本文選題：航空瞬變電磁　切入點(diǎn)：全域視電阻率　出處：《長(zhǎng)安大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：航空瞬變電磁法(Airborne Transient Electromagnetic簡(jiǎn)稱ATEM)因其具有勘查效率高、探測(cè)成本低、通行性好、一次勘探覆蓋面積廣等顯著優(yōu)點(diǎn),在全球范圍內(nèi)得到了廣泛的關(guān)注,特別是加拿大、澳大利亞等發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用廣泛。由于航空瞬變電磁裝置進(jìn)行掃面測(cè)量、一次覆蓋面積廣,擁有海量觀測(cè)數(shù)據(jù),為數(shù)據(jù)的進(jìn)一步解釋帶來(lái)了極大困難,急需一種快速、有效的資料處理解釋方法。本文在此基礎(chǔ)上從定性解釋與定量解釋兩方面給出一套快速、高效的成像解釋方法,為航空瞬變電磁有效解釋提供了新的解決思路。對(duì)于電法勘探而言,視電阻率參數(shù)仍然是目前廣泛應(yīng)用的參數(shù),通過引入適當(dāng)?shù)囊曤娮杪识x可以使視電阻率曲線能夠很好地反映出地下電性介質(zhì)的變化情況。這種方式簡(jiǎn)便并且直觀,適用于ATEM數(shù)據(jù)的定性解釋。目前所定義的視電阻率受接收點(diǎn)位置及早晚期近似條件的限制,并不能真實(shí)有效的反映出地下電性的分布情況,造成后期資料解釋的誤差;并且航空電磁數(shù)據(jù)量巨大,傳統(tǒng)迭代方法計(jì)算速度慢,制約了ATEM的解釋效率。因此,本文在分析大回線源非中心點(diǎn)處響應(yīng)特征的基礎(chǔ)之上,基于磁感應(yīng)強(qiáng)度響應(yīng)采用改進(jìn)的平移算法給出了一種適用于地面系統(tǒng)及航空系統(tǒng)的全域視電阻率定義方法,該方法無(wú)需迭代,計(jì)算速度極快,實(shí)現(xiàn)了真正意義上全時(shí)域、全空域的視電阻率定義方法。直升機(jī)吊艙式的航空電磁系統(tǒng)具有機(jī)動(dòng)靈活的特點(diǎn),能夠有效的應(yīng)用于地質(zhì)地形條件復(fù)雜的地區(qū)。但是現(xiàn)階段對(duì)于航空瞬變電磁法的研究主要基于平坦地形的理想情況,對(duì)于地形效應(yīng)的研究較少,然而實(shí)際應(yīng)用中地形的影響不可避免,不考慮地形影響直接計(jì)算將導(dǎo)致結(jié)果偏離實(shí)際并造成資料解釋的誤差。本文利用三維時(shí)域有限差分算法對(duì)于三維地表起伏模型進(jìn)行了大量正演計(jì)算,并以實(shí)際地質(zhì)資料為基礎(chǔ),構(gòu)建起伏地形條件下包含多個(gè)異常體的三維復(fù)雜模型,通過對(duì)復(fù)雜三維地形模型的ATEM瞬變響應(yīng)計(jì)算,對(duì)地形效應(yīng)的影響有了更加直觀的認(rèn)知。最后,通過大量模型考察了地形的尺寸參數(shù)、電性參數(shù)、飛行軌跡與飛行高度等因素變化對(duì)于ATEM數(shù)據(jù)的影響情況,對(duì)于判識(shí)地形效應(yīng)并進(jìn)一步進(jìn)行地形校正及反演解釋提供了重要的理論基礎(chǔ)。目前,ATEM的解釋主要以多測(cè)道曲線及一維成像或反演解釋為主,由于ATEM計(jì)算量與數(shù)據(jù)量巨大,三維反演十分困難,實(shí)現(xiàn)三維ATEM高分辨率的成像研究將是ATEM系統(tǒng)反演解釋的重點(diǎn)。本文將擬地震解釋技術(shù)引入到ATEM資料解釋處理當(dāng)中,將滿足擴(kuò)散方程的ATEM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到波場(chǎng),采用地震勘探的成熟技術(shù)進(jìn)行資料處理,能夠大大提高ATEM勘探的幾何分辨率。然而,由于波場(chǎng)反變換是一個(gè)典型的不適定問題,變換矩陣具有非常大的條件數(shù)。因此,本文通過采用預(yù)條件技術(shù)降低條件數(shù),并在此基礎(chǔ)上討論波場(chǎng)變換的預(yù)條件正則化方法、小波變換方法和奇異值分解方法的計(jì)算效果。然后引入一種分辨率高、穩(wěn)定性好的波場(chǎng)反變換優(yōu)化算法--多次掃時(shí)變換技術(shù)。最后利用變換后得到的虛擬波場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行克�；舴蚱瞥上�,獲得地下電性分界面的幾何形態(tài)。依據(jù)航空瞬變電磁裝置的特點(diǎn),借鑒合成孔徑雷達(dá)思想,引入合成孔徑成像算法,可有效利用ATEM數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)性,實(shí)現(xiàn)ATEM數(shù)據(jù)快速實(shí)時(shí)成像。為了進(jìn)一步獲得更好的成像效果與更優(yōu)的分辨率,對(duì)合成孔徑算法中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究,給出最佳孔徑尺寸的求取方法,并利用數(shù)值擬合方法給出最佳孔徑尺寸求取的經(jīng)驗(yàn)公式,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式即可直接確定最佳孔徑尺寸的大小。最后,利用多個(gè)模型示例證實(shí)合成孔徑成像方法能夠有效圈定異常范圍、提高橫向與縱向的目標(biāo)分辨率,并且該方法不受海量航空數(shù)據(jù)的影響,計(jì)算速度快、可用于實(shí)時(shí)成像。本文從定性解釋與定量解釋兩個(gè)方面給出了一套適用于航空瞬變電磁系統(tǒng)的高分辨率、快速成像方法,以上研究成果進(jìn)一步提高了航空瞬變電磁法的解釋精度,為豐富航空瞬變電磁解釋方法、提高勘探效率提供了重要的理論依據(jù),并且對(duì)于航空瞬變電磁方法的有效推廣提供了有利條件。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P631.326

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本文編號(hào)：1637910