航空瞬變電磁法是以飛機為載體、電磁感應為勘探機理的航空物探方法。相比于地面瞬變電磁法,航空瞬變電磁法具有快速、高效、低成本、受地形影響較小等優(yōu)點,所以航空瞬變電磁法已經廣泛應用于沼澤、湖泊、沙漠、山地、海洋和垃圾填埋場等區(qū)域的礦產勘查,以及水文、工程、環(huán)境的調查和污染監(jiān)測,特別適合中西部地區(qū)惡劣的地質環(huán)境。但是由于航空瞬變電磁信號頻帶較寬,特別是中晚期信號較弱,極易受到外部噪聲的干擾。如果不能對電磁信號中的噪聲進行有效的抑制,那么就會嚴重影響數(shù)據的可靠性和質量,進而影響后期數(shù)據的反演精度。本文依托于“十三五”國家重點研發(fā)計劃項目課題“直升機航空電磁探測數(shù)據處理解釋軟件系統(tǒng)研發(fā)”對航空瞬變電磁數(shù)據去噪方法進行研究。首先對航空瞬變電磁數(shù)據及噪聲進行正演模擬,然后研究線性主成分去噪方法和核主成分去噪方法,同時通過模擬含噪電磁數(shù)據編程實現(xiàn)來驗證其有效性,最后通過實測數(shù)據驗證所研究去噪方法的適用性。具體來說,本文主要研究內容如下:(1)基于線性主成分分析的航空瞬變電磁去噪方法。主成分分析法主要利用數(shù)據的一階、二階統(tǒng)計特性,通過坐標變換獲得不相關或近似不相關的各個分量,從而實現(xiàn)信噪分離。本文首先讀入含噪數(shù)據,然后對該數(shù)據歸一化并求出零均值的協(xié)方差矩陣,再對該協(xié)方差矩陣進行特征值分解,獲得數(shù)據的所有分量,最后通過各分量的能量分析提取信號主成分并進行重構并獲得濾波后數(shù)據。為了測試線性主成分去噪方法的性能,在實驗中使用不同信噪比的電磁數(shù)據。實驗結果分析說明線性主成分去噪方法的適用范圍。(2)基于核主成分分析的航空瞬變電磁去噪方法。由于線性主成分去噪方法只利用了一階和二階統(tǒng)計特性,使得該方法不能描述非高斯信號,為此本文推薦使用核主成分分析方法。核主成分分析方法是一種非線性主成分分析方法,其核心是通過非線性變換函數(shù)把原始數(shù)據映射到核空間,使得原來在原始數(shù)據空間中只能用非線性主成分分析的數(shù)據轉換為在核空間中可以用線性主成分分析的數(shù)據。因此,作為一種非線性主成分分析方法,核主成分分析可以利用高階統(tǒng)計特性,從而能較好地描述非高斯信號。本文首先讀入含噪數(shù)據,然后對該數(shù)據歸一化并通過核函數(shù)計算出核空間中的數(shù)據分量,根據對核空間中的各分量分析,最后通過逼近方法獲得主分量在原始數(shù)據空間中的源像并重構,實現(xiàn)信噪分離。為了測試核主成分去噪方法的性能,在實驗中使用和線性主主成分去噪方法相同的含噪電磁數(shù)據。實驗結果分析顯示核主成分去噪方法比線性主成分去噪方法具有更好的去噪效果。(3)為了驗證不同核主成分去噪方法對實測數(shù)據的適用性,本文使用上述方法對新疆哈密某探區(qū)的野外航空飛行實測數(shù)據進行去噪處理,并對其去噪性能進行評價。
【學位單位】：成都理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：P631.326
【部分圖文】：

航空電磁勘探簡易圖

12圖 2-1 水平層狀垂直磁偶極源示意圖如圖2-1所示，對于位于地面以上 z = h處的垂直磁偶極源，其磁矩為zmμ ，其磁化矢量為( ) ( ) ( )zM = mu δ x δ y δz + h（2-34）由于抗阻率 z 存在下面關系式z = iuω（2-35）將方程（2-34）和（2-35）代入方程（2-12）可得( ) ( ) ( )0 smJ = z m δ x δ y δz + h（2-36）將（2-36）代入（2-32），可得垂直磁偶極源的特解（一次場），滿足下面的微分方程( ) ( ) ( )2 20 F + k F = z m δ x δ y δz + h（2-37）根據格林函數(shù)的解類比（納比吉安,1992），在偶極與大地之間有0 000 2u h u zz mF e eu = （2-38）因為對稱，所以電流沿著水平方向流動，電場的垂直分量是不存在的，而且水平層狀大地上的垂直磁偶極的電場是TE 場。類比于水平層狀介質的通解形式（納比吉安,1992），方程（2-38）中的pF 為

航空實測數(shù)據去噪前剖面圖

【參考文獻】

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本文編號：2818169