近场源浅地表多频电磁法正反演研究
大地电磁测深快速反演研究
大地电磁测深快速反演研究作者：张虎来源：《中国科技博览》2013年第07期[摘要]大地电磁测深一维反演方法众多，大多需要初始模型，本文利用电阻率串联思想介绍一种不依赖初始模型且快速，稳定的反演方法，并给出一种综合地电模型的反演结果，表明该方法是一种快速有效的反演方法。
[关键词]MT；快速反演；联等效电阻率法中图分类号:P631 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)07-0247-02引言大地电磁测深（MT）是一种研究地壳和上地幔构造的地球物理探测方法。
它以天然交变的电磁场作为场源，当交变电磁场以波的形式在地下介质中传播时，由于电磁感应作用，在地面上观测到的电磁场值将包含有地下介质电阻率分布的信息。
而且，由于电磁场的趋肤效应，不同周期的电磁场信号具有不同的穿透深度，因此，通过研究大地对天然电磁场的频率响应，可获得地下不同深度介质电阻率分布的信息。
目前大地电磁测深的反演有很多种方法[1-5]，如梯度法，马奎特法和OCCAM法等，它们都依赖于初始模型，如果初始模型取不好，反演还会出现不稳定现象，陈清礼提出的并联等效电阻率法[6]在不需要初始模型下能较好模拟地下电性分层，本文便提出类似于串联电阻思想来进行快速反演，并验证其可行性。
2 模型试验3 结论与认识对于一维大地电磁测深反演，运用电阻率串联原理在不需要初始模型的情况下能较好地模拟地下电性分层，速度多快，方法简单，也可以为其他高精度反演方法提供初始模型。
通过综合模型发现电阻率串联与并联原理都能较好模拟地下情况，至于其中的机理有待进一步研究。
参考文献[1] 陈乐寿,刘任,王天生.大地电磁测深资料处理与解释[M],石油工业出版社，1989.[2] Constable S C,Parker R L and Constable C G.Occam’s inversion:a practical algorithm for generating smooth models from EM sounding data [J].Geophysics,1987,52(1):289～300.[3] Smith J T,Booker J R.Magnetotelluric inversion for minimum structure [J]. Geophysics,1988, 53(12):1565～1576.[4] Ranganayaki.An interpretive analysis of magnetotelluric data [J].Geophysics,1984,49:1730～1748.[5] Kenneth P W,Douglas W.Inversion of magnetotelluric data for a one-dimensional conductivity[J].Ingeophysical monography series: No.5.[6] 陈清礼,杨中海,胡文宝.有效的一维MT直接反演新方法[J]. 石油地球物理勘探,2003,38(3):324~327.[7] 朴华荣.电磁测深法原理[M].北京:地质出版社,1991.[8] 陈永乐,王光谔.大地电磁测深法[M].北京:地质出版社,1990.[9] 孙正江,王华俊.地电概论[M].北京:地震出版社,1984.[10] 陈乐寿等.大地电磁测深资料处理与解释[M].北京：石油工业出版社, 1989.作者简介张虎，长江大学地球探测与信息技术专业硕士研究生，研究方向为电磁法勘探。
浅层地震反射资料的多阶振型面波反演
浅层地震反射资料的多阶振型面波反演李建平【摘要】浅层地震反射波法和面波方法是两种相互独立发展的地震勘探方法,在各自的数据采集和处理中,对方都是作为干扰信号而存在.本文利用浅层地震反射资料中被视为干扰的面波信号,通过成熟的多道面波勘探技术处理浅层地震反射资料,在频率-波数域中提取多阶振型面波的频散曲线,并基于该曲线反演浅地表S波速度结构.这种方法充分开发利用了已有数据,无需单独的面波数据采集系统,同时为解释浅层地震反射资料提供了额外的信息约束.结果表明:浅层地震反射资料中可提取出可靠的多阶振型面波频散曲线,并能给出稳定的反演结果,同时,面波反演的多解性可以通过高阶振型反演得以进一步约束;低速层的存在是观测频散曲线出现振型跳跃或呈“之”字形回折的必要条件而非充分条件.%Shallow seismic reflection and surface wave are two seismic exploration methods which are developing independently.In their respective data collection and processing,the concerned signal in one method is usually thought as the disturbed one in the other method.In this paper,the "disturbed" surface wave occurred in the data collected by shallow seismic reflection survey was reused.The dispersion curves of multi-mode surface waves were extracted in the frequency-wave number domain based on these data by applying the multi-channel surface wave technology.The S-wave velocity profiles were then inversed by taking the fundamental and/or first-order modes into account.This method fully exploited the existing data.Therefore,the special data collection for surface waves is not needed,and additional constraint is offered to the interpretation of shallow seismic reflection data.The resultsindicate that the reliable multimode dispersion curves of surface waves can be extracted from the shallow seismic reflection data,and stable S-wave velocity profile can be obtained.Meanwhile,it is concluded that the existence of low-velocity layer is the necessary rather than the sufficient condition to make the observed dispersion curve exhibit the mode-jumping among the mode branches.【期刊名称】《地震学报》【年(卷),期】2018(040)001【总页数】8页(P24-31)【关键词】浅层地震反射;面波信号;频散曲线;多振型反演;浅地表S波速度结构【作者】李建平【作者单位】中国兰州 730000 甘肃铁道综合工程勘察院有限公司【正文语种】中文【中图分类】P315.3+1引言面波浅层地震勘探研究始于20世纪后期，最早是基于连续激震的稳态面波方法（杨成林，1989），由于激震设备笨重，继而出现了基于两道接收、利用互相关技术提取频散曲线并采用表面波谱分析的瞬态面波方法（Nazarian，Stokoe，1986；Al-Hunaidi，1992；关小平等，1993；刘云祯，王振东，1996）. 为了克服互相关方法的局限性和开发利用高阶振型面波信息，出现了多道面波分析方法，其中具有代表性的是多道面波分析方法（Park et al，1999；Xia et al，1999；刘庆华等，2015；夏江海等，2015）.多道面波分析方法被广泛用于工程勘察和各种无损检测中. 工程勘察中，主要利用面波的频散特性，即在均匀水平分层介质中，不同周期的面波以不同的速度传播，周期越长，其传播速度受介质属性影响越大.通过测量不同周期的面波速度（即频散曲线）后，用一定的反演方法来推断不同深度的介质属性，从而达到探测的目的. 相同频率下，高阶振型的面波可用于更深的勘探，而多道面波分析方法能够更有效地利用高阶振型面波的信息，进而发展出针对高阶振型面波的反演方法（鲁来玉等，2006；Lu et al，2007；罗银河等，2008）. 该方法对于速度递增的介质，可直接根据各振型速度的大小对多振型面波进行反演，而对于速度递减或者含有低速层的介质，观测的频散曲线有时则会出现“之”字形回折（张碧星等，2002），为了避免频散曲线之间的面波振型误判，Lu等（2007）提出了一种针对面波激发强度的多振型面波反演方法. 相对于基阶振型反演，该方法具有更好的稳定性，并可能减少反演的多解性（Socco et al，2010）. 目前，多振型面波反演方法作为一种独立工程勘察方法，已发展形成了从激发、采集、处理到反演的一整套技术.浅层地震反射波法作为地震勘探的主要方法之一，在城市活断层探测及工程和资源勘察中发挥了重要作用，并获得了良好的应用效果（方盛明等，2002；王辉，丁志峰， 2006）. 从震源激发、数据采集到软件处理均发展了相对成熟的技术. 根据该方法的原理，在目前的数据处理和解释中，只利用了初至和反射的体波信息，经过常规的叠加、校正、偏移等技术处理，可以解释地下介质结构. 然而，由于面波能量具有弱衰减和高能量特征，实际采集到的后续时域序列中包含着丰富的面波信号，但在传统的数据处理和解释中，通常被作为干扰信号而剔除（陈文超等，2013）. 如果能将浅层地震反射资料中的面波信号加以利用，则可在不增加野外采集成本的情况下，为浅层地震反射波法的勘探结果提供额外的信息.本文拟基于上述两种成熟的工程物探方法，利用常规的多道面波技术处理浅层地震反射资料中视为干扰的面波信号，同时进行多振型面波频散曲线反演，以期为浅层地震反射资料解释提供独立的信息约束.1 数据采集和处理本文针对在天津某地活断层进行浅层地震反射勘探所获数据进行采集处理. 共采集64道数据，其偏移距为24m，道间距为3m，采样频率为2000Hz. 图1给出了该数据的时间序列，可以看出，体波信号主要集中在前200ms，面波信号则分布在200ms之后. 直接利用多道面波方法处理该浅勘数据中信号较强且具有明显高阶振型的面波.图1 天津某地活断层浅层地震勘探数据的时间序列Fig. 1 Time series of shallow seismic survey implemented in Tianjin对时域信号提取多振型面波的频散曲线有多种方法，例如相移法（Xia et al，1999；刘庆华等，2015）、二维傅里叶变换法（Alleyne，Cawley，1990）和波场变换法（McMechan，Ysdlin，1981）. 本文采用二维傅里叶变换法将图1中的时间序列变换到频率-波数域中（Gabriels et al，1987；Forchap，Schmid，1998；Lu，Zhang，2004），结果如图2a所示：体波和面波的能量团近似表现为斜率不同的直线，斜率的大小与波的传播速度相关.由于我们只需要面波信号，则将斜率较大的体波信号剔除，如图2b所示，可以明显观察到多阶振型的瑞雷波相速度，其中基阶振型和1阶振型的能量较为显著.图2 图1所示时间序列在频率-波数域中的能量分布（a）及剔除体波后的面波能量（b）Fig. 2 Energy distribution in frequency-wave number domain of the time series shown in Fig.1（a） and surface wave energy after removing the body waves （b）根据相速度vR与频率f和波数k之间的关系将频率-波数域中的能量分布转换到频率-相速度域中. 如果将地表的位移记录表示成积分形式，面波在理论上对应被积函数的留数贡献，留数由被积函数的分母为零决定，被积函数分母为零的波数对应面波频散方程的根，因此经二维傅立叶变换得到的频率-相速度域中能量的极大值点便构成了不同振型的面波频散曲线，可以根据极大值的连线提取不同振型的相速度，从而进行频散曲线的反演.2 多振型面波反演目前绝大多数面波勘探方法的前提是假设层状模型水平分层均匀. 在该模型中，每个频率的面波具有多个振型，对于同一频率面波，速度最低的称为基阶振型，速度从低到高依次称为1阶、2阶、3阶等高阶振型. 将图2b中频率-波数域中的能量分布转换到频率-相速度域中，结果如图3所示，可见：基阶和1阶振型的能量较强，2阶振型次之，3阶振型能量较弱. 将图中相应振型的相速度连起来，即可得到包含基阶振型在内的4个瑞雷波振型的频散曲线，或称为频散枝. 在传统的面波反演中，通常只考虑基阶振型，即在反演过程中，根据初始模型计算给定频率下的面波相速度，将速度最低的频散枝与观测的基阶振型速度进行拟合.图3中频散曲线具有各个振型是相互分离的特点，不存在振型之间交叉或跳跃的现象，针对此种情形，本文的多阶振型频散曲线反演仅考虑振型相速度的大小，而不考虑振型的激发强度，即只需根据单个频率下，相速度的大小即可判定该速度属于哪一种振型，从而与相应的观测频散曲线进行拟合. 目标函数的具体计算过程为：首先，在理论预测模型中计算单个频率下的多个模式，并按照速度大小排列；其次，将排列好的各模式速度与实际观测的频散曲线进行比较并计算目标函数；最后，调整预测模型.若观测的频散曲线在各振型之间出现跳跃，呈现“之”字形回折，则需考虑振型的激发强度，以免在频散曲线拟合时出现振型误判，从而造成错误的反演结果. 这种情形一般多出现在含有速度递减或者明显低速层的介质模型中，但并不是所有包含低速层的介质模型，其频散曲线均会出现跳跃或交叉现象，这取决于低速层的相对速度大小及其在介质中的几何位置.图3 频率-相速度域中面波能量分布及提取的多阶振型频散曲线Fig. 3 Dispersion curves and energy distribution of surface waves in frequency-phase velocity domain3 反演结果我们利用图3中实际观测到的频散曲线进行反演，仅考虑各阶振型速度的大小，而不考虑激发强度. 由于2阶和3阶振型的面波能量较弱，为了避免测量频散曲线的不确定性带来的反演误差，在反演中，仅考虑基阶和1阶振型.仅考虑基阶振型反演时，模型的密度和纵波速度根据场地条件来估计，由于瑞雷波对S波速度最为敏感，则仅反演S波速度，具体详见表1. 早期面波勘探解释频散曲线时，通常将波长乘以一个比例因子作为深度，现在则将简单转换关系得到的模型作为初始模型输入到反演算法中. 表1中的初始横波速度是根据观测到的基阶振型频率-相速度（f-vR）转换为波长-相速度（λ-vR）之后乘比例因子1.1，并综合对应波长的关系得到的. 根据面波的灵敏度分布，我们只反演出20m以内的深度，而在观测频率范围（24—48Hz）内，面波最敏感的深度介于2—8m，在该范围内，反演时采用0.5m层厚，最终建立含有均匀半空间的16层初始模型. 反演结果如图4a所示，S波速度剖面由初始模型经30次迭代收敛至最终反演模型，可以明显看出，在迭代5次之后，反演结果已基本收敛于最终的模型. 根据最终模型计算的理论频散曲线，如图4b所示，可见理论的基阶振型频散曲线与观测的基阶振型频散曲线拟合得较好.利用基阶振型和1阶振型按照前述方法进行联合反演，结果如图5所示. 由图5a可以看出，模型的理论频散曲线对基阶振型和1阶振型都能很好地拟合，但结合反演剖面图6对比显示，两种反演结果差异较为明显：只考虑基阶振型的反演结果，场地S波速度总体呈随深度增加而逐渐增加的趋势；而加入1阶振型之后，在约10m以下，速度仍表现为增加的趋势，但在4—10m之间，两者速度差异明显，整体反演结果表现出明显低速特征. 图4b和图5b两种反演结果的模型频散曲线与观测频散曲线都有较好的拟合结果，这一方面说明面波反演的多解性，另一方面说明，高阶振型的应用为降低反演的多解性提供了约束. 仅考虑基阶振型的反演结果，模型的1阶频散曲线显然不能很好地与观测的1阶振型拟合.表1 初始模型参数和反演结果Table 1 The parameters of the final and initial model层数层厚/m ρ/（g·cm−3） vP/（m·s−1）初始 vS/（m·s−1）反演vS/（m·s−1）11.0 1.60 300 150 137.221.5 1.66 350 150 159.930.5 1.73 400 156 192.740.5 1.77 450 163 217.050.5 1.79 500 165 228.860.5 1.79 550 165 232.270.5 1.78 560 168 234.780.5 1.78 570 170 233.790.5 1.79 580 175 233.510 0.5 1.79 590 180 232.111 0.5 1.79 600 185 230.312 1.0 1.79 700 190 228.113 2.0 1.79 800 200 230.714 3.0 1.79 900 210 232.915 4.0 1.80 1100 220 235.3半空间 1.80 1200 230 237.7图4 只考虑基阶振型的S波反演结果（a）初始模型经30次迭代收敛至最终反演模型；（b）观测基阶振型与反演模型的频散曲线拟合Fig. 4 The inversed results considering only the fundamental mode（a） The process of the initial model converged to the final model after 30iterations；（b） The fitting of the dispersions of observed one and inversed model图5 同时考虑基阶和1阶高振型下S波的反演结果（a）由初始模型经30次迭代收敛至最终反演模型；（b）观测的基阶振型与反演模型的频散曲线拟合Fig. 5 The inversion results considering the fundamental and first-mode Rayleigh waves（a） The process of the initial model converged to the final modelafter 30iterations;（b） The fitting of the dispersions of observed one and inversed model反演结果还表明，即使4—10m处出现低速层，观测频散曲线并未出现振型的跳跃或“之”字形频散曲线，该现象是由低速层的低速程度和几何参数共同决定. 虽然反演剖面包含了低速层，但其反演过程仍快速收敛于最终模型，因此低速层的存在是振型跳跃或“之”字形频散曲线的必要条件而非充分条件，在某些情况下，可以只考虑振型的速度大小进行反演，而不必考虑各振型的激发强度.此外，本文也对2阶和3阶频散曲线联合反演进行了试验，反演结果中虽然收敛速度变慢，2阶和3阶频散曲线的拟合度降低，4—10m处的低速层特征仍明显存在，这表明即使有更高阶振型的面波加入反演，低速特征的存在仍是确定的，这更加验证了低速层的存在是振型跳跃或“之”字形频散曲线的必要条件而非充分条件.4 讨论与结论图6 仅考虑基阶与考虑基阶和1阶振型的反演结果的对比Fig. 6 Comparison ofinversion result by considering fundamental wave with that by fundamental and the first-mode waves本文将成熟的多道面波勘探方法用于处理浅层地震反射资料，从浅层地震反射数据中成功提取了多振型面波频散曲线并进行了反演，结果表明：1）传统的浅层地震反射资料中的面波信息可以重新再利用，或者在浅层地震勘探资料处理中，将传统视为“干扰”的面波信号同时进行处理，无需专门进行面波采集，可获得更多的工程勘察结果. 面波反演的多解性可以通过高振型反演进一步约束，这为资料的解释提供了更多的约束.2）低速层的存在是观测频散曲线出现振型跳跃或呈“之”字形回折的必要条件而非充分条件. 在某些情况下，可以只考虑振型的速度大小进行反演，不必考虑振型的激发强度.由于面波能量大、衰减小，在浅层工程勘察领域获得了广泛应用，随着传感器和数据处理技术及被动源地震干涉理论的发展，利用主动源和被动源记录提取高质量的多阶振型面波频散曲线技术日益成熟. 高阶振型的应用可以降低反演的多解性，但由于野外实际地质条件复杂，例如有些地层由于各种沉积环境不同或经过人为改造或其它自然条件的原因会存在显著的低速夹层，会造成实际观测的多振型频散曲线在各个振型之间跳跃，需要新的多阶振型反演技术（如波形反演），或者在频散曲线反演中考虑振型的激发强度，这是我们下一步的研究方向.审稿人对本文提出了宝贵的的意见和建议，在此表示感谢.参考文献陈文超，王伟，高静怀，姜呈馥，雷江莉. 2013. 基于地震信号波形形态差异的面波噪声稀疏优化分离方法[J]. 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基于等值反磁通装置频率域电磁法研究
基于等值反磁通装置频率域电磁法研究
席振铢;杨晓敏;郭涛;龙霞;赖耀发;吴倩
【期刊名称】《黄金》
【年(卷),期】2024(45)1
【摘要】人工源近区频率域电磁法具有轻便、分辨率高及抗干扰能力强等优点,但提取地质体二次场响应难题困扰了该方法推广应用。
基于等值反磁通原理提取二次场响应,首先,推导出了基于等值反磁通原理的频率域近场垂直磁场响应的表达式;然后,采用层状介质与均匀半空间介质的垂向磁场同相分量的比值定义视电阻率,并计算了典型层状介质垂直磁场的频率响应;最后,通过试验对比时间域与频率域方法对浅埋藏铝板的异常响应。
研究结果表明:基于等值反磁通原理能够有效提取近场频率域二次场信号,近场垂向磁场的同相分量与大地电导率的二次方成正比;垂向磁场同相分量的比值定义视电阻率能够清晰反映A型、Q型、H型及K型地电断面的特征。
【总页数】8页(P61-68)
【作者】席振铢;杨晓敏;郭涛;龙霞;赖耀发;吴倩
【作者单位】中南大学地球科学与信息物理学院;湖南五维地质科技有限公司;广州市城市规划勘测设计研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TD11;P618.2
【相关文献】
1.基于等值反磁通原理的浅层瞬变电磁法
2.基于等值反磁通瞬变电磁法的岩溶探测分析
3.基于等值反磁通瞬变电磁法的公路路基病害探测研究
4.基于等值反磁通瞬变电磁法的城镇岩溶探测研究
5.等值反磁通瞬变电磁法天线零磁通面位置的确定方法
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电磁和地震联合反演研究现状及发展趋势
２０２０年４月第５５卷 第２期 山东省青岛市黄岛区长江西路６６号中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，２６６５８０。
Ｅｍａｉｌ：ｌｉｕｚｈａｎ５７９１＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ本文于２０１９年７月１６日收到，最终修改稿于同年１２月１５日收到。
本项研究受国家“８６３”计划项目“深水可控源电磁勘探系统开发”（２０１２ＡＡ０９Ａ２０１）和国家重点研发计划项目“地下及井中地球物理勘探技术与装备”（２０１８ＹＦＣ０６０３３００）联合资助。
·综述·文章编号：１０００ ７２１０（２０２０）０２ ０４６５ １０电磁和地震联合反演研究现状及发展趋势彭国民 刘 展（中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，山东青岛２６６５８０）彭国民，刘展．电磁和地震联合反演研究现状及发展趋势．石油地球物理勘探，２０２０，５５（２）：４６５ ４７４．摘要 在勘探地球物理中，不同的地球物理数据通常反映了地下岩石不同的地球物理属性，这些观测数据能够相互补充，从而得到地下构造更可靠的成像结果。
电磁勘探和地震勘探是两种物理机制不同的地球物理勘探方法，在油气勘探开发中，仅仅利用地震数据会存在多解性，电磁勘探作为地震勘探的有效辅助手段，二者联合可更好地为油气勘探开发决策服务。
电磁和地震联合反演作为地震和电磁联合勘探的重要定量解释方法，能够降低单一数据反演的多解性，提高电磁和地震资料解释的可靠性。
首先概述电磁和地震联合反演的分类，然后评述电磁和地震联合反演的研究现状，最后分析电磁和地震联合反演面临的机遇，并指出其未来的研究方向。
关键词 联合反演 电磁 地震 岩石物理 交叉梯度中图分类号：Ｐ６３１ 文献标识码：Ａ 犱狅犻：１０．１３８１０／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ．１０００ ７２１０．２０２０．０２．０２５０ 引言地球物理勘探是基于地质学和物理学原理，利用观测到的地球物理场推断地球介质的物性参数（速度、密度、磁化率、电阻率等）的变化规律，从而对地质问题进行切合实际的分析与解释，为寻找地热、石油、天然气等资源服务［１］。
多频电磁波测井数据的反演成像技术及应用
多频电磁波测井数据的反演成像技术及应用
沈金松
【期刊名称】《测井技术》
【年(卷),期】2002(026)003
【摘要】针对测井数据反演成像问题的不适定性,采用了带不等式约束的正则化最小二乘迭代反演.模型响应的正演计算用有限元方法实现.模型响应对电阻率及介电常数的偏导数用格林函数和互换原理计算.对高低频电磁波测井数据的反演分两步进行,首先用低频数据得到电阻率的大致分布,再以此为初值,用高频电磁波数据同时反演电阻率和介电常数.通过对模型的数值模拟和某地热田1口井的实际资料的应用表明,电磁波测井数据的反演成像能给出井周近旁介质的电性参数分布,而在离井较远的区域不能得到稳定可靠的解释结果.无论高频还是低频测井数据,要得到高质量的成像结果,工作频率的适当选择及接收器灵敏度的提高是至关重要的.
【总页数】7页(P177-183)
【作者】沈金松
【作者单位】石油大学盆地与油藏研究中心,北京
【正文语种】中文
【中图分类】TE3
【相关文献】
1.极板式多频电磁波测井探头设计与模拟 [J], 刘四新;雷林林;傅磊;冉利民;李建伟
2.多频电磁波测井的数值模拟和实验研究 [J], 刘四新;佐滕源之
3.电磁波流动成像测井数据处理方法 [J], 牛虎林;吴锡令
4.用于多频电磁波测井的负阻抗变换式有源接收天线 [J], 刘海滨;佟文琪
5.多频电磁波测井的数值模拟 [J], 林树海;佟文琪
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频率域电磁法正反演在地下管线探测中的应用
中图分类号：Ｐ６３１３
文献标识码：Ｂ
频率域电磁法正反演在地下管线探测中的应用
张云霞１ ，吴嵩１，刘传逢１，万芬２，丁力畅１
（１武汉市测绘研究院，湖北 武汉 ４３００２２； ２武汉鸿规勘测设计有限公司，湖北 武汉 ４３００９０） 摘 要：频率域电磁法（ＦＤＥＭ）是目前被广泛应用的地下管线探测方法。开展 ＦＤＥＭ正演模拟有助于理解地下管线 探测的方法和原理，目前 ＦＤＥＭ反演方法在超深金属管线探测和相邻平行管线探测中应用效果显著。本文正演模拟 单根载流管线、双根平行载流管线、水平磁偶极子的磁场水平分量分布，回顾 ＦＤＥＭ反演方法在管线探测中的应用进 展，并结合探测实例验证 ＦＤＥＭ反演能够实现对超深金属管线探测。 关键词：频率域电磁法；ＦＤＥＭ；正反演；管线探测
（２）
Ｈｚ＝μ２π０Ｉ×ｘ２＋ｘｈ２
（３）
式中，ｘ为地 下 管 线 到 地 面 观 测 点 的 水 平 距 离，ｈ
为地下管线埋深。
图 １ 带电地下金属管线磁场分量示意图
以目前主流英国雷迪公司系列管线探测仪为例， 其接收机有 ３个线圈：两个水平线圈、一个垂直线圈； 通过选择不同线圈组合可确定三种不同探测模式：宽 峰法（单水平线圈）、谷值法（单垂直线圈）、峰值法（双 水平线圈）。“宽峰法”通过接收机观测单水平线圈 Ｈｘ 极大值确定地下管线在地面投影位置；利用 Ｈｘ特征点 法确定管线埋深，包括 ８０％法（管线 Ｈｘ曲线峰值两侧 ８０％极大值 处 两 点 之 间 距 离 为 管 线 埋 深）和 ５０％法 （管线 Ｈｘ曲线峰值两侧 ５０％极大值处两点之间距离 为管线埋深的两倍）。实际在利用管线探测仪探测地
大地电磁测深数据和重力数据三维联合反演
大地电磁测深数据和重力数据三维联合反演汇报人：日期:•引言•大地电磁测深和重力数据采集与处理目录•三维联合反演的理论和方法•实验和结果分析•结论和展望•参考文献01引言大地电磁测深和重力数据在地球科学领域的应用大地电磁测深和重力数据是地球科学领域重要的数据来源，对于研究地球内部结构、地壳厚度、地幔流动、地核状态等具有重要意义。
三维联合反演的必要性传统的二维反演方法在处理复杂地球内部结构和多参数反演时存在一定的局限性，因此需要采用三维联合反演方法以提高反演精度和可靠性。
国内外研究现状目前，国内外学者在大地电磁测深和重力数据联合反演方面已经取得了一定的研究成果，但仍存在一些问题和挑战，如多参数反演的复杂性、数据分辨率和信噪比等问题。
研究背景和意义•国内外研究现状：目前，国内外学者在大地电磁测深和重力数据联合反演方面已经取得了一定的研究成果，如基于波动方程和射线理论的反演方法、全波形反演方法等。
同时，随着计算机技术和数值计算方法的发展，越来越多的学者开始关注三维联合反演方法的研究和应用。
发展趋势：未来，大地电磁测深和重力数据联合反演将朝着以下几个方向发展 1. 高分辨率和高质量的数据采集技术；2. 更加精确和可靠的反演算法和技术；3. 多参数、多尺度和多角度的综合反演方法；4. 人工智能和机器学习等新技术的应用。
1 2 3研究内容：本研究旨在利用大地电磁测深和重力数据，开展三维联合反演方法的研究和应用。
具体研究内容包括1. 大地电磁测深和重力数据的预处理和分析；2. 三维联合反演算法的建立和优化；0102034. 实例应用和效果评估。
创新点：本研究具有以下创新点3. 反演结果的分析和解释；011. 提出了一种基于波动方程和射线理论的联合反演方法，提高了反演精度和可靠性；022. 开发了一套完整的三维联合反演软件系统，实现了自动化和批量化处理；033. 对多种地球内部结构和参数进行了反演实验和分析，验证了方法的可行性和有效性；044. 将研究成果应用于实际地球探测任务中，取得了良好的应用效果。
近地表结构调查及参数反演综述
近地表结构调查及参数反演综述沈鸿雁;王鑫;李欣欣【摘要】如何消除近地表对地震波场造成的影响是高分辨率反射地震勘探需要解决的核心问题之一.复杂的近地表地震-地质条件不但会严重影响采集参数的选择,而且会引起地震波能量被强烈吸收和衰减,并导致严重的静校正问题,获得精细的近地表结构特征及准确的参数模型是解决这些问题的关键.概述了近地表基本地质特征及其对地震波场的影响,回顾了近地表结构调查的方法和手段,系统总结了当前近地表地震波能量吸收衰减与Q补偿、速度反演与近地表结构参数建模的研究现状,深入分析了目前近地表结构参数获取及建模存在的问题和面临的挑战,针对日趋复杂的近地表地震地质条件和地震资料\"三高\"处理要求的不断提高,指出未来仍然需要在近地表地震波场传播规律及能量吸收衰减机理、联合反演、全波形反演、反射资料中的面波成像等方面进行持续深入的研究,以期获得精度更高的近地表结构及参数模型,使近地表对地震波场造成的不利影响得到有效控制.【期刊名称】《石油物探》【年(卷),期】2019(058)004【总页数】16页(P471-485,540)【关键词】近地表;结构调查;能量吸收与补偿;Q值;层析成像;反演;速度建模【作者】沈鸿雁;王鑫;李欣欣【作者单位】西安石油大学地球科学与工程学院,陕西西安 710065;陕西省油气成藏地质学重点实验室,陕西西安710065;西安石油大学地球科学与工程学院,陕西西安 710065;西安石油大学地球科学与工程学院,陕西西安 710065;陕西省油气成藏地质学重点实验室,陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】P631在地震勘探过程中,近地表是一个十分特殊的地层范畴,一般指地表以下未成岩的低速介质区,厚度从几米至数百米不等[1]。
实际上,除了地面以下复杂的低降速带以外,近地表还包括起伏的地表因素。
近地表地层除了结构、物性、含水性、风化程度、形成年代等存在差异外,在环境、温度、气候等不同时,表现出来的弹性属性也千差万别。
大地电磁测深正演和反演研究综述-北京大学学报
在三维地电模型中, 为了引入积分方程, 将模 型中的电导率分布划分为背景电导率和异常体电导 率。因此, 空间中任意点的电场可表示为由入射源 在背景电导率中产生的背景电场和由异常电导率引 起的散射电场的迭加。由于二次散射电场可以通过 场源电流乘以适当的张量格林函数再对异常体所占 体积积分得到, 故在均匀大地中可得到三维异常体 电磁响应的积分方程[26]。
式中: E 为电场强度, H 为磁场强度, B 为磁感应强
度, D 为电位移矢量; j 为传导电流; 为自由电荷密
度。由频率域麦克斯韦方程组可推出电磁场矢量的
波动方程:
2U k 2U 0, 式中: k 为波数, k 2 i , U 为电场矢量 E 或者
磁场矢量 H。在不同边界条件下矢量波动方程的求
2 反演方法
地球物理反演的目的, 是寻找一个合理且与某 种地球物理观测结果相符合的地球物理模型, 其原 理是通过相应的数学运算, 利用实际测得的地表电 磁场响应, 如视电阻率、阻抗相位、倾子等, 获得 一个符合实际情况的地电模型[6]。
实质上大地电磁反演是求总目标函自然科学版)
与反演有机结合, 才能更好地解决这一互逆且相互 影响的问题, 实现大地电磁测深数据的合理解释。
1 正演模拟方法
经典大地电磁测深理论表明, 任何宏观的电磁
场都满足麦克斯韦方程组, 可表示为
E
B , t
H
j
D , t
B 0, D ,
1.2 有限元法
有限元法是目前应用最广泛的一种求解边值问 题的数值方法, 变分原理和加权余量法是该方法的 核心基础。不同的有限元方法是通过采用不同的插 值函数和权函数所构成的, 首先也需要将求解区划 分为互不重叠的有限个小单元, 并选择合适的节点 作为每个单元求解函数的插值点, 然后利用各变量 的节点值代替原微分方程中的变量, 最后根据所选 的插值函数, 离散求解原微分方程[22]。
瞬变电磁法正反演方法研究
瞬变电磁法正反演方法研究
首先是测量技术方面的研究。
瞬变电磁法测量过程中需要对地下区域
进行放射源激发，同时测量产生的电磁感应信号。
常用的放射源包括电磁
脉冲发生器、磁线圈等。
测量设备的设计与参数选择对于提高测量信号的
质量、准确性和稳定性十分重要。
其次是信号处理方面的研究。
瞬变电磁法测量得到的电磁感应信号通
常受到各种干扰因素的影响，如噪声、多路径效应等。
信号处理的目标是
提取地下电性参数信息并去除干扰，以得到准确的反演结果。
常用的信号
处理技术有滤波、去噪、均衡等。
反演算法是瞬变电磁法正反演方法研究的核心内容。
瞬变电磁法正问
题即根据已知的放射源激发和测量数据，求解地下电性参数分布。
反问题
则是根据测量得到的电磁感应信号，反推放射源激发位置和地下电性参数
分布。
常见的反演算法包括有限元法、有限差分法、最小二乘法等。
这些
算法基于数值模拟和优化理论，通过迭代和优化过程逐步逼近真实值。
此外，还有一些辅助技术和方法可以用于瞬变电磁法正反演方法的研究，比如参数耦合、约束条件、先验信息等。
这些技术和方法可以进一步
提高反演结果的准确性和稳定性。
总之，瞬变电磁法正反演方法的研究是地下信息探测及地质勘探领域
的重要课题。
通过不断改进测量技术、信号处理和反演算法，可以提高瞬
变电磁法的应用效果，为地下结构的探测和研究提供更准确的方法和手段。
二维与三维大地电磁反演的敏感度研究
二维与三维大地电磁反演的敏感度研究孟绿汀;张慧茜;黄清华【期刊名称】《地球物理学报》【年(卷),期】2022(65)8【摘要】大地电磁法可应用于岩石圈结构探测、金属固体矿产以及地热资源勘察等方面,目前三维大地电磁反演技术日趋成熟,但二维反演依然应用广泛.受台网布设及复杂地质构造影响,大地电磁数据往往结合二维与三维反演技术来减轻计算负担和改善反演效果,而评估二维与三维反演模型及其差异对准确获取地下电性结构信息至关重要.本文提出了一种基于敏感度矩阵的电性异常体边界划定以及反演模型可靠性评估方法,该方法通过求解大地电磁正演的伴随问题来构建敏感度矩阵,无需设计额外模型即可分析反演结果的可靠性.此外,本文还利用合成数据讨论了大地电磁二维与三维反演的有效探测深度.当地下结构三维性不强时,二维反演可以有效恢复深部低阻异常体的电阻率值,为深部地质解释提供定量约束.但当电性结构三维性较强时,三维反演重建的边界与真实位置更加吻合,而二维反演会产生虚假异常,不利于后续地质解释.【总页数】10页(P3078-3087)【作者】孟绿汀;张慧茜;黄清华【作者单位】北京大学地球与空间科学学院地球物理系;河北红山巨厚沉积与地震灾害国家野外科学观测站(北京大学)【正文语种】中文【中图分类】P319【相关文献】1.大地电磁三维模型的一维二维反演近似问题研究2.大地电磁资料精细处理和二维反演解释技术研究(六)——交错模型的大地电磁二维反演3.大地电磁资料精细处理和二维反演解释技术研究(三)——构建二维反演初始模型的印模法4.利用大地电磁三维反演方法获得二维剖面附近三维电阻率结构的可行性5.大地电磁三维反演在土屋铜矿床探测中的应用研究--三维反演和解释因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
利用时频电磁法识别辽河盆地东部凹陷火成岩油气目标
利用时频电磁法识别辽河盆地东部凹陷火成岩油气目标石艳玲;刘雪军;魏强;索孝东;董卫斌;何展翔
【期刊名称】《地质与资源》
【年(卷),期】2024(33)1
【摘要】时频电磁法具有激发信号强、探测深度大、精度高的特点,可以通过探测油气藏的电和电化学异常确定含油气状况,是精细识别火成岩储层目标并进行地面油气检测技术中最有潜力的方法之一.通过统计辽河盆地中HX凹陷电测井资料,证实了时频电磁法具备识别不同火成岩的物性基础.井震-时频电磁联合反演落实了断裂-构造特征,对沙河街组火成岩内幕刻画更清晰,共识别出沙河街组内幕沙三段5期火山活动.通过提取与电阻率和极化率相关的振幅和相位异常,对比已知钻井出油情况,总结出了一套极化率评价的分级标准.结合地震资料,运用时频电磁法,反推HX 凹陷油气运移机制.通过研究获得了该区油气评价模板.根据这一模板在该地区识别出多个油气有利区,并经后续钻探证实.该方法可为类似地区油气评价提供借鉴.【总页数】7页(P49-55)
【作者】石艳玲;刘雪军;魏强;索孝东;董卫斌;何展翔
【作者单位】中国石油东方地球物理公司;中国地质调查局水文地质环境地质调查中心;南方科技大学地球与空间科学系
【正文语种】中文
【中图分类】P631.3;P618.13
【相关文献】
1.时频电磁法含油气有利区预测在T盆地的应用
2.地震预测技术在辽河断陷盆地东部凹陷火成岩油气藏勘探中的应用
3.流体历史分析法在油气成藏机理研究中的应用--以辽河盆地东部凹陷欧利坨子地区为例
4.基于时频电磁法的含油气有利区预测研究-以伊犁盆地为例
5.辽河盆地东部凹陷含气孔、裂隙火成岩地层斯通利波响应特征
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电磁测井实时反演技术研究及应用
电磁测井实时反演技术研究及应用随着科技的发展和工业的进步，石油勘探越来越受到重视。
在石油勘探过程中，电磁测井已经成为了一种非常重要的技术手段。
然而，电磁测井技术的实时反演问题一直以来都是一个比较困难的难题。
本文将探讨电磁测井实时反演技术的研究及应用。
一、电磁测井实时反演技术的研究电磁测井实时反演技术的研究是一个比较新颖的领域。
其核心在于通过采集电磁数据，反演岩石中各种物理性质，如岩石电导率、磁导率等，并根据这些物理性质判断岩石类型、岩性和含油性等，为石油勘探提供依据。
在实时反演技术中，最大的难点在于如何高效准确地获取电磁数据并在时间上保持一定的稳定性。
为了解决这个问题，研究人员尝试了多种方法。
其中最常见的一种方法是使用反演算法。
反演算法是通过数值计算等手段，将采集到的数据反演为具有物理意义的岩石参数。
目前在电磁测井实时反演领域，最常见的反演算法包括卡尔曼滤波、神经网络反演、全波形反演等。
这些算法都可以使用在电磁测井实时反演中，能够提高反演的准确性和效率。
二、电磁测井实时反演技术的应用电磁测井实时反演技术的应用在石油勘探行业中已经得到广泛的应用。
其中最为重要的应用场景是在油井钻探和石油开采中。
在这些过程中，通过电磁测井实时反演技术可以获取各种物理性质信息，如地层中岩石的成分、含油性、水的含量等，并且及时反馈给石油勘探者和开采者，从而指导勘探和生产。
除了在油井钻探和石油开采中的应用外，电磁测井实时反演技术还可以用于环境监测和地质调查。
在环境监测方面，电磁测井实时反演技术可以帮助测量地下水位和水质等信息，指导环境保护的决策制定。
在地质调查方面，电磁测井实时反演技术可以用于矿产勘探中，识别金属及非金属矿产的分布情况，从而指导采矿工作。
三、电磁测井实时反演技术的未来从当前的发展趋势来看，电磁测井实时反演技术仍然有很大的发展空间。
未来它可以通过与其他先进技术的结合，进一步提高其分辨率和准确性，使其在石油勘探和地质调查中的应用更加广泛和完善。
高分辨率去静态频率域大地电磁法获美国专利
高分辨率去静态频率域大地电磁法获美国专利
佚名
【期刊名称】《地质装备》
【年(卷),期】2011(12)3
【摘要】不久前，天津华北地质勘查局物探中心的科技发明项目——高分辨率去静态频率域大地电磁法，在继2009年获国家发明专利后，又顺利通过了美国专利局的审核，喜获美国国家专利。
【总页数】1页(P7-7)
【关键词】大地电磁法;美国专利;高分辨率;频率域;静态;国家发明专利;地质勘查局;科技发明
【正文语种】中文
【中图分类】P631.325
【相关文献】
1.基于频率-速度域多重信号分类的面波高分辨率频散成像方法 [J], 伍敦仕;孙成禹;林美言
2.频率域高分辨率地震波阻抗直接反演方法研究 [J], 王静波;陈祖庆;蒋福友;苏建龙
3.保鲜新技术带动农民种"开心果"/有机乌龙茶生产加工技术通过鉴定/"重盐碱地耐盐植物筛选及种植应用研究"通过鉴定/美国研制成功水果去核素/日本培育出补铁水稻新品种/羊草育种及扩繁栽培方法获专利 [J],
4.重茬种草莓不犯愁了/杨梅保鲜不再难/辣椒水当农药/变色金银花色变效益高/新式饲喂器获专利/家用碾米机、粉碎机获专利/美国培育出含抗癌物质的西红柿/鸡
蛋大小由人控 [J],
5.频率域线源大地电磁法有限元正演模拟 [J], 王若;王妙月;底青云
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多场源多频率广域电磁三维反演研究_专题5
多场源多频率广域电磁三维反演研究彭荣华*1，胡祥云1，胡祖志2，杨辉21中国地质大学（武汉）地球物理与空间信息学院，武汉4300742中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司，涿州，0727511引言广域电磁法是在可控源音频大地电磁法（CSAMT ）基础上发展起来的。
一方面广域电磁法沿用了CSAMT 采用人工场源的特点，克服了大地电磁天然场源信号随机性大和易受干扰的缺点；另一方面，广域电磁法采用全区视电阻率定义，从而有效突破了CSAMT 必须在远区测量的要求，通过将非平面波区（过渡区或近区）纳入到可测量区域，极大地拓展了可控源电磁法的观测范围。
目前，广域电磁法野外观测仍沿用传统的CSAMT 观测方式，通过在野外布设多条平行剖面来进行观测。
该种施工方式简便，对简单地质体探测效果也较好，但工作效率有待进一步提升；另外随着野外勘探越来越多地进入到复杂地质构造环境，其对三维复杂地质结构探测效果不甚理想。
考虑到广域电磁法不受远区测量条件的限制，我们将海洋可控源电磁法中常用的移动测量方式引入到广域电磁法中，该种测量方式不仅能够有效改善野外采集数据的信噪比，提高野外数据质量；还能增加可控源电磁场信号对复杂目标体的覆盖范围，提高对目标体的分辨能力。
由于这些特点，移动测量方式在电磁三维精细勘探中开始得到越来越多的应用。
针对广域电磁移动测量方式的多场源多频率特点，本文发展了大数据体的广域电磁三维反演算法。
其中正演采用直接矩阵分解技术来求解离散所得到的大型线性方程组，通过一次矩阵分解实现了多场源的快速计算；为减少矩阵分解次数，反演采用高斯牛顿最优化算法，只需较少迭代次数即可达到收敛条件。
最后，通过对三维目标体的广域电磁反演测试表明，本文所开发的算法能够有效用于移动测量方式下的广域电磁数据反演，反演结果很好地恢复了三维目标体的空间展布信息。
2三维反演方法由于电磁数据反演的欠定性，为获得稳定的最优解，采用Tikhonov 正则化方式构建三维反演的目标函数：)()(21])[F(])[F(21)(m m 1ref T T ref obs d T obs m m W W m m d C d m --+--=-βϕm m （1）其中β为Tikhonov 正则化参数。
基于数据空间算法的大地电磁各向异性三维反演
参考文献
参考文献1：基于数据空间算法的大地电磁各向异性三维反演研究进展，中国地球物理学会 ，2020。
本文主要介绍了基于数据空间算法的大地电磁各向异性三维反演算法的基本原理、研究现状 、应用领域以及未来发展趋势，重点阐述了算法的优化和改进方法，为相关领域的研究和应 用提供了重要的参考价值。
参考文献2：大地电磁各向异性三维反演的算法实现与应用，中国科学院地质与地球物理研 究所，2019。
基于数据空间算法的大地电磁反演模型，是将大地电磁数据作为输入， 通过构建数据空间模型，提取数据中的几何结构特征，进行反演计算。
反演模型采用各向异性介质模型，能够更准确地描述大地电磁场的传播 和散射特性。
基于数据空间算法的反演模型可以同时处理多个频率点的大地电磁数据 ，提高反演的效率和精度。
算法实现与优化
反演计算
利用数据空间算法对初始模型 进行优化，得到最优模型。
数据采集
通过大地电磁测量设备采集不 同频率、不同极化状态的电磁 场数据。
反演模型建立
根据已知地质信息和地球物理 假设建立初始模型。
结果解释
对最优模型进行解释，包括地 下电导率分布、各向异性特征 等。
03
基于数据空间算法的反演 方法
数据空间算法概述
各向异性介质电导率模型
在大地电磁测量中，各向异性介质电导率模型描 述了不同方向上的电导率差异。
3
各向异性对电磁波传播的影响
各向异性介质中电磁波的传播速度和极化特性与 各向同性介质不同，对电磁波的散射和反射产生 影响。
三维反演基本流程
数据预处理
对采集的数据进行预处理，包 括去噪、插值、滤波等操作， 以提高数据质量。
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时频电磁法多分量联合反演及在川西火成岩勘探中的应用
时频电磁法多分量联合反演及在川西火成岩勘探中的应用郭鸿喜;曹杨;何宇霖;王轶;杨俊;邝锡汉【期刊名称】《石油地球物理勘探》【年(卷),期】2022(57)2【摘要】近年来,非地震勘探在川西地区火成岩、深层结构和断裂研究方面发挥了一定的指导作用,特别是时频电磁法通过弱异常信息提取、精细反演,在寻找火山通道、探索火山岩形成机制方面效果良好。
由于人工场源的存在,其产生的非平面波效应、阴影效应以及场源附加效应会造成资料反演的多解性,使数据反演成像的质量偏低,甚至造成假异常。
多分量电磁场反演是克服上述困难的一种有效手段。
从时频电磁勘探的原理出发,推导了二维模型三维源九点差分结构的有限差分正演公式。
根据正则化反演原理,构造了多分量联合反演目标函数,推导了适合时频电磁法的多分量联合反演算法。
为了平衡不同分量之间数量级的差异,在反演过程中增加了动态平衡系数。
理论模型测试结果表明,相对于单分量数据反演,多分量联合反演对模型恢复的效果更好。
加噪模型数据测试结果表明,该算法正确、可靠,同时具有较好的抗噪性。
利用该方法对川西地区实测时频电磁数据进行处理,反演结果与钻井信息和其他已知信息吻合,证明该算法实用且有效。
【总页数】9页(P452-458)【作者】郭鸿喜;曹杨;何宇霖;王轶;杨俊;邝锡汉【作者单位】中国石油西南油气田分公司勘探事业部;东方地球物理公司综合物化探处【正文语种】中文【中图分类】P631【相关文献】1.激电法在川西地区油气勘探中的应用2.航空电磁法在川藏铁路隧道勘探中的应用3.随机漫步者方法在时频电磁反演中的应用4.广域电磁与伪随机信号电磁法在四川盆地页岩气勘探中的应用5.时频重排方法在川西坳陷须家河组地震含气性检测中的应用因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
近地表探测多频信号产生技术
近地表探测多频信号产生技术刘长胜;康盼;夏正阳;王金玉;张伟;周继瑜【期刊名称】《长春理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(000)005【摘要】针对近地表频率域电磁探测对发射信号的要求，以直接数字频率合成技术为理论基础，利用单片机与可编程数字逻辑器件FPGA构建硬件控制平台，设计具有通用性的多频信号产生系统，实现单频及多频（双频、三频等）正弦信号的产生。
经验证，该方法产生的波形可控性强、谐波失真低、分辨率高，克服了位流法对线圈负载稳定性要求高，伪随机法不能任意设定频率并且THD （总谐波失真）高的缺点。
%In this paper, in order to meet the requirements of the transmitting signal in shallow surface FEM do-main, based on the DDS theory, using single-chip microcomputer and programmable logic deviceas the hardware control platform, the universal multi-frequency signal generating system is realized. A single frequency, multi-fre-quency (dual-band, tri-band) sine signal can be produced in this system. The experiment results show that, wave-forms produced in this way have good quality, pure frequenc y spectrum and high resolution. Some other methods’ defects can be overcome, such as the high requirement of stream method to the stability of coil load and the pseu-do-random method which cannot arbitrarily set the frequency and the higher THD (total harmonic distortion) . Theoretical simulation and experimental results verify the effectiveness of the method.【总页数】4页(P112-115)【作者】刘长胜;康盼;夏正阳;王金玉;张伟;周继瑜【作者单位】吉林大学仪器科学与电气工程学院，长春 130026;吉林大学仪器科学与电气工程学院，长春 130026;吉林大学仪器科学与电气工程学院，长春130026;吉林大学仪器科学与电气工程学院，长春 130026;吉林大学仪器科学与电气工程学院，长春 130026;吉林大学仪器科学与电气工程学院，长春 130026【正文语种】中文【中图分类】TH763【相关文献】1.一种多频点干扰信号产生方案 [J], 姚昆;杨霄鹏;杨栋;陈强2.一种新型的多频信号产生和接收电路 [J], 赵国臣;冀克平3.多频无线电波透视探测技术在煤层冲刷带\r探测中的应用 [J], 段天柱4.多频声波探测技术在城镇燃气PE管定位探测中的应用 [J], 耿坚;刘云凤;李娟;蔡磊5.双音多频信号产生及解码的研究 [J], 赵霞因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
浅覆盖区快速扫面的电法仪器——阵列电磁多频相位激电仪(DEM-IP-Ⅱ)
浅覆盖区快速扫面的电法仪器——阵列电磁多频相位激电仪
(DEM-IP-Ⅱ)
闫宝旺
【期刊名称】《甘肃科技》
【年(卷),期】2013(029)005
【摘要】阵列电磁多频相位激电仪(DEM-IP-Ⅱ)是由中国地质科学院地球物理地球化学研究所研制的,适合于在特殊景观(荒漠、戈壁、草原覆盖区以及森林等厚层有机质覆盖区)条件下,浅覆盖区完成快速扫面并圈定异常.其特点是:快速、轻便、高效、多参数.在不同景观区、不同类型的矿区取得了较好的成果.
【总页数】4页(P41-44)
【作者】闫宝旺
【作者单位】甘肃省地勘局第一地质勘查院,甘肃天水741020
【正文语种】中文
【中图分类】P631
【相关文献】
1.地震与电法技术在浅覆盖区区域地质调查中的应用 [J], 石战结;田钢;薛建;徐白山;曾昭发;赵维俊
2.电扫天线的快速FFT相位校准 [J], 吴曼青
3.激发极化法和瞬变电磁法在浅覆盖区石墨矿勘查中的应用 [J], 屈栓柱;夏辉;李美英
4.激发极化法和瞬变电磁法在浅覆盖区石墨矿勘查中的应用 [J], 屈栓柱;夏辉;李美英;
5.电扫天线的快速FFT相位校准 [J], 吴曼青
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频率域可控源电磁三维正演与反演研究的开题报告
频率域可控源电磁三维正演与反演研究的开题报告
一、研究背景
随着可控源电磁技术的不断发展，在油气勘探领域中已经得到广泛
应用。
可控源电磁技术是在地下布设发射器和接收器，通过控制发射器
的电流，产生高频电磁场，进而激发地下介质中的感应电流，从而获取
地下介质的电性特征、水、油、气等信息，具有非常好的勘探效果。
然而，目前可控源电磁技术还存在一些问题，比如影响可控源电磁
测量精度的地面噪声干扰、非均匀性的介质结构等。
为了解决这些问题，需要对可控源电磁技术进行进一步的研究和探索。
其中，频率域可控源
电磁三维正演与反演技术是一种较为先进、有效的技术。
二、研究内容
本研究拟开展频率域可控源电磁三维正演与反演研究，主要研究内
容包括：
1.建立频率域可控源电磁三维正演模型，并对模型进行有效性验证。
2.将正演模型与实测数据进行对比，分析现有正演模型在电磁测量
中的应用限制，并提出改进方案。
3.建立频率域可控源电磁三维反演模型，将模型应用于不同介质结
构的电磁测量数据反演。
4.开展不同异常源参数、观测系统参数对可控源电磁反演结果的影
响研究，为进一步优化反演结果提供理论支持。
5.对新型可控源电磁技术进行探索，开发和研究出更加精准、高效
的可控源电磁测量技术。
三、研究意义
本研究的意义在于：
1.加深对可控源电磁技术的理解，探究其在地下介质探测中的原理和应用。
2.建立电磁三维正演与反演研究理论及数学模型，为进一步优化可控源电磁技术提供理论基础。
3.为油气、地质、水文等领域开展更加深入、准确的探测和预测提供技术支持，促进可控源电磁技术的发展。
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Research on Forward Modeling and Inversion of Multi-Frequency Electromagnetic Method with Near-Field Source in Shallow Surface
Mian Zheng, Jianping Xiao*
Keywords
Near-Field Source EM Method, Frequency Domain EM Forward Modeling, Inversion of Damping Least Square Method, Shallow Surface Detection
近场源浅地表多频电磁法正反演研究
其中 λi= 经由此变换，可以得出二次场 H s 与一次场 H 0 的比值的数值解：
∞ Hs 1 3 n = r 3 ∫0 R ( λ ) λ 2 exp ( −2u0 h ) J 0 ( λ r ) dλ= r ∑ i=1 R ( λ ) λ 2 exp ( −2u0 h ) Ci H0 r
(3)
摘 要
工程地质及环境问题日渐突出，浅地表电磁探测也日渐发展起来。相较于传统直流电法，近场源频率域 电磁探测方法及其装置均有更显著的优势。论文首先介绍了近场源多频电磁法正演公式及数值解法，并 对反演方法进行了阐述；然后对文献中的经典模型进行正演，分析了正演结果的精度；最后基于不同的 地电模型、 不同噪声水平的电磁数据进行已知与未知模型反演， 并对比了反演结果。 对比反演结果可知， 近场源多频电磁法对三层模型中的H型地电模型在较强噪声水平下仍与理论模型吻合较好，且按不固定 的未知模型来反演也能较好拟合。研究结果表明，本文正演过程精度高，反方法也表现出了很强的抗干 扰能力，为近场源频率域电磁探测方法推广提供理论依据。
ˆ ˆ = Y Yn+1 + Yn tanh ( unln ) Y n n ˆ tanh ( u l ) Yn + Y n +1 n n
∞ Hs r 3 ∫0 R ( λ ) λ 2 exp ( −2u0 h ) ⋅ J 0 ( λ r ) dλ = H0
(1)
2.2. Hankel 变换
对于解决含有零阶贝塞尔函数的积分，Hankel 变换是一种高效的数值方法。其算法[7] [8] [9]的描述 如下： 若连续函数 f ( r ) 表示为 f ( r ) = ∫ K ( λ ) J 0 ( r λ ) dλ ，则 f ( r ) 的数值解为： 0
Open Access
1. 引言
随着科技发展和社会的不断进步，我国经济、社会的快速发展和城市化进程的快速推进，工程以及基础 建设项目日益增多， 地下地质结构与环境污染等问题越来越引起人们的关注。 工程地质与环境问题等的探测 属于浅地表探测， 此类情况均反映为地下的电性和磁性异常， 因此应用电法仪器对浅层地下地质信息进行追 踪和调查，通过研究电磁场的空间与时间的分布规律，来找寻地下异常目标、解决地质工程环境等问题是完 全可行的。 多频电磁探测系统在同一次测试时间内同时工作于多个频率状态， 由电磁波的衰减性决定了不同 频率的电磁波可以探测不同的目标深度，因此多频电磁探测技术可以实现对地下不同深度目标体的探测。 浅地表电磁技术可以运用于铁路隧道工程、水文地质、环境治理、防灾减灾等领域。浅地表电磁探 测主要有三种方法：探地雷达，甚早期时间域电磁法、多频电磁感应探测技术[1]。多频电磁法探测装置 可以较好地反映浅层地下信息，与探地雷达相比，具有设计成本低、体积小等优点，仪器可以在楼宇密 集、条件恶劣的地方进行工作，并且能较好地克服低阻覆盖层的影响，克服了探测盲区；与甚早期时间 域电磁法相比，可以获得甚早期时间域电磁法难以获得的磁性参量分布，由于是连续时间采集，不存在 甚早期时间域电磁法早期采样记录困难等情况，有效覆盖工程地质与环境问题涉及的深度范围[1]。 以 GEM-2 型多频电磁探测仪[2]为例，工作频率范围在 300 Hz 至 96 kHz 之间，有效探测深度范围从 几米至几十米，在一次探测操作过程中同时获得多个地层信息，覆盖了城市地质工程与环境问题。低频 部分反映地下磁性参量的分布，可以根据多频信息反演出地下的电阻率分布，因此多频探测技术不仅能 解决磁性异常问题，还能解决电性异常问题，对解决浅层地质问题、地下水勘探、环境污染评估、城市
关键词
近场源电磁法，频率域电磁正演，阻尼最小二乘反演，浅地表探测
Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). /licenses/by/4.0/
DOI: 10.12677/ag.2018.82039
368
地球科学前沿
郑冕，肖建平
地下结构勘测以及考古都具有深远的意义[3]。 国外关于近地表电磁法正反演及资料解释发展得相对完善，正演方面，基于 Frischknecht, Ward, and Ward 和 Hohmann 等人的研究成果，在二维和三维方面以有限单元法，有限差分法和积分方程法为主， 对于近场源情况，在水平层状大地上直接运用垂直磁偶源二次场与一次场的比值理论公式进行；反演研 究可分为两类独立反演以及联合数据反演两大类。 近地表多频电磁法一般采用电阻率深度转换成像技术、 I 分量与 Q 分量直接成图，以及传统的最小二乘法反演。相对于其他远区方法中正演公式的简化，在近 区情况下，我们所采用的公式可以不做简化，二维及三维正反演较为困难，因此在近场源情况下正反演 以一维为主。国内相关方面研究较完善的是航空电磁法的三维正反演研究，但在近场源情况下比较完善 的研究，资料解释也比较困难，缺少理论依据。基于此，本文将以 GEM-2 型多频电磁探测仪为基础，进 行频率域正演及阻尼最小二乘法反演研究。
School of Geosciences and Info-Physics, Central South University, Changsha Hunan Received: Apr. 5 , 2018; accepted: Apr. 20 , 2018; published: Apr. 28 , 2018
2.3. 反射系数推导
式中 R ( λ ) 即前式中的 rTE ，为反射系数[4]，可由下式给出：
rTE =
其中， Y0 =
ˆ Y0 − Y 1 ˆ Y +Y
0
(4)
1
u0 ˆ 为地表导纳， z ˆn = iωµn 。 为自由空间的本征导纳， Y 1 ˆ0 z
对于 N 层层状大地，地表导纳为
ˆ ˆ = Y Y2 + Y1 tanh ( u1l1 ) Y 1 1 ˆ tanh ( u l ) Y1 + Y 2 11
Advances in Geosciences 地球科学前沿, 2018, 8(2), 367-377 Published Online April 2018 in Hans. /journal/ag https:///10.12677/ag.2018.82039
th th th
Abstract
Engineering geology and environmental problems are becoming more and more prominent, and shallow surface EM detection is also developing. Compared with the traditional direct current method, the method and device of near-field source and frequency domain EM detection have more significant advantages. In this paper, the formula and numerical solution of near-field source and multi-frequency EM method are introduced, and the inversion method is described. Then, the classical models in the literature are performed and the accuracy of the forward results is analyzed. Finally, based on the different electromagnetic models and different noise levels, the known and unknown models are retrieved, and the results are compared. The comparison inversion results show that multi-frequency electromagnetic method of the near-field source is consistent with the theoretical model for the H-type geoelectric model under the strong noise level, and it can also be well fitted by the unfixed unknown model inversion. The research shows that forward modeling has a high precision and the inversion calculation has a high anti-interference ability in this paper, which provides a theoretical basis for the promotion of near-field source and frequency domain EM method.