非线性反演适应性较强、精度较高已被广泛的应用于地球物理的各个领域。     

AMT仪器研制新进展

根据AMT信号特征,在吸收前人研究成果的基础上,依托现有AMT磁传感器、电场传感器,自主研制了AMT测量仪器.介绍了测量仪器相关的硬软件关键技术,并与国外同类仪器进行了野外对比试验.实验结果表明,自主研制的AMT测量仪指标基本满足标准AMT测量要求.     

AMT数据地形畸变影响与带地形反演效果研究

在山区进行音频大地电磁测深(AMT)时,电磁场易受地形起伏影响发生畸变。为研究起伏地形对AMT数据的影响,采用WinGlink软件基于有限差分算法的正演模块,建立二维起伏地形和平地地电模型,并对比分析了两个理论模型的正演响应。结果表明:TE模式的视电阻率曲线在高频段受干扰程度相对较大,在低频段影响减小甚至消失;TM模式的视电阻曲线变化正好相反;二者相位受地形影响则较小。对含异常体的带地形地电模型进行正演计算,在正演响应中加入2.5%的随机误差模拟实测数据,利用WinGlink软件基于非线性共轭梯度(NLCG)算法的反演模块,分别进行带地形和不带地形的TE、TM和TE+TM模式的二维反演。各反演结果的对比表明,带地形的二维反演结果明显优于不带地形的反演结果,能够较好地反映出异常体的位置、形态及电阻率值。依据得到的认识,对青海祁连隧道工程的AMT实测数据进行带地形二维反演,取得了理想的应用效果。     

地形对不同反演的影响

根据观测数据和模型参数之间的关系,通常将求误差函数的最优问题的方法通常分为线性反演和非线性反演;线性反演要求有相当准确的背景介质模型的条件,这和地球物理问题中的实际情况相矛盾。特殊情况下,线性反演甚至出现发散的情况。而非线性反演不用求目标函数的偏导数,全局随机搜索模型空间的最优解的办法,避免了问题的线性化,在山区复杂地形条件下,通过对比论证,非线性反演能够获取更合理的真实地电模型,从而说明由于非线性反演适应性较强、精度较高已被广泛地应用于地球物理的各个领域。     

青藏高原冻土区AMT探测天然气水合物采集试验

音频大地电磁测深(AMT)在“死频带”(500~5 000 Hz)内,容易引起视电阻率与相位曲线畸变.为获得探测天然气水合物的高质量AMT数据,在青藏高原冻土区开展了AMT采集试验研究,涉及到5个采集参数,分别为采集时段、采集时长、天气、电极距与测点密度.通过参数对比试验发现:为获取高质量的AMT数据,采集时段应选择在下午至晚上区间,采集时长≥40 min,选用较小的电极距(50~ 100m),选择多云或阴天进行采集,此外,采用密度较高的点距布设(点距100m或更小)有利于构建准确的电性模型.     

带地形的可控源音频大地电磁法二维正演

利用二次场算法研究了可控源音频大地电磁法二维正演问题。采用有限单元法进行正演模拟,将矩阵压缩存储和共轭梯度解方程方法应用到正演算法中,加快了正演算法的速度,并且将地形因素考虑到正演算法中。通过不同的模型验算,检验了算法的精度。     

电性可控源音频大地电磁法二维反演方法技术研究

在多年来电性可控源音频大地电磁法方法实际应用的基础上,对电性可控源音频大地电磁法二维反演方法技术进行研究。用美国ZONGE公司的SCS2D软件对一个应用实例资料的处理,给出不同的计算结果以及一般的反演计算工作流程。     

CSAMT与AMT数据“拼接”处理——以湖南仁里铌钽矿床7号剖面为例

音频大地电磁测深(AMT)与可控源音频大地电磁测深(CSAMT)均为深部勘查常用方法。AMT方法采集频带较宽,但存在“死频带”,在“死频带”范围无法完全得到地质体响应。CSAMT信噪比高,但通常受发射功率的限制,收发距离一般放置不够远,容易过早进入“近区”。本文展示了将两种方法数据拼接组合的一种处理方式:首先在前人理论研究的基础上,利用CSAMT和AMT均匀半空间模型进行了正演计算,结果表明,CSAMT远区与AMT数据拼接具有可行性;选择湖南仁里铌钽矿床7号剖面的野外实测数据进行实验,将同测点位置的CSAMT远区数据和AMT同测点同模式数据相“拼接”,合成新AMT数据;最后进行反演,反演结果与钻探结果对应较好,表明该方法具有一定的效果。     

基于改进残差网络的大地电磁反演研究

针对传统反演方法存在依赖初始模型、反演时间较长等问题,提出一种基于改进残差网络的大地电磁反演方法。该方法首先构造不同形状和不同电阻率的地电模型,在TM模式下正演得到视电阻率数据,组成数据集;然后在经典的残差网络ResNet基础上进行改进得到一种新的反演网络iResNet(improved residual network),并使用上述数据集训练该网络;最后将视电阻率数据输入到训练好的网络中,直接得到反演结果。实验结果表明,该方法能快速、准确地反演出地电模型的位置、形态和电阻率值,具有较好的泛化能力和抗噪能力,并能有效解决大地电磁实测数据问题。     

大地电磁二维反演方法对比研究

由反演方程出发, 从构造目标函数和方程求解方面, 比较了国际上通用的OCCAM (奥可姆法)、RRI(快速松弛法)和REBOCC(简化基奥可姆法), 并由两个合成模型分析比较了OCCAM、RRI和REBOCC的反演结果。试验表明, REBOCC是继RRI之后又一种较快的反演方法, 可为电法勘探资料处理提供新的途径。而在RRI和REBOCC反演时, 网格的划分对结果很有影响, 这是值得注意的地方。     

音频大地电磁测深法对正、逆断层的精细解释

在隧道勘察中,使用音频大地电磁测深法（AMT）寻找断层、破碎带等。从正、逆断层地电模型的二维正演模拟出发,使用合成数据进行一维、二维反演,研究正、逆断层及低阻破碎带在实测数据拟断面和一维反演、二维反演结果上的区别,以确定如何利于现有的技术手段对断层破碎带D的倾向进行有效的定性、定量解释。从所获结果中可以得出,实测数据解释应以TM模式数据分层,TE模式数据判断倾向。     

时移可控源音频大地电磁法三维反演研究

时移地球物理监测是观测地下物性参数随时间动态变化的有效方法。地球物理反演结果会受到测量误差、测量环境的噪声污染以及地球物理反演多解性等系统性因素的影响。如果对时移地球物理数据进行不同时刻数据的单独反演,可能会导致不同时刻的反演结果可对比性差,从而影响时移地球物理的监测效果。针对可控源音频大地电磁法在监测领域的实际需求,将不同时刻的观测数据放在一起反演,不同时刻的电阻率模型相互约束,实现了时移可控源音频大地电磁法三维反演。设计三种类型模型进行合成数据的单独反演和时移反演对比试算,验证了时移反演算法的有效性。反演结果表明：通过加入相邻时刻模型约束,时移反演可以更好地聚焦异常体的位置,降低噪声以及测量环境变化对反演结果的影响,防止反演伪影掩盖真实的地下变化。研究成果为时移可控源音频大地电磁法的实际应用奠定了良好基础。     

AMT 在陕西华阳川地区硬岩型铀矿勘查中的应用

在陕西省华阳川硬岩型铀矿勘查区内进行了音频大地电磁测深（AMT）研究工作。研究结果表明,AMT磁场垂向分量Hz在约束构造破碎带产状方面效果明显,AMT能够有效的探测容矿空间—构造破碎带的规模、产状以及两侧岩体的展布,是一种在硬岩型铀矿攻深找盲、外围探测工作中较为有效的技术手段。     

大地电磁测控深二维地形影响及其校正方法研究

采用有限元法实现ＭＴ二维模型的正演模拟,将地形条件下的二维地电模型的ＭＴ响应分解为地形引起的畸变场和与测点高程位置有关的稳定场两部进行分析。用有限元法模拟二维地形条件下地电结构的ＭＴ响应和地形的ＭＴ响应,采用幽会法消除地形引起的干扰场,然后,将消除地形影响后的视电阻率值通过延拓方法获水平地形条件下二维地电结构的视电阻率分布,完善在地电磁测深视电阻率的地形校正。