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为了研究复杂地电模型的航空瞬变电磁法全波形响应特征,需要开发考虑发射波形的三维数值模拟算法。本研究基于非结构四面体网格和位移逆Krylov子空间(Shift-and-Invert Krylov,简称SAI Krylov)方法,采用基于电偶极子离散的场源处理方法模拟场源,在时间域进行计算实现了全波形航空瞬变电磁法矢量有限元三维数值模拟。使用均匀半空间模型在阶跃波、半正弦波、三角波和梯形波激发下的全波形解析解、VTEM实际激发波形的后推欧拉算法计算结果,检验了本研究开发的数值模拟算法的正确性。设计地表起伏异常体模型,计算和分析了航空瞬变电磁响应特征。开发的基于位移逆Krylov子空间的全波形航空瞬变电磁法三维数值模拟算法适合模拟复杂地电模型的响应,具有较高的计算精度。 相似文献
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TEM正演响应计算的几种频-时域转换方法对比 总被引：1，自引：0，他引：1
在瞬变电磁的一维正演响应模拟中,常用的方法是先在频率域中求解,之后将结果转换到时间域。但该方法在晚期的计算精度通常不高,因此,使用5种频-时域转换方法(正、余弦变换的数值滤波算法,G-S逆拉普拉斯算法、正、余弦变换的折线逼近法)进行了计算,与解析解对比,得出余弦变换的数值滤波算法在晚期计算中精度最高的结论,并对这五种转换方法产生误差问题的原因进行了讨论和分析。本研究有利于瞬变电磁一维正演响应的高精度计算,使其在多维计算中得到更好的应用。 相似文献
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瞬变电磁法是探测煤田采空区的一种有效方法。瞬变电磁拟地震处理解释方法研究日渐成为电磁勘探领域的热点并且取得了突破性进展,所以可以把瞬变电磁拟地震处理解释运用到煤田采空区的探测中来提高勘探精度。文中在瞬变电磁三维时域有限差分数值模拟两层含水采空区模型的基础上,运用预条件正则化共轭梯度算法实现了瞬变电磁扩散场到虚拟波场的稳定转化,并对虚拟波场进行了脉冲压缩处理;最后通过克希霍夫积分解,对虚拟波场进行延拓成像,实现了两层含水采空区模型的三维解释。 相似文献
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在探测地下、井下或巷道下方的局部异常体时,地面瞬变电磁信噪较低而井下瞬变电磁发射磁距受限,因此探测深度较小。为解决这个问题,本文提出了一种地面大回线仅发射+井下重叠回线发射接收的地面-井下双源瞬变电磁立体探测方法。通过COMSOL软件数值模拟与室内水槽试验,模拟了四种不同的瞬变电磁装置(井下重叠回线,井上大回线发射+井下小回线接收,地面中心回线,地面-井下立体探测)探测。数值模拟结果发现地面-井下双源装置的感应电位曲线幅值最大且灵敏度最高;室内模型试验结果绘制成感应电动势多测道剖面图,分析比较其曲线特征,表明地面-井下瞬变电磁立体探测明显优于其他三种瞬变电磁装置,其效果非常明显、稳定且磁感应强度更高,与数值模拟结果一致。因此,地面-井下双源瞬变电磁立体探测方法可行且值得推广。 相似文献
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《物探化探计算技术》2016,(4)
在前人的工作基础上,给出一种新的快速计算框线源激发的瞬变电磁场的数值滤波算法,其中内层积分的Hankel积分式采用47点J1型线性滤波系数,外层积分采用"n点式"Gauss-Legendre数值积分法。通过线性迭加技术,将多个单线源组合成任意多边形的瞬变电磁的发射框源。算例分析表明,数值计算结果和解析解的最大相对误差小于0.007%,单测点、单时间道的计算耗时为0.1s。该方法可应用于瞬变电磁法生产实际中确定出最小延迟时间,以避免"框线效应"对瞬变电磁场的畸变影响。 相似文献
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随着煤矿采空区探测难度及精度的逐渐增大,基于物性数据体的三维可视化分析已成为煤矿采空区精细化识别的主要发展方向。采空区探测方面,瞬变电磁法是目前采空富水区探测的主要方法,利用瞬变电磁仪能有效采集电磁信号并反演视电阻率数据体;三维可视化分析方面,利用三维可视化软件显示物性数据体能细致反映物性异常,提升采空区解译识别精度。本文以川南某煤矿采空富水区瞬变电磁法探测及三维可视化应用为例,采用瞬变电磁仪采集电磁数据并利用三维可视化软件开展视电阻率数据体三维可视化分析,经钻探验证,最终有效识别了煤矿采空富水区空间分布。 相似文献
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电性源短偏移距瞬变电磁法是进行山区矿产资源勘探的一种有效手段,然而地形起伏对观测数据影响严重,给瞬变电磁数据精细化解释带来很大困难。为此,本文基于三维非结构时间域有限元正演模拟方法开展电性源短偏移距瞬变电磁地形影响特征分析。首先利用非结构网格对起伏地形进行精细剖分,结合矢量有限元和后退欧拉离散技术实现复杂地质模型快速正演。然后通过模拟大量典型起伏地表模型,系统分析了三维地形响应的空间分布特征,结果表明地形对电性源短偏移距瞬变电磁响应影响严重,而且影响特征十分复杂。在此基础上,我们进一步分析了复杂地形对地下目标体探测的影响,结果发现复杂地形与地下目标体相互耦合导致无法对地下目标体进行有效分辨,这给地下目标体的准确探测带来了巨大困难。 相似文献
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《物探与化探》2015,(5)
采用三角网格剖分的有限元法,研究了2.5维航空瞬变电磁法正演模拟问题。利用时频变换数值方法将时间域电磁场转换到拉氏域,再利用傅里叶变换将三维问题降维变为2.5维问题,然后由有限元法求解得到拉氏域二维电磁场,逆拉氏变换后得到时间域航空瞬变响应。为了回避正演模拟中总感应磁场在场源处的奇异性问题,采用异常场算法,场源响应通过在微分方程中施加背景电磁场实现。由于瞬变电磁信号具有较大的动态范围,而且需要经过两次正、逆拉氏变换和傅里叶变换,每个环节的计算精度和速度要严格控制在较高的水平上,否则积累误差会非常大。模型计算表明均匀大地和层状大地模型解析解与数值解吻合很好。这证明该算法是正确可行的,可作为研究二维复杂地质体的方法手段。 相似文献
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基于离散余弦变换（DCT）的重力异常垂询二阶导数的计算方法是笔者提出的新方法。以无限长水平圆柱体为例研究了DCT法的计算规律：模型实验证实,该法计算的无限长水平圆柱体重力异常垂向二阶导数的精度与采样闻隔、剩余密度及圆柱体半径大小无关。与圆柱体轴心埋藏深度成正比。通过分析给出了基于DCT的合适的线性滤波方式,滤波后的重力异常垂向二阶导数与理论二阶导数拟合效果好,具有较高的计算精度。 相似文献
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归一化总梯度法对下半空间的重力总梯度模进行归一化计算,从而利用极值来获得地质体的分布,但现有计算方法存在计算精度较低的问题,并且计算结果不太稳定。本文采用Hartley变换,并引入新的余弦滤波因子,实现重力归一化总梯度,来压制高频干扰;此外,针对计算过程中下延深度越大干扰越严重的弊端,将余弦滤波因子的幂次设计为随深度变化的函数,从而获得更加稳定的计算结果。模型试验和在玲珑金矿区采空区的实际数据结果表明,所提出的重力归一化总梯度法具有计算速度快、精度高、稳定性强等优点。 相似文献
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井间电磁波层析成像中的高精度时间域正演计算 总被引：1，自引：0，他引：1
为提高井间电磁波层析成像的分辨率, 正演计算中需保持较高的计算精度.本文正演计算中采用时间域伪谱(PSTD) 法模拟井间电磁波的传播.该算法在时间域有限差分(FDTD) 法的基础上采用快速傅立叶变换(FFT) 计算麦克斯韦方程中的空间导数.该算法除了具备时间域有限差分法的优点外, 在计算条件完全相同的情况下, 计算精度明显高于时间域有限差分法.时间域伪谱法的正演计算为井间电磁波高分辨率层析成像奠定了重要基础. 相似文献
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To improve the resolution of crosshole electromagnetic tomography, high precision of forward modeling is necessary. A pseudo-spectral time domain (PSTD) forward modeling was used to simulate electromagnetic wave propagation between two boreholes. The PSTD algorithm is based on the finite difference time domain (FDTD) method and uses the fast Fourier transform (FFT) algorithm for spatial derivatives in Maxwell's equations. Besides having the strongpoint of the FDTD method, the calculation precision of the PSTD algorithm is higher than that of the FDTD method under the same calculation condition. The forward modeling using the PSTD method will play an important role in enhancing the resolution of crosshole electromagnetic tomography. 相似文献
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根据不同时域电磁场的频率特性,从频率域到时间域的转换一般有二种方法,即线性滤波算法(余弦变换)和快速傅氏变换(FFT)。利用高密度采样的线性滤波算法计算余弦变换,对层状介质的甚早期瞬变电磁进行模拟,并与均匀半空间的闭合解析式结果进行对比,证明了该方法的有效性。另外,从层状介质的高频电磁场响应出发,利用FFT算法,有效地模拟了不同频率和地电参数的GPR射线,以及层状介质的剖面图。甚早期瞬变电磁和低频GPR的频率,都跨越了传统电磁法中所忽略的中间频率。这里的主要目的就是通过对比选择有效的模拟方法,利用模拟结果来分析该频段时域电磁场的特征。 相似文献
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在地震传播理论中,地震波场的正演数值模拟一直是研究的热点。而在正演数值模拟方法的研究中,计算精度和计算效率是评价此方法的有效性及优越性的二个关键问题。伪谱法在计算精度与计算效率方面优越性十分明显,常用的有Fourier变换法和Hartley变换法;虽然Hartley变换法在求取导数时较Fourier变换法复杂,但由于Fourier变换法的计算同时涉及复数的实部与虚部,在计算速度和占用内存方面不如Hartley变换法。这里详细地阐述了利用Hartley变换求解正交各向异性介质波动方程的数值方法,并模拟了多种正交各向异性介质模型,对比分析了地震波在各向同性介质与正交各向异性介质中的传播差异。结论表明,该方法能正确、高效、直观地反应地震波在正交各向异性介质中的传播规律。 相似文献
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规则体重力异常余弦变换谱特征及反演 总被引：1，自引：0，他引：1
提出利用余弦变换,研究规则体重力异常谱特征及反演方法。推导出球体、无限长水平圆柱体、无限和有限延伸垂直台阶的重力异常余弦变换谱及反演表达式。球体与无限长水平圆柱体的余弦变换谱相似,无限延伸垂直台阶的变化很尖锐,有限台阶的表现为上、下有规律的跳跃。在模型反演算例中,选择了适当的采样间隔和“趋势镶边”法,反演的圆柱体线密度和轴心深度误差分别为0.25%和3.8%。 相似文献
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针对目前比较普遍的瞬变测深晚期场计算精度较低的情况,本文依据频率域电磁场实虚分量的奇偶性及付氏变换的导数性质,利用余弦变换实现了由频率域到时间域电磁场的转换。计算表明,本算法计算晚期瞬变电磁及视电阻率响应具有较高的精度。文中重点计算了单一偶极供电,多点测量的任意角度瞬变测深的正演问题,并对其规律性作了总结。 相似文献
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Nan Li Leon Bagas Mark Lindsay Daniel Wedge Lin Bai Xianglong Song 《Earth Science Informatics》2017,10(2):149-167
Three-dimensional (3D) buffer analysis is a basic function of spatial analysis used widely in 3D Geographic Information Systems (3DGIS). Current buffer analysis methods for spatial points and curves generally function well. One exception is buffer zone of surface. Previous researchers in this field have used voxel models to overcome this limitation; however, defects with voxel model buffer analysis include redundancies, approximations, and poor visualization characteristics. In this contribution, a surface buffer analysis method is presented for the boundary representation of geological objects. Exact geometric representation is achieved via the construction of irregular triangle meshes in 3D. The results can be used for 3D structural modeling and then form the basis for spatial analysis or model-based quantitative assessment in mineral potential mapping and resource evaluation. Three comparisons between existing voxel methods and our new method, evaluating visualization, precision and redundancy, are conducted. The comparisons show that our proposed method is robust and provides a higher quality output than voxel modeling. Finally, uncertainty analysis of buffer distance in different geological objects was discussed. 相似文献
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面波频散能量谱成像精度是近地表横波速度计算的重要影响因素,有效提取面波频散曲线是后续反演地层结构及介质物性参数的重要环节。文中论述了τ-p变换法（τ为垂直波慢度,p为水平波慢度）、高分辨率线性Radon变换法、频率分解法、相移法、f-k变换法（f为频率,k为波数）、SFK变换法和矢量波数变换法等7种不同面波频散能量谱计算方法的基本原理;通过上述方法,对三层速度递增水平层状介质模型正演模拟合成Rayleigh波记录进行频散能量谱计算,并与理论频散曲线进行比较;根据所得频散能量谱,分析不同方法在数据处理过程中的特点与应用差异。结果表明：在提取频散曲线过程中,高分辨率线性Radon变换法和矢量波数变换法提取精度较高,f-k变换法提取精度最低,低频信息与高频信息无法有效识别;SFK变换法、矢量波数变换法、高分辨率线性Radon变换法抗噪性能强;τ-p变换法、f-k变换法、相移法计算速度优于其他方法。 相似文献