时域航空回线源的三维异常体电磁响应探测分辨率研究

【类型】学位论文

【作者】田培培 

【关键词】 时间域航空电磁法 三维异常 分辨率 逐步回归方程 高阶统计

【摘要】随着国民经济的发展，我们的生活与矿产资源息息相关，而矿产资源分布相对集中，且日渐贫乏，开采难度大，利用率低下。因此，研究探索能适用我国特殊环境的新探测技术，将为国民经济的发展提供有力的资源需求保障。时间域航空电磁法已经被广泛应用于勘探、水文填图、环境监测等领域，具有快速、高效、勘探深度大的优点。航空电磁法是在地面瞬变电磁法基础上发展起来的，现有的理论研究都是基于均匀半空间或层状大地模型展开的，在正演的基础上进行了一维和二维的近似反演。文中采用有限差分数值计算方法和Yee氏非均匀网格，计算了航空时域中心回线源方式下三维异常体的电磁响应。利用加权多元线性回归法，建立了三维异常体埋深的逐步回归方程，研究了时域航空回线源三维异常体的电磁响应探测分辨率，取得了以下几方面的研究成果：1.结合电磁场基本理论和三维Yee氏非均匀网格的划分，推导出航空时域三维异常体中心回线方式下的初始场表达式和迭代场计算过程；2.研究了飞行高度、关断时间、发射电流大小以及发射波形对航空时域电磁响应的影响。在相同时间周期和计算模型参数条件下，经研究可知:相对于地表（飞行高度为0m）的电磁响应，随着飞行高度的增加，电磁响应变化率增大。发射波形不同，航空时域三维异常体的电磁响应剖面曲线的形态不同；利用卷积法，在阶跃波的基础上，可以快速的求得梯形波、半正弦波与三角波的航空时域电磁响应；电流关断之后，梯形波的航空时域三维异常体的电磁响应最大，而三角波的电磁响应最小。关断时间为200μs的梯形波在switch-off-time阶段航空时域三维异常体电磁响应最大，而在off-time阶段响应最小；关断时间为50μs的梯形波在switch-off-time阶段航空时域电磁响应最小，而在off-time阶段电磁响应最大。发射电流大小与时域航空三维异常体的电磁响应成正比。3.对于异常体与围岩的电导比值为200，70m×70m×70m的有限导电体，探测深度最大范围为180m；当合理增大接收机的前端放大倍数，可以有效提高勘探深度；而相同时间道，埋深越浅，异常体的电磁响应的分辨率就越大。对于70m×70m×70m的有限导电体，埋深为135m时，可检测到三维异常体与围岩电导的比值最小为1.5；相同时间道时，围岩电导不变，σ0/σh的比值越大，越容易检测到异常体。只改变埋深时，埋深越浅，异常与均匀半空间响应的比值ε/1ε0就越大；若σ0/σh的比值越大，则ε1/ε0的比值就越大。围岩电导不变，σ0/σh的比值越大，ε1/ε0的比值就越大，则越容易检测到异常响应；4.采用高阶统计理论和加权多元线性回归法，提取了能够反映三维异常体埋深相关特性的七个属性，并建立了三维异常体埋深的逐步回归方程；5.计算了埋深逐步回归方程的精度。埋深回归方程的模型精度为0.015%到12.34%；且残差平方和SSR为1.2122×103；埋深回归方程的校验精度从24.61%到40.26%；且埋深的划分越密集，埋深回归方程的相对误差就越小，则校验精度越高。时域航空回线源的三维异常体电磁响应探测分辨率，以及建立埋深逐步回归方程的研究，为时域航空三维异常体的电导、尺寸和倾角的识别提供了理论依据和技术指导。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】吉林大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】嵇艳鞠

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