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地磁测深研究的周期范围通常为10~5~10~7s,缺少反映浅部电性结构的短周期信息,而C-响应受浅部电阻率影响明显,因此本文提出在反演中增加浅部(约200 km)电阻率约束以提高深部反演的稳定性和可靠性.在磁层环状电流满足P_1~0假设的条件下,球坐标系中一维导电薄球层状地球的C-响应和电导率分布关系由边界条件通过递推的方法计算得到.反演采用有限内存拟牛顿(L-BFGS)法;浅部电阻率约束通过将目标函数对模型参数的梯度设为零来实现;通过置信区间分析评价约束反演结果的可靠性.合成数据的无约束反演虽然最终的拟合效果很好,但浅部电阻率受初始模型影响,差异较大;采用浅部约束后,反演结果对初始模型依赖性明显减小,同时还能显著提高200~600 km范围内反演结果的准确性.对全球近地轨道卫星观测的C-响应数据约束反演后结果与前人一致,表现为地幔电导率整体上随着深度的增加而增加.参数置信区间分析表明,由于约束反演加入了浅部信息,电阻率的变化范围更加紧致,说明反演结果更加可靠.因此,有必要通过其他地球物理方法,如长周期大地电磁测深等获得浅部电阻率分布,作为先验信息参加反演,进行浅部约束的C-响应反演,获得更可靠的一维全深度电性结构,为地磁测深数据解释奠定基础. 相似文献
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要想提高余弦变换的精度,可以减小折线区间,增加折线的数量,最大限度地达到折线代替函数曲线的目的,然而在实际应用过程中我们发现,合理正确的选择变换的频率范围对余弦变换的计算精度会产生决定性的影响,本文目的就是为了减小因频率区间选取的不同而造成余弦变换结果的误差,使瞬变响应的计算精度达到最高.本文以大回线和磁偶极子为例,在电阻率、线圈半径、收发距不同因素的影响下,求其频率域响应,利用余弦变换计算其瞬变响应,通过与解析解的对比,来讨论使余弦变换结果达到最高精度所需要的最佳fH、fL.结果发现,随着电阻率的增加,余弦变换精度对频带的依赖性增强;线圈半径、收发距增加,余弦变换精度对频带依赖性减弱.无论哪种情况,最佳的频率范围基本上都是在10-6~107 Hz,而且当频宽不变时(logfH-logfL≥12),固定频带fH,大回线源的计算精度可以得到保证,固定fL,磁偶极子的计算精度可以得到保证.从而我们总结出一个在不同因素影响下的余弦变换的频率选取规律,大大降低了余弦变换结果因频段的选取而造成的误差. 相似文献
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本文提出了能提高异常体分辨能力,同时得到绝对电导率的地面磁电阻率数据三维反演方法.磁电阻率响应用准直流的低频磁场代替;数值模拟由频率域电场满足的Helmholtz方程出发,采用三维交错网格有限差分法;长直导线源作为发射源,其中源的计算包含在背景场中;结合地面磁电阻率数据各分量的特点,选择y分量进行反演研究;反演采用三维非线性共轭梯度反演技术,为了提高异常体的深度分辨能力,进行迭代重构反演;用印模法对初始模型进行重构,采用的是辅模型在浅部,元模型在深部的组合方式.从合成数据和实际数据的反演结果可以得到以下的认识:(1)由频率域麦克斯韦方程组出发,低频磁场数据反演可以直接得到电导率,而不是相对电导率之比;(2)采用印模法组合初始模型,进行迭代重构反演,可以提高地面磁电阻率数据反演对异常体的分辨能力,确定埋深位置,同时不会丧失对于浅部异常体的分辨能力;(3)在结合印模法的地面磁电阻率数据三维反演中,深部异常体的分辨能力受地表不均匀导电体影响较小;(4)确定印模深度可以采用上一次重构反演结束时的模型变化量,通过相邻两次重构反演结束时的模型变化量之差来确定迭代重构是否终止.因为静磁场与重力场在数学上的相似性,本文的反演方法可以被运用到重力场等位场的地面数据的反演中. 相似文献
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基于球坐标系下有限差分的地磁测深三维正演 总被引：2，自引：0，他引：2
为了计算全球尺度电磁感应的响应,本文介绍地磁测深频率域三维正演。正演算法采用球坐标系下的交错网格有限差分方法,从Maxwell方程的积分形式出发,采用PARDISO对离散后的方程组求解,避免了迭代求解的散度校正。为了验证本文结果的正确性和精度,与前人的有限元和有限差分方法进行了对比,一维层状模型的三维交错网格有限差分数值结果和解析解相对误差小于5%,双半球模型的计算结果与前人的计算结果完全吻合。三维"棋盘模型"计算表明磁场分量对异常体的大小和位置具有很好的分辨能力。 相似文献
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为了研究地-井瞬变电磁响应特征,获得不同井位低阻薄板异常体的响应规律:首先采用交错网格有限差分技术离散二次场满足的频率域赫姆霍兹方程;然后结合虚框叠加等效和虚拟界面法将发射源和接收位置扩展到任意层位,解决了全空间背景格林函数的计算问题;之后利用MUMPS求解器求解频率域二次场,再经过余弦变换,获得井中任意位置的瞬变电磁响应;最后采用三维模型对本文算法的正确性进行验证,设计了均匀半空间和嵌入低阻薄板的三维模型,获得垂直磁场的三维分布,分析均匀导电半空间中低阻薄板对地-井瞬变电磁三维响应的影响特点.结果表明:本文三维地-井瞬变电磁计算方案的计算精度与前人基本相同;水平导电薄板的存在主要影响板体附近及穿过薄板的井中瞬变响应,最大的特点是在异常体位置附近的中期时间道响应出现变号现象.本文的研究为定性解释地-井瞬变电磁法异常提供一个技术手段,也为地-井瞬变电磁三维反演奠定基础. 相似文献
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本文分析了导线对可控源音频大地电磁勘探中电场的影响。在分析过程中,将有限长直接地导线源在层状介质中激发的电场的x分量分解为接地电极贡献的传到部分和通电长导线形成的感应部分,分别计算出在均匀半空间条件下,两部分及总电场随频率和收发距的变化规律。通过对计算结果的分析可见：在小收发距时,电场实部在低频区完全由接地电极部分贡献,在高频区由通电导线部分决定;电场虚部在低频区完全由通电导线部分决定,在高频区由接地电极部分和通电导线部分共同决定,且数值近似相等。在大收发距时,电场实部在低频区完全是由接地电极部分贡献,在高频区由接地电极部分和通电导线部分共同决定,且数值近似相等;电场虚部在低频区由通电导线贡献,在高频区由接地电极部分和通电导线部分共同决定,且数值近似相等。从上述分析可以看出,作为大收发距电磁法代表的可控源音频大地电磁法,其观测数据是由接地两端的传导分量和通电导线感应分量组成,并且感应分量贡献与传导贡献相当。由于导线敷设的非直线形,而引发与直导线理论不一致的结果。因此在数据采集工作中,必须考虑导线形状。同时要注意选择合适的收发距和工作频率,尽量把通电导线的影响降到最低。 相似文献
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磁电法作为一类特点明显的电磁勘探方法在外国(美国、加拿大、澳大利亚等)已经有了成熟的应用,但是该类方法在我国应用研究较少,甚至不为众人所知。本文从数据采集与分析、正反演技术以及应用现状3个方面详细介绍了国内外磁电法的技术原理和发展现状;总结了磁电法的优缺点及适用的条件,对于我国未来磁电法的发展提出了建议。综述表明:1)目前地面数据采集为中梯方式,可以借鉴其他应用成熟的电磁法观测方式;2)磁电法从静电场理论出发无法得到绝对电导率,可以尝试频率域理论;3)地面数据的深度分辨能力需要提高,可以通过多源多分量三维反演来提高反演的准确性;4)建议在国内将磁电法的应用范围扩展到井中、海洋以及环境和工程领域。 相似文献
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本文基于考虑人工场源辐射的可控源地面电磁勘探三维数值模拟技术,以目前常用的标量可控源音频大地电磁勘探测量方式为依据,讨论地面可控源三维电磁勘探中,为达到最佳的探测效果,如何选择合适的反演数据类型.地面可控源数据的三维反演采用有限内存拟牛顿方法.反演过程中,三维可控源频率域响应数值计算采用交错网格有限差分法,求解基于二次电场的Helmholtz方程.发射装置采用长度为1000m的有限长直导线源,测量频率为10Hz;测点个数200个,分布在10条剖面上.在异常体分布区分别观测(1)电场Ex分量的振幅和相位,(2)Ex振幅,(3)Ex与Ey分量的振幅和相位,(4)Ex与Hy的振幅和相位.反演的数据类型分别为上述4种数据以及导出的阻抗Zxy振幅和相位.反演模型由30×30×20个网格组成,测区内水平方向大小为50m×50m,垂直方向厚度为50m,最后5层厚度倍增.反演都从均匀半空间开始,迭代120次结束.数值模拟结果发现,(1)单个电场分量Ex,其相位信息对异常体信息提取非常重要,若只反演该电场振幅,深部电阻率分辨率低;(2)观测正交电场的效果比单个电场分量效果好,其浅部异常的边缘效应明显减弱,深部异常形态完整;(3)同时观测正交的电场和磁场,反演效果与只观测电场振幅和相位的相当;(4)从阻抗数据反演得到的异常位置和电阻率分布均有较大的改善,反演模型分辨率最好.因此,在理论上,建议在野外数据采集时,最好测量正交电磁场;次之,同时测量正交的电场;最次的,可以只观测电场Ex的振幅和相位,亦可取得较足够的信息.但如果只能获得电场的振幅信息,反演结果的深部将出现较大的不确定性. 相似文献
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