由于航空電磁系統(tǒng)具有工作頻率低、時間延遲短等特點,地形對航空電磁響應有很大影響,忽略地形影響會給航空電磁數據解釋造成很大誤差.本文將基于非結構化網格的矢量有限元法應用于模擬起伏地表條件下頻域/時域（FD/TD）三維航空電磁系統(tǒng)響應.該方法由于采用非結構網格,與傳統(tǒng)的結構化網格電磁正演算法相比,能更好地擬合地形和地下不規(guī)則異常體,提高對不規(guī)則地形和地下介質航空電磁響應的計算精度.通過將計算結果與半空間模型的半解析解及已發(fā)表的結果進行對比,檢驗了本文算法的精度.通過對典型山峰和山谷地形航空電磁響應分析對比,總結了地形對航空電磁響應的影響特征.研究結果對航空電磁地形效應的識別和校正具有指導意義. 

【文章來源】：地球物理學報. 2016,59(04)北大核心

【文章頁數】：15 頁

【部分圖文】：

圖１矢量有限元四面體單元內電場分布Ｆｉｇ．１Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｆｉｅｌｄｓｉｎａｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎｅｌｅｍｅｎｔ

ｚａｔｏ（２００３）計算的梯形山峰模型（簡稱模型一）及其網格劃分情況如圖２ａ所示．山峰高５０ｍ，頂部和底部分別寬２０ｍ和２２０ｍ；模型的電阻率為１００Ωｍ；收發(fā)裝置采用水平共面裝置，收發(fā)距１０ｍ，發(fā)射頻率為１６ｋＨｚ，飛行高度固定為距離起伏地表３０ｍ．圖２ｂ給出了本文模擬結果與Ｓａｓａｋｉ和Ｎａｋａｚａｔｏ（２００３）模擬結果之間的對比，圖２ｃ給出兩者之間的相對誤差．從圖中可以看出，兩者吻合較好，最大相對誤差不超過４％．圖２本文模擬結果與Ｓａｓａｋｉ和Ｎａｋａｚａｔｏ（２００３）模擬結果對比（ａ）山峰模型；（ｂ）模擬結果對比；（ｃ）相對誤差．Ｆｉｇ．２ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｒｅｓｕｌｔｓｆｒｏｍｔｈｉｓｐａｐｅｒｗｉｔｈｔｈｏｓｅｆｒｏｍＳａｓａｋｉａｎｄＮａｋａｚａｔｏ（２００３）（ａ）Ａｔｒａｐｅｚｏｉｄｈｉｌｌｍｏｄｅｌ；（ｂ）ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｈｅＦＥｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｔｈｉｓｐａｐｅｒｗｉｔｈｔｈｏｓｅｆｒｏｍＳａｓａｋｉａｎｄＮａｋａｚａｔｏ（２００３）；（ｃ）Ｒｅｌａｔｉｖｅｅｒｒｏｒｓ．由于帶地形模型時間域航空電磁響應發(fā)表的正演模擬結果較少，本文將計算結果與半空間模型的半解析解（殷長春等，２０１３）進行對比．收發(fā)裝置參考ＦＵＧＲＯ系統(tǒng)，參數設置如下：發(fā)射高度３０ｍ，接收高度５０ｍ，發(fā)射、接收線圈的水平距離為１０ｍ，發(fā)射偶極矩為６１５０００Ａｍ２，發(fā)射波形為階躍波（下文所有時間域系統(tǒng)參數均相同）．正演模擬結果對比如圖３ａ和３ｃ所示，相對誤差如

地球物理學報（ＣｈｉｎｅｓｅＪ．Ｇｅｏｐｈｙｓ．）５９卷圖３本文模擬結果與半解析解對比（ａ）Ｂｚ模擬結果對比；（ｂ）Ｂｚ相對誤差曲線；（ｃ）ｄＢｚ／ｄｔ模擬結果對比；（ｄ）ｄＢｚ／ｄｔ相對誤差曲線．Ｆｉｇ．３ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆＦＥｒｅｓｕｌｔｓｆｒｏｍｔｈｉｓｐａｐｅｒｗｉｔｈｔｈｅｓｅｍｉ－ａｎａｌｙｔｉｃａｌｒｅｓｕｌｔｓｆｒｏｍＹｉｎｅｔａｌ．（２０１３）（ａ）Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｉｍｅ－ｄｏｍａｉｎＢｚ；（ｂ）ＲｅｌａｔｉｖｅｅｒｒｏｒｓｆｏｒＢｚ；（ｃ）ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｄＢｚ／ｄｔ；（ｄ）ＲｅｌａｔｉｖｅｅｒｒｏｒｓｆｏｒｄＢｚ／ｄｔ．模型的電阻率為１００Ωｍ．對于頻率域航空系統(tǒng)，本文模擬了水平共面（ＨＣＰ）裝置３８０Ｈｚ，１６００Ｈｚ，６３００Ｈｚ，２５ｋＨｚ，１２０ｋＨｚ五個頻率的電磁響應，裝置距離地表３０ｍ，收發(fā)距１０ｍ（下文所有頻率域系統(tǒng)均與此相同）．對于時間域航空電磁響應，本文模擬了ＦＵＧＲＯ系統(tǒng)在１０－５～１０－２ｓ之間１２個時間道的航空電磁響應．由于在低頻段和晚期，航空電磁正演響應受地形影響很小，本文的正演響應結果平面分布僅給出１２０ｋＨｚ（高頻）和１６００Ｈｚ（中低頻）以及１０－５ｓ（早期時間道）和３．２×１０－４ｓ（中晚期道）的結果，而對測線正演響應我們給出了全部１２個時間道以及５個頻率的計算結果．圖５ａ和５ｂ分別給出了模型二和模型三對應５個頻率的電磁響應信號，測線位于模型中心


本文編號：2977738