【摘要】：大地電磁法是利用天然電磁場(chǎng)在地下傳播及分布的差異特征來研究地下巖層電阻率分布規(guī)律的一種地球物理勘探方法。該方法野外工作施工方便、工作效率高、分辨力強(qiáng),廣泛應(yīng)用在礦產(chǎn)資源、地?zé)�、水資源、油氣資源勘查。然而,隨著理論研究的深入和實(shí)際應(yīng)用的推廣,出現(xiàn)了許多需要進(jìn)一步解決和完善的新問題,大地電磁反演問題的研究,是當(dāng)前一個(gè)重點(diǎn)研究方向。大地電磁測(cè)深反演,主要是通過構(gòu)造合適的誤差目標(biāo)函數(shù),求解其最小值,進(jìn)而求得模型參數(shù)。為此,許多地球物理學(xué)家提出了各種反演方法。如Bostick反演法、連續(xù)介質(zhì)反演法、基于方差原理的高斯—牛頓法、馬奎特法、廣義逆反演法等。但是傳統(tǒng)的基于最小方差原理反演的方法,由于反演結(jié)果總是依賴于初始給定的模型,容易陷入局部極小。為此本文提出了一種基于人工蜂群算法的大地電磁非線性反演方法,來提高反演精度。人工蜂群算法是土耳其埃爾吉耶斯大學(xué)Karaboga教授提出的一種基于蜜蜂群智能搜索行為的隨機(jī)優(yōu)化算法。大量的實(shí)驗(yàn)研究證明,ABC算法在尋優(yōu)等方面有著收斂速度快、非劣解質(zhì)量高、魯棒性好等優(yōu)點(diǎn),非常適合求解各種數(shù)值最優(yōu)化問題。本文首先詳細(xì)介紹了大地電磁測(cè)深法基本原理,從麥克斯韋方程組出發(fā),推導(dǎo)出一維二層、三層、四層直至遞推N層介質(zhì)大地電磁場(chǎng)地面阻抗遞推公式,利用Matlab工具編寫了正演程序,對(duì)二層、三層和四層地質(zhì)模型進(jìn)行了正演計(jì)算,并對(duì)計(jì)算結(jié)果分析,為反演工作打下基礎(chǔ)。隨后,構(gòu)建基于人工蜂群算法的非線性反演的基本框架;根據(jù)大地電磁測(cè)深曲線的特點(diǎn)和反演的精度及電性特征對(duì)人工蜂群算法目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行改進(jìn),加入正則化項(xiàng),綜合考慮模型及數(shù)據(jù)的擬合,引入人工蜂群算法實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)函數(shù)的非線性方法求解。對(duì)不同類型的地質(zhì)—地球物理模型和實(shí)例進(jìn)行算法驗(yàn)證,探討基于人工蜂群算法的大地電磁非線性反演方法的可行性和實(shí)用性。
【圖文】：

2.1 大地電磁場(chǎng)場(chǎng)源天然地電場(chǎng)中，各種全球性或區(qū)域性變化的電磁場(chǎng)稱為大地電磁場(chǎng)。大地電磁場(chǎng)的變化分為平靜變化和干擾變化兩類。平靜變化是連續(xù)出現(xiàn)確定的周期性，如周期按照日、月、季、年同等時(shí)長(zhǎng)等不同周期，還有與太發(fā)同周期的；干擾變化是偶然發(fā)生的，有高頻地電變化。大地電磁場(chǎng)的變化分類：地電日變化，由具有相同周期的靜日地電日變化和擾日地電日變化疊加場(chǎng)源是分布在電離層中的電流系，，靜日地電日變化主要分布在中低緯度的上100Km，在地表有限區(qū)域內(nèi)可將電磁波視為似平面波。地電微變化，幅值變化較小的高頻地電變化，在 1Hz 附近，幅度最小，低于這個(gè)頻率，變化幅度增大。高頻的地電變化，比如雷暴系統(tǒng)，主要產(chǎn)生空 8 Km 處，它產(chǎn)生的電磁噪音的影響幾乎遍及全球；地電脈動(dòng)，太陽(yáng)輻射子一方面繞著地磁場(chǎng)的磁力線運(yùn)動(dòng)，另一方面還沿著磁力線的方向在兩極之蕩，帶電粒子的這種運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的電磁效應(yīng)是電磁脈動(dòng)的場(chǎng)源，如圖 2.1 所

圖 2.4 大地電磁測(cè)深野外電極和磁棒布設(shè)示意圖當(dāng)觀測(cè)時(shí)，保證足夠長(zhǎng)的觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)，確保每一個(gè)測(cè)點(diǎn)上的記錄數(shù)據(jù)都包頻譜成分和足夠長(zhǎng)的記錄長(zhǎng)度。大地電磁法的勘探深度和信號(hào)的頻率、地下有關(guān)系，一般獲得最大周期 T 可以由經(jīng)驗(yàn)公式2T ≥ 40 D /ρ，其中 D 為勘探深平均電阻率或等效電阻率。為了得到周期為 T 的振幅譜，必須克服截?cái)嘈?yīng)集時(shí)間必須為最大周期 T 得 8-10 倍，一般要求記錄時(shí)間：2400 /cT ≥ D ρ，時(shí)間越長(zhǎng)越好。為了壓制噪聲獲得更高信噪比的高質(zhì)量數(shù)據(jù)，目前普遍采用的技術(shù)有遠(yuǎn)技術(shù)和 Robust 技術(shù)。遠(yuǎn)參考測(cè)量技術(shù)即兩個(gè)測(cè)點(diǎn)同時(shí)采集，在資料處理時(shí)進(jìn)磁道信息處理，消除不相關(guān)噪聲。進(jìn)行遠(yuǎn)參考數(shù)據(jù)采集時(shí)，必須使用 GPS 衛(wèi)保證兩個(gè)測(cè)點(diǎn)同步采集。Robust 技術(shù)是在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的過程中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行析計(jì)算，以此為依據(jù)放棄使用相關(guān)程度低的數(shù)據(jù)從而消除飛點(diǎn)數(shù)據(jù)，去除了偶
【學(xué)位授予單位】：河北地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P631.325

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2 劉文R

本文編號(hào)：2637753