摘要：为了最大化观测数据对模型参数的分辨能力,本文介绍一种地面可控源电磁法发射频率组合优化设计方法.该方法根据灵敏度奇异值谱的光滑性质定义优化设计理论的目标函数,采用遗传算法全局搜索最优的频率组合.同时,在目标函数中引入面向地质目标靶区的模型参数,使观测数据对目标区域模型参数的分辨能力得到了提高.采用一维层状地电模型来验证上述优化理论的可行性,结果显示在发射频率个数减少47%的情况下,依然获得与标准频率组合一致的反演结果,提高了反演计算效率.该方法对优化可控源电磁勘探数据采集系统,提高可控源电磁勘探对地下异常体的分辨能力具有积极意义.

摘要：导电模型的地面核磁共振感应电动势是含水量的非线性函数。引入模型约束的迭代反演方法求解该非线性问题的反演。在反演过程中,根据理论公式计算迭代过程中灵敏度矩阵,并采用平坦模型和光滑模型两种约束。对均匀半空间、层状导电模型和实际数据进行了反演模拟,结果表明,模型约束迭代反演方法能从地面核磁共振感应电动势获得含水层较为合理的含水量及分布,且该结果可以从作为初始模型的均匀含水量分布反演得到。对无噪音数据,平坦模型和光滑模型约束对反演的含水量分布影响不大;但当数据存在一定的噪音时,平坦模型约束将比光滑模型约束获得更为精确的含水层参数。

摘要：海洋电磁理论是建立在水平发射偶极的基础上.然而,由于海底洋流作用海洋可控源发射偶极可能产生水平摆动、倾斜和水平旋转,造成测量数据与理想状态的水平电偶极子的电磁响应有较大的偏差.为了研究发射源姿态变化对场的影响,本文提出利用欧拉旋转将发射偶极由源坐标系转换到地球坐标系,进而分析发射源姿态变化造成海洋电磁观测数据的误差分布特征.研究发现,对于发射源水平摆动和倾斜造成的海洋电磁观测数据的畸变,其分布规律取决于接收机所在区域.以发射频率1Hz为例,对于由发射源水平摆动或倾斜导致的地球坐标系中的两个等效电偶极子分量产生的水平电场Ex,在旁线区域,二者的相位差约为360°,接收机接收到的电场信号约为两个偶极子场之和;而在同线区域,二者的相位差接近于180°,接收机接收到的信号为两者之差.在两个区域的交界处,发射源姿态对电磁信号影响最大.相比之下,发射源水平摆动只改变发射源的位置,不会改变源的性质,其影响主要发生在收发距较小的区域.本文的研究成果有助于海洋电磁系统设计时确定发射源姿态变化的参数指标,同时也为未来实际海洋电磁观测时分析和校正发射源姿态变化造成的观测数据误差提供理论基础.

摘要：研究目的:对采样密度高、数据量大的等间隔瞬变电磁测深数据进行反演解释时,必须对数据进行无损滤波和压缩,得到反映信号衰减规律的不等间隔类对数采样瞬变电磁测深数据。本文特对此进行研究。研究结论:在瞬变测深晚期,尽管数据信噪比非常低,利用变时窗滤波技术仍然可以获得符合规律的瞬变衰减曲线。因此,变时间(时窗)依赖滤波方法是对密度非常大的等间隔瞬变电磁测深数据进行无损压缩的良好工具。

摘要：讨论了地面可控源电磁勘探三维非线性共轭梯度反演的可行性以及反演过程中考虑场源的必要性.反演采用非线性共轭梯度反演方法.反演过程中,模型响应利用交错网格有限差分技术计算.反演数据采用与发射源平行的电场x分量Ex.利用层状导电模型作为背景,设计了两个理论模型进行数值试验:第一个模型中包含两个电阻率异常,以检验反演的有效性;第二个模型中,在测区外设置了一个低阻异常,以考察源的信息在反演中的作用.两个模型的反演分别从层状背景模型开始,迭代120次后终止.数值试验结果表明,(1)非线性共轭梯度反演所获得的电阻率分布和理论模型吻合较好;(2)非线性共轭梯度算法收敛速度较慢,需要较多的迭代次数完成反演;(3)对于可控源频率电磁勘探,必须考虑源位置信息.因此,本文采用考虑场源信息的地面可控源非线性共轭梯度反演方法能完成真正意义上的可控源频率电磁测深数据的反演.

摘要：本文基于考虑人工场源辐射的可控源地面电磁勘探三维数值模拟技术,以目前常用的标量可控源音频大地电磁勘探测量方式为依据,讨论地面可控源三维电磁勘探中,为达到最佳的探测效果,如何选择合适的反演数据类型.地面可控源数据的三维反演采用有限内存拟牛顿方法.反演过程中,三维可控源频率域响应数值计算采用交错网格有限差分法,求解基于二次电场的Helmholtz方程.发射装置采用长度为1000m的有限长直导线源,测量频率为10Hz;测点个数200个,分布在10条剖面上.在异常体分布区分别观测(1)电场Ex分量的振幅和相位,(2)Ex振幅,(3)Ex与Ey分量的振幅和相位,(4)Ex与Hy的振幅和相位.反演的数据类型分别为上述4种数据以及导出的阻抗Zxy振幅和相位.反演模型由30×30×20个网格组成,测区内水平方向大小为50m×50m,垂直方向厚度为50m,最后5层厚度倍增.反演都从均匀半空间开始,迭代120次结束.数值模拟结果发现,(1)单个电场分量Ex,其相位信息对异常体信息提取非常重要,若只反演该电场振幅,深部电阻率分辨率低;(2)观测正交电场的效果比单个电场分量效果好,其浅部异常的边缘效应明显减弱,深部异常形态完整;(3)同时观测正交的电场和磁场,反演效果与只观测电场振幅和相位的相当;(4)从阻抗数据反演得到的异常位置和电阻率分布均有较大的改善,反演模型分辨率最好.因此,在理论上,建议在野外数据采集时,最好测量正交电磁场;次之,同时测量正交的电场;最次的,可以只观测电场Ex的振幅和相位,亦可取得较足够的信息.但如果只能获得电场的振幅信息,反演结果的深部将出现较大的不确定性.

摘要：为了研究地-井瞬变电磁响应特征,获得不同井位低阻薄板异常体的响应规律:首先采用交错网格有限差分技术离散二次场满足的频率域赫姆霍兹方程;然后结合虚框叠加等效和虚拟界面法将发射源和接收位置扩展到任意层位,解决了全空间背景格林函数的计算问题;之后利用MUMPS求解器求解频率域二次场,再经过余弦变换,获得井中任意位置的瞬变电磁响应;最后采用三维模型对本文算法的正确性进行验证,设计了均匀半空间和嵌入低阻薄板的三维模型,获得垂直磁场的三维分布,分析均匀导电半空间中低阻薄板对地-井瞬变电磁三维响应的影响特点。结果表明:本文三维地-井瞬变电磁计算方案的计算精度与前人基本相同;水平导电薄板的存在主要影响板体附近及穿过薄板的井中瞬变响应,最大的特点是在异常体位置附近的中期时间道响应出现变号现象。本文的研究为定性解释地-井瞬变电磁法异常提供一个技术手段,也为地-井瞬变电磁三维反演奠定基础。

摘要：将Occam反演技术应用到中心回线瞬变电磁测深数据的反演中,为中心回线瞬变电磁测深数据的自动、快速解释奠定基础,解决Occam反演技术中的正则化参数选择、迭代步长的控制、模型约束的影响等关键问题。利用Occam反演技术可以较为准确地获得地电断面的电阻率分布,一般5次迭代目标函数就可以收敛到5×10-2。相对视电阻率的定性或者半定量解释技术,Occam反演的结果更准确。

摘要：本文研究了频率选择对三维可控源方法勘探效果的影响.研究的三维模型抽象自泥河铁矿.该铁矿规模为1000 m×1000 m×400 m,埋深900 m.反演采用有限内存拟牛顿法,反演过程计算采用有限差分法.观测数据为与发射源平行的E_x实部和虚部.反演初始模型为两层背景模型时,选取不同频率组合进行反演,迭代120次.数值试验结果表明,不同频率组合反演效果不同,存在最佳的频率组合.在反演初始模型合适时,存在关键频率组合.对于本次模型,关键频率组合为16 Hz+64 Hz,即反演频率个数最少,反演结果与理论模型最接近的频率组合.同时从反演结果可看出,对于相对低阻盖层,可控源的探测深度可以达到1000 m.因此,在野外观测时,如果能获得合适的初始模型,可以先根据该地区的地质特点设计模型,进行数值模拟,选出最佳频率组合,指导三维可控源电磁测深方法野外数据采集,提高工作的效率和准确性.

摘要：讨论了大定源瞬变电磁资料处理的方法,并和基于中心回线原理处理结果进行比较,发现基于中心回线原理处理会在回线边缘造成视电阻率偏大。铁路工程勘察采用瞬变电磁法时,要获得准确的地电信息,必须采用合适的装置及处理方法。