检索结果-内蒙古大学图书馆

地球物理学报 2022年第3期65卷 1160-1174页

作者：周建美刘文韬齐彦福李貅戚志鹏鲁凯亮刘正银邢涛长安大学地质工程与测绘学院西安710054 长安大学地球物理场多参数综合模拟实验室(中国地球物理学会重点实验室) 西安710054 山东省交通规划设计院济南250031 北京探创资源科技有限公司北京100071

瞬变电磁响应受到发射波形的影响,正演计算中需考虑发射波形.基于位移逆Krylov子空间投影的模型降阶算法能够精确模拟三维全波形瞬变电磁正演响应,但该算法计算精确的on-time响应非常耗时.目前实际工作中多数情况下都是对off-time时间... 详细信息

瞬变电磁响应受到发射波形的影响,正演计算中需考虑发射波形.基于位移逆Krylov子空间投影的模型降阶算法能够精确模拟三维全波形瞬变电磁正演响应,但该算法计算精确的on-time响应非常耗时.目前实际工作中多数情况下都是对off-time时间段的数据进行处理解释,因此可以将正演问题简化为精确模拟考虑发射波形的off-time时间段的响应.本文实现了一种改进的基于位移逆Krylov子空间投影的模型降阶算法,能够实现任意发射波形的瞬变电磁off-time时间段的响应的三维快速正演.基于频谱分析理论实现了一种定量化的评价on-time采样波形精度的方法,能够在保证off-time响应精度的同时,极大的减少on-time波形采样点的数量,从而显著的减少正演计算时间.典型的半正弦波、梯形波和复杂的VTEM波的模型的正演结果表明,相比密集采样的正演结果,本文算法在保证off-time响应精度的同时,能够实现5倍以上的正演加速.

关键词：瞬变电磁三维正演发射波形模型降阶

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基于改进粒子群算法的SOTEM电场分量E_(x)反演

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煤田地质与勘探 2025年第4期53卷 213-221页

作者：张继锋陈昌涧李宇腾游希然马子奔长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054 海洋油气勘探国家工程研究中心北京100028 长安大学地球物理场多参数综合模拟实验室陕西西安710054 中煤科工西安研究院(集团)有限公司陕西西安710077 煤炭科学研究总院北京100013

【目的】针对电性源短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)水平电场分量反演中传统算法易陷入局部极值的问题,提出一种融合重心反向学习策略的改进粒子群算法。【方法】该算法通过引入重心反向学习策略,动态调整学习因子和自适应惯性权重,有效提升... 详细信息

【目的】针对电性源短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)水平电场分量反演中传统算法易陷入局部极值的问题,提出一种融合重心反向学习策略的改进粒子群算法。【方法】该算法通过引入重心反向学习策略,动态调整学习因子和自适应惯性权重,有效提升了全局搜索能力与收敛效率。研究构建了三层、五层及七层典型地电模型,来验证算法性能。【结果和结论】研究结果表明:对于五层和七层地电模型,阻尼最小二乘算法的反演平均误差分别为0.34%和4.68%,改进粒子群算法反演平均误差分别为0.21%和0.87%,可见改进粒子群算法反演对复杂地电结构的识别精度提升显著。在多层数(≥5)及宽泛参数搜索区间条件下,三层和五层地电模型反演平均误差均小于5%,验证了改进粒子群算法的有效性。利用某区实测数据进行阻尼最小二乘反演和改进粒子群算法反演,改进的粒子群算法较阻尼最小二乘算法有着较好的反演效果,反演结果与已知矿体的电性结构吻合较好,研究成果为提高SOTEM在矿产勘探中的分辨率提供了理论支持。

关键词：电性源短偏移距瞬变电磁法粒子群算法反演电场分量Ex

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基于曲波变换的航空瞬变电磁去噪

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地球科学与环境学报 2023年第5期45卷 1270-1284页

作者：蔺凯如张继锋张富翔石宇长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054 海洋油气勘探国家工程研究中心北京100028 长安大学地球物理场多参数综合模拟实验室陕西西安710054

噪声干扰严重影响着航空瞬变电磁的数据处理和成像解释,如何有效去噪成为航空瞬变电磁研究的重要内容。根据航空瞬变电磁噪声特点,结合曲波变换多尺度性,采用第二代快速离散曲波变换(FDCT),对航空瞬变电磁实测数据进行重构和去噪。首先... 详细信息

噪声干扰严重影响着航空瞬变电磁的数据处理和成像解释,如何有效去噪成为航空瞬变电磁研究的重要内容。根据航空瞬变电磁噪声特点,结合曲波变换多尺度性,采用第二代快速离散曲波变换(FDCT),对航空瞬变电磁实测数据进行重构和去噪。首先建立带有异常体的三维理论模型,采用直接时间域瞬变电磁三维模拟程序进行正演;然后对理论电磁响应数据添加3种不同噪声(随机噪声、方波噪声、工业噪声),通过曲波变换和重构,生成不同尺度的图像,低尺度反映大的背景场,高尺度反映局部细节或者高频噪声。通过信噪比和相对误差等参数,对重构后的数据进行去噪效果评估。最后将该方法应用到航空瞬变电磁实测数据中,并与其他3种传统去噪方法(中值滤波、奇异值分解、小波变换)进行对比。结果表明:对于含有随机噪声和工业噪声的原始数据,去噪后的相对误差在2.6%以下;对于含有方波噪声的原始数据,去噪后的相对误差在6.5%以下,信噪比也高于传统去噪方法,证明第二代曲波变换可应用于航空瞬变电磁的数据去噪处理。

关键词：航空瞬变电磁曲波变换去噪信号分析噪声干扰快速离散

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虚拟波场降速条件下电性源瞬变电磁垂直磁场分量的波场反变换方法

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地球物理学报 2023年第4期66卷 1743-1757页

作者：范克睿王刚鲁凯亮郑新李貅孙兴邦山东省土木工程防灾减灾重点实验室山东科技大学青岛266590 山东科技大学土木工程与建筑学院青岛266590 长安大学地质工程与测绘学院西安710054 长安大学地球物理场多参数综合模拟实验室(中国地球物理学会重点实验室) 西安710054 山东大学岩土与结构工程研究中心济南250061

通过波场反变换从瞬变电磁信号中提取虚拟波场是定位电性界面和刻画地下导电目标形态的有效手段.波场反变换过程中,降低虚拟波场速度有利于改善虚拟波场对电性界面的分辨能力.然而,波场变换核函数随时间、虚拟时间以及虚拟波场速度变化... 详细信息

通过波场反变换从瞬变电磁信号中提取虚拟波场是定位电性界面和刻画地下导电目标形态的有效手段.波场反变换过程中,降低虚拟波场速度有利于改善虚拟波场对电性界面的分辨能力.然而,波场变换核函数随时间、虚拟时间以及虚拟波场速度变化的动态范围极大,且随虚拟波场降速而进一步扩大,造成波场反变换问题高度不适定,制约了虚拟波场提取的精度和效果.对此,在虚拟波场降速的条件下,本文以核函数在无穷区间上积分的解析解为准绳,通过最优化与数据拟合得到了经验公式,确定了波场反变换所需的最优积分区间;在适应采集时间与虚拟波场速度的同时,最大限度缩短了积分区间长度,降低了核函数变化的动态范围,压制了波场反变换方程的病态程度.此外,通过引入精细积分方法求解波场反变换方程,提高了波场反变换方程的求解精度.为验证方法的有效性与可靠性,对正演模拟的电性源瞬变电磁垂直磁场分量及其时间导数分量进行了波场反变换;结果回代后的拟合数据与正演数据的相对误差小于5%.在所提取的虚拟波场记录中观察到了合理的运动学特征,如实反映了低阻目标层深度、厚度和二次场观测时间范围的变化.在计算条件相同的前提下,通过降低虚拟波场速度,改善了波场反变换的精度和效果.降速后提取的虚拟波场记录对低阻层上下界面的刻画更为清晰.在对实测数据的处理中,本文的虚拟波场降速、积分区间最优化和精细积分求解方法得到了合理可信的虚拟波场提取结果,为进一步利用虚拟波场开展低阻目标体成像提供了数据保障.

关键词：瞬变电磁波场变换降速电性源垂直磁场

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考虑关断时间的地面瞬变电磁三维带地形反演

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地球物理学报 2021年第7期64卷 2566-2577页

作者：齐彦福智庆全李貅景旭戚志鹏孙乃泉周建美刘文韬长安大学地质工程与测绘学院西安710054 长安大学地球物理场多参数综合模拟实验室西安710054 中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所河北廊坊065000

起伏地形和关断时间对地面瞬变电磁响应影响严重,这给传统基于水平地表模型和理论阶跃波形的瞬变电磁数据解释技术带来很大困难.为此,本文开展考虑起伏地形和关断时间的地面瞬变电磁三维反演算法研究.正演采用基于非结构网格和后退欧拉... 详细信息

起伏地形和关断时间对地面瞬变电磁响应影响严重,这给传统基于水平地表模型和理论阶跃波形的瞬变电磁数据解释技术带来很大困难.为此,本文开展考虑起伏地形和关断时间的地面瞬变电磁三维反演算法研究.正演采用基于非结构网格和后退欧拉隐式时间离散格式的时间域有限元算法,快速模拟起伏地表模型瞬变电磁响应.反演采用L-BFGS算法,减少每次反演迭代的计算量.针对发射线圈随地表起伏变化的特点,利用基于偶极子离散的场源处理技术模拟发射源的实际形状,采用瞬时电流脉冲技术实现考虑关断时间的地面瞬变电磁三维正演模拟.我们首先将本文开发的三维反演算法应用于理论模型的反演计算中,检验本文算法的可靠性,并分析地形和关断时间对反演结果的影响特征.在此基础上,进一步将本文算法应用于实测数据反演,验证本文算法的实用性.

关键词：地面瞬变电磁三维反演地形关断时间

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海洋磁性源瞬变电磁探测系统姿态变化影响研究

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石油地球物理勘探 2022年第5期57卷 1228-1240,I0011-I0012页

作者：赵越许枫曹华科刘佳中国科学院声学研究所北京100091 北京海洋声学装备工程技术研究中心北京100091 长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054 长安大学地球物理场多参数综合模拟实验室陕西西安710054

近年来,随着海洋油气资源开发和利用的逐步深入,海洋磁性源瞬变电磁法得到广泛应用。在实际数据采集中,由于海底环境、洋流、航速不均等因素的影响,发射与接收回线装置在海水中的姿态难以保持稳定。探测系统姿态变化会导致收、发回线装... 详细信息

近年来,随着海洋油气资源开发和利用的逐步深入,海洋磁性源瞬变电磁法得到广泛应用。在实际数据采集中,由于海底环境、洋流、航速不均等因素的影响,发射与接收回线装置在海水中的姿态难以保持稳定。探测系统姿态变化会导致收、发回线装置与海底电性异常体的耦合关系发生变化,观测数据出现较大误差,影响解释结果的可靠性。为此,首先基于电磁场基本理论推导了有限水深条件下海底各向同性水平层状介质模型中任意磁偶极源频率域三分量电磁场表达式,基于电磁场叠加原理分析了海洋磁性回线源电磁响应特征;其次,针对姿态变化前、后分别定义两类坐标系及相关的发射、接收双旋转矩阵,建立了水下拖曳式磁性源姿态变化的数学模型;最后,以浅海拖曳式中心回线瞬变电磁探测系统为例,通过模型算例分析收、发系统姿态变化引起的观测数据误差分布特征,及瞬变电磁响应结果与姿态变化角度、衰减时间、海水深度、海底沉积层电性等参数之间的关系。研究成果有助于量化海洋磁性源瞬变电磁探测系统的参数设计,为该方法的推广及数据的处理、解释提供理论基础。

关键词：海洋瞬变电磁法磁性源姿态变化磁偶极子模型

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基于人工神经网络的瞬变电磁成像方法

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物探与化探 2023年第5期47卷 1206-1214页

作者：游希然张继锋石宇长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054 海洋油气勘探国家工程研究中心北京100028 长安大学地球物理场多参数综合模拟实验室陕西西安710054

瞬变电磁法(transient electromagnetic method,TEM)目前常用的解释方法是采用全区视电阻率参数,其涉及的公式复杂,迭代过程繁琐耗时。本文分析TEM数据特征,引入人工神经网络(ANN),实现了瞬变电磁拟电阻率成像。设计多隐层BP神经网络,... 详细信息

瞬变电磁法(transient electromagnetic method,TEM)目前常用的解释方法是采用全区视电阻率参数,其涉及的公式复杂,迭代过程繁琐耗时。本文分析TEM数据特征,引入人工神经网络(ANN),实现了瞬变电磁拟电阻率成像。设计多隐层BP神经网络,利用瞬变电磁解析方法计算出响应幅值,作为拟电阻率的映射参数参与网络训练,再使用训练集外的新数据来测试训练后的网络。构建了均匀半空间、一维层状模型,验证神经网络的正确性和适应性,对三维地电模型进行了成像。结果表明:神经网络计算的拟电阻率能够反映出地电模型的目标体异常,网络成像结果准确度较高。最后,利用神经网络算法处理实测数据,进一步说明神经网络成像可以作为资料解释的依据。该研究证明了人工神经网络在瞬变电磁成像上的可行性,为瞬变电磁成像提供了一种新的思路。

关键词：瞬变电磁成像人工神经网络拟电阻率

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电性源短偏移距瞬变电磁地形影响特征分析

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吉林大学学报（地球科学版） 2022年第1期52卷 247-260页

作者：齐彦福李貅孙乃泉戚志鹏周建美张明晶邢涛长安大学地质工程与测绘学院西安710054 长安大学地球物理场多参数综合模拟实验室西安710054 山东省交通规划设计院济南250031 北京探创资源科技有限公司北京100071

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... 详细信息

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。

关键词：短偏移距瞬变电磁法电性源地形三维非结构矢量有限元

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地空瞬变电磁法在隧道工程地质风险勘查中的应用

地空瞬变电磁法在隧道工程地质风险勘查中的应用

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2023年中国地球科学联合学术年会

作者：程旺盛李貅孙乃泉曹华科长安大学地质工程与测绘学院长安大学地球物理场多参数综合模拟实验室

隧道工程在国民基础设施建设中占据着不可或缺的地位。然而地下水、断层及岩溶等不良地质体潜在威胁着隧道施工进度及安全,因此提前精准预测未开挖区域的地质风险是保证隧道顺利掘进的关键环节。勘查过程中往往面临着地形复杂的难题,尤... 详细信息

隧道工程在国民基础设施建设中占据着不可或缺的地位。然而地下水、断层及岩溶等不良地质体潜在威胁着隧道施工进度及安全,因此提前精准预测未开挖区域的地质风险是保证隧道顺利掘进的关键环节。勘查过程中往往面临着地形复杂的难题,尤其在西南山区,峰从洼地导致地面物探工作难以实施。地空瞬变电磁法采用接地导线源激发,搭载接收装置的飞行器在空中进行扫面式数据采集,可以在地形复杂区域快速开展,获取隧道沿线地下电性分布,推测影响隧道工程的地质风险情况。通过对广西乐望段达记一号隧道进行的地空瞬变电磁勘查工作结果与实际开挖情况的验证,证实了该方法的可行性。

关键词：地空瞬变电磁隧道工程复杂地形地质风险勘查

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电性源地空瞬变电磁倾斜各向异性影响特征

电性源地空瞬变电磁倾斜各向异性影响特征

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2023年中国地球科学联合学术年会

作者：刘文韬周建美薛敬儒李貅长安大学地质工程与测绘学院长安大学地球物理场多参数综合模拟实验室(中国地球物理学会重点实验室)

电性源地空瞬变电磁法,因具有工作效率高,勘探深度大,适合在地形复杂的山区工作等优势,近年来在地质灾害调查、环境与工程勘察、矿产资源探测等领域获得广泛关注。在层理发育或者裂缝孔隙定向排列的地区,当电磁系统的探测尺度比不均匀... 详细信息

电性源地空瞬变电磁法,因具有工作效率高,勘探深度大,适合在地形复杂的山区工作等优势,近年来在地质灾害调查、环境与工程勘察、矿产资源探测等领域获得广泛关注。在层理发育或者裂缝孔隙定向排列的地区,当电磁系统的探测尺度比不均匀岩石结构规模大得多时,地下介质电导率将表现为宏观各向异性。

关键词：电性源电导率磁场响应瞬变电磁

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