CN110412656A - 一种大地电磁测深资料时间域压噪的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大地电磁测深资料时间域压噪的方法及系统，属于地球物理勘探技术领域，解决了现有技术中在时间域中噪音压制困难的问题。一种大地电磁测深资料时间域压噪的方法，包括以下步骤：读取时间序列的电磁场数据，将所述时间序列的电磁场数据分隔成若干波段，形成电磁场数据波段；获取噪音的频率范围，将落在噪音频率范围内的电磁场数据波段对应的数据设置为零；将所有电磁场数据波段重构为一个完整的电磁场数据。实现了在时间域中方便、快捷的实现了对噪声的有效压制。

Description

一种大地电磁测深资料时间域压噪的方法及系统

技术领域

本发明涉及地球物理勘探技术领域，尤其是涉及一种大地电磁测深资料时间域压噪的方法及系统。

背景技术

大地电磁测深(MT)是20世纪50年代由前苏联地球物理学界Wait提出的利用天然电磁场进行资源勘探一种电磁勘探方法；其使用的电磁波的频率范围从320Hz到0.00055Hz，其中6Hz-0.00055Hz是低频段；经过半个多世纪的发展，无论是资料采集的仪器还是资料处理的方法、软件都取得了突破性的进展；该方法已经广泛应用于石油勘探、地热调查和深部地质结构调查诸多领域，取得了比较明显的地质效果。

但是，由于该方法采用的场源信号是天然电磁场，相较于人工源方法，其信号较弱，易受工业用电等各种人文电磁场的干扰，导致信噪比低，使得低频段资料质量比较差。在绝大部分地区应用该方法时，其效果大打折扣。到目前为止，在压制噪音提高信噪比方面，一些学者进行了研究，提出了一些方法，远参考技术、Robust技术等等；远参考技术一方面要设立一个远参考观察站，增加了野外施工的成本，同时对于强干扰区来说没有效果；在不增加野外施工成本的前提下，改善低频段资料质量非常重要；目前压制噪音的研究非常多，但这些方法都是在频率域中进行，因为其压制效果不理想；而在时间域压制噪音，虽然非常困难，但却比较有效。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种大地电磁测深资料时间域压噪的方法及系统，解决现有技术中在时间域中噪音压制困难的问题。

一方面，本发明的提供一种大地电磁测深资料时间域压噪的方法，包括以下步骤：

读取时间序列的电磁场数据，将所述时间序列的电磁场数据分隔成若干波段，形成电磁场数据波段；

获取噪音的频率范围，将落在噪音频率范围内的电磁场数据波段对应的数据设置为零；

将所有电磁场数据波段重构为一个完整的电磁场数据。

进一步地，将所述时间序列的电磁场数据分隔成若干波段，具体包括：

步骤S11、将时间序列的电磁场数据进行隔点抽样，得到对应的奇数序列和偶数序列；

步骤S12、在所述奇数序列和偶数序列中，若存在其下一顺序位置有对应奇数序列项的偶数序列项，则将该偶数序列项减去与该偶数序列项下一顺序位置对应的奇数序列项的一半以及与该偶数序列项处于相同顺序位置的奇数序列项的一半，得到变换后的偶数序列项；

若存在其下一顺序位置没有对应奇数序列项的偶数序列项，将该偶数序列项减去与其处于相同顺序位置的奇数序列项，得到变换后的偶数序列项；所有变化后的偶数序列项形成了变换后的偶数序列；

在所述奇数序列和偶数序列中，若存在与偶数序列项具有相同顺序位置的奇数序列项，则将处于相同顺序位置的奇数序列项和变换后的偶数序列项对应相加，得到变换后的奇数序列项；

若存在与偶数序列项没有相同顺序位置的奇数序列项，则对该奇数序列项加上与该奇数序列项前一顺序位置对应的变换后的偶数序列项，得到变换后的奇数序列项；所有变换后的奇数序列项形成了变换后的奇数序列；

步骤S13、对变换后的奇数序列再次进行隔点抽样，得到对应的奇数序列和偶数序列；

步骤S14、执行步骤S12；

步骤S15、重复执行步骤S13～S14，直至到达预设隔点抽样次数；形成的所有奇数序列和偶数序列构成了若干波段。

进一步地，所述将所有电磁场数据波段重构为一个的完整电磁场数据，具体包括：

将最后得到的奇数序列和偶数序列执行下述步骤S21，

步骤S21、若存在与偶数序列项具有相同顺序位置的奇数序列项，则将该奇数序列

项减去对应顺序位置的偶数序列项，得到重构后奇数序列项；

若存在与偶数序列项没有相同顺序位置的奇数序列项，则对该奇数序列项减去与该奇数序列项前一顺序位置对应的偶数序列项，得到重构后的奇数序列项；所有重构后的奇数序列项形成了重构后的奇数序列；

若存在其下一顺序位置有对应奇数序列项的偶数序列项，则将该偶数序列项加上与该偶数序列项下一顺序位置对应的重构后的奇数序列项的一半以及该偶数序列项相同顺序位置的重构后的奇数序列项的一半，得到重构后偶数序列项；

若存在其下一顺序位置没有对应奇数序列项的偶数序列项，将偶数序列项加上对应顺序位置的重构后的奇数序列项，得到重构后的偶数序列项；所有重构后的偶数序列项形成了重构后偶数序列；

步骤S22、将重构后的奇数序列和偶数序列，按照隔点抽样的逆过程进行组合，得到重构后的序列；

步骤S23、将重构后的序列作为一个奇数序列，将所述奇数序列以及与其对应的偶数序列，执行步骤S21；

步骤S24，重复执行步骤S22～S23，直至步骤S22中得到的重构后的序列没有对应的偶数序列为止；所述得到的重构后的序列即为一个完整的电磁场数据。

进一步地，所述获取噪音的频率范围，具体包括：依据电磁测点的视电阻曲线、相位曲线或者信噪比曲线获取噪音的频率范围。

另一方面，本发明还提供了一种大地电磁测深资料时间域压噪的系统，包括电磁场数据读取模块、电磁场数据波段形成模块、噪音频率范围获取模块、噪音压制模块以及电磁场数据波段重构模块；

所述电磁场数据读取模块用于读取时间序列的电磁场数据；所述电磁场数据波段形成模块用于将所述时间序列的电磁场数据分隔成若干波段，形成电磁场数据波段；所述噪音频率范围获取模块用于获取噪音的频率范围；噪音压制模块用于将落在测定噪音频率范围内的电磁场数据波段对应的数据设置为零；电磁场数据波段重构模块用于将所有电磁场数据波段重构为一个完整的电磁场数据。

进一步地，所述电磁场数据波段形成模块具体还包括隔点抽样单元、高频变换单元、低频变换单元以及第一递归单元；

隔点抽样单元用于将所述时间电磁场数据或者变换后的奇数序列进行隔点抽样，得到对应的奇数序列和偶数序列，还用于判断是否到达预设隔点抽样次数；

高频变换单元用于在所述奇数序列和偶数序列中，是否存在其下一顺序位置有对应奇数序列项的偶数序列项，则将该偶数序列项减去与该偶数序列项下一顺序位置对应的奇数序列项的一半以及与该偶数序列项处于相同顺序位置的奇数序列项的一半，得到变换后的偶数序列项，否则将该偶数序列项减去与其处于相同顺序位置的奇数序列项，得到变换后的偶数序列项；还用于将所有变换后的偶数序列项形成变换后的偶数序列；

低频变换单元用于判断在所述奇数序列和偶数序列中，是否存在与偶数序列项具有相同顺序位置的奇数序列项，是则将处于相同顺序位置的奇数序列项和变换后的偶数序列项对应相加，得到变换后的奇数序列项，否则对该奇数序列项加上与该奇数序列项前一顺序位置对应的变换后的偶数序列项，得到变换后的奇数序列项；还用将所有变换后的奇数序列项形成变换后的奇数序列；

所述递归单元用于使隔点抽样单元进行隔点抽样，使低频变换单元、高频变换单元得到变换后的奇数序列和变换后的偶数序列，直至隔点抽样单元隔点抽样次数到达预设次数为止，形成的所有奇数序列和偶数序列构成了若干波段。

进一步地，所述电磁场数据波段重构模块还包括低频重构单元、高频重构单元、重构组合单元和第二递归单元；

所述低频重构单元用于判断在最后得到的奇数序列和偶数序列中，是否存在与偶数序列项具有相同顺序位置的奇数序列项，是则将该奇数序列项减去对应顺序位置的偶数序列项，得到重构后奇数序列项，否则对该奇数序列项减去与该奇数序列项前一顺序位置对应的偶数序列项，得到重构后的奇数序列项；还用于将所有重构后的奇数序列项形成重构后的奇数序列；

所述高频重构单元用于判断在最后得到的奇数序列和偶数序列中，是否存在其下一顺序位置有对应奇数序列项的偶数序列项，是则将该偶数序列项加上与该偶数序列项下一顺序位置对应的重构后的奇数序列项的一半以及该偶数序列项相同顺序位置的重构后的奇数序列项的一半，得到重构后偶数序列项，

并判断在最后得到的奇数序列和偶数序列中，是否存在其下一顺序位置没有对应奇数序列项的偶数序列项，是则将偶数序列项加上对应顺序位置的重构后的奇数序列项，得到重构后的偶数序列项；还用于将所有重构后的偶数序列项形成重构后偶数序列；

所述重构组合单元用于将重构后的奇数序列和偶数序列，按照隔点抽样的逆过程进行组合，得到重构后的序列；

第二递归单元用于使低频重构单元、高频重构单元分别得到重构后的奇数序列、重构后的偶数序列，使重构组合单元得到重构后的序列，将重构后的序列作为一个奇数序列，

将所述奇数序列以及与其对应的偶数序列导入低频重构单元、高频重构单元，使其再次分别得到重构后的奇数序列、重构后的偶数序列，使重构组合单元得到再次重构后的序列，

直至得到的重构后的序列没有对应的偶数序列为止；所述得到的重构后的序列即为一个完整的电磁场数据。

进一步地，所述噪音频率范围获取模块具体依据电磁测点的视电阻曲线、相位曲线或者信噪比曲线获取噪音的频率范围。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：通过将电磁场数据分隔成若干波段，落在测定噪音频率范围内的电磁场数据波段对应的数据设置为零，然后所有电磁场数据波段重构为一个完整的电磁场数据，在时间域中方便、简洁的实现了对噪声的有效压制。

附图说明

图1是本发明实施例1所述一种大地电磁测深资料时间域压噪的方法的流程示意图；

图2是本发明实施例2所述的部分时序序列电磁场曲线图；

图3是本发明实施例2所述一个大地电磁测深观测点的视电阻率曲线，

图4是本发明实施例2所述一个大地电磁测深观测点的相位曲线。

图5是本发明实施例2所述一个大地电磁测深观测点的电场分量Ex和Ey的信噪比曲线

图6是本发明实施例2所述的电磁场数据中电场分量原始记录数据绘制的曲线图。

图7是本发明实施例2所述的利用本发明方法处理后得到的电磁场数据中电场分量Ex数据绘制的曲线图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本发明实施例提供了一种大地电磁测深资料时间域压噪的方法，包括以下步骤：

读取时间序列的电磁场数据，将所述时间序列的电磁场数据分隔成若干波段，形成电磁场数据波段；

获取噪音的频率范围，将落在测定噪音频率范围内的电磁场数据波段对应的数据设置为零；

将所有电磁场数据波段重构为一个完整的电磁场数据。

在具体实施时，首先需要读取时间序列的电磁场数据；地电磁测深仪器在野外观测得到的电磁场数据，是以二进制形式按照一定格式存储的，通常存储在三个文件中，分别为表头文件(*.TBL),高频电磁场(*.TSH)和低频电磁场(*.TSL)；高频电磁场和低频电磁场数据文件均包含了5道时间序列的电磁场数据Ex(i)、Ey(i)、Hx(i)、Hy(i)、Hz(i)，上述电磁场数据Ex(i)、Ey(i)、Hx(i)、Hy(i)、Hz(i)，均为离散数据，其中，前两道为电场数据，后三道为磁场数据；对高频数据进行压噪处理时使用高频电磁场(*.TSH)文件，对低频数据进行压噪处理时使用低频电磁场(*.TSL)文件，其处理方法相同；

现以低频电磁场为例，从低频电磁场记录文件中读出Ex(i)，Ey(i)，Hx(i)，Hy(i)，Hz(i)五道数据并保存道5个数组中；低频电磁场数据文件由多个记录(Record)组成，每个记录由标签(Tag)和多个扫样(Scan)组成，每个扫样由多个道(Chan)组成，每个道是一个电磁场采样数据；电磁场采样数据以24位补码存储，也就是用三个字节来记录一个电磁场数据，低位字节最先保持，高位字节最后保存；标签由16字节或32字节组成，前面8个字节记录时间，依次是秒、分、时、日、月、年、星期日和世纪，是格林威治时间而不是北京时间，而后是2字节的仪器序列号，其后两个字节表示该记录中的扫样(Scan)个数，第13字节是每个扫样中道(Chan)的个数。第14字节标签长度代码，第15字节是状态码，第16字节是饱和状态标识符。

优选的，将所述时间序列的电磁场数据分隔成若干波段，具体包括：

步骤S11、将时间序列的电磁场数据进行隔点抽样，得到对应的奇数序列和偶数序列；

具体实施时，以x(i)表示实测的随时间变化的电磁场数据，x(i)为低频电磁场数据或高频电磁场数据中Ex(i)、Ey(i)、Hx(i)、Hy(i)、Hz(i)中任一道数据；

将电磁场数据x(i)进行隔点抽样，得到1～(N+1)/2个奇数序列x₁(a)＝x(i)和1～N/2个偶数序列x₂(b)＝x(i)，其中，i＝1、2ΛN，N为正整数变量，a＝(i+1)/2，b＝i/2，a、b均为正整数；奇数序列项与偶数序列项数量之和为N

当N为奇数时，奇数序列项比偶数序列项的个数多一个，N为偶数时，奇数序列项与偶数序列项数量相等；

对电磁波数据进行正向变换包括对奇数序列进行低频变换以及对偶数序列进行高频变换，为一个递归过程；

步骤S12、对奇数序列进行低频变换，具体为，对偶数序列值进行高频变换，具体为，在所述奇数序列和偶数序列中，若存在其下一顺序位置有对应奇数序列项的偶数序列项，则将该偶数序列项减去与该偶数序列项下一顺序位置对应的奇数序列项的一半以及与该偶数序列项处于相同顺序位置的奇数序列项的一半，得到变换后的偶数序列项；

若存在其下一顺序位置没有对应奇数序列项的偶数序列项，将该偶数序列项减去与其处于相同顺序位置的奇数序列项，得到变换后的偶数序列项；所有变化后的偶数序列项形成了变换后的偶数序列；

需要说明的是，当奇数序列项与偶数序列项数量之和为奇数时，则所有偶数序列项均存在其下一顺序位置有对应奇数序列项，此时，可利用公式x₂(b)-0.5[x₁(b)+x₁(b+1)]对偶数序列项x₂(b)进行变换，其中，x₂(b)和x₁(b)分别为相同序列位置(第b顺序位置)的偶数序列项和奇数序列项，x₁(b+1)为第b+1顺序位置的奇数序列项；

当奇数序列项与偶数序列项数量之和为偶数时，最后一个顺序位置的偶数序列项其下一顺序位置就没有对应奇数序列项，则利用公式x₂(b)-x₁(b)对偶数序列项x₂(b)进行变换；

在所述奇数序列和偶数序列中，若存在与偶数序列项具有相同顺序位置的奇数序列项，则将处于相同顺序位置的奇数序列项和变换后的偶数序列项对应相加，得到变换后的奇数序列项；

若存在与偶数序列项没有相同顺序位置的奇数序列项，则对该奇数序列项加上与该奇数序列项前一顺序位置对应的变换后的偶数序列项；得到变换后的奇数序列项，所有变换后的奇数序列项形成了变换后的奇数序列；

需要说明的是，当奇数序列项与偶数序列项数量之和为偶数时，所有偶数序列项与奇数序列项均具有相同顺序位置，此时对所有处于相同顺序位置的奇数序列项和偶数序列项对应相加，即x₁(a)+x₂(a)，x₁(a)、x₂(a)分别为处于相同顺序位置的奇数序列项和变换后的偶数序列项，a为奇数序列项、偶数序列项在其序列中所处顺序位置。

当奇数序列项与偶数序列项数量之和为奇数时，则存在一个与偶数序列项没有相同顺序位置的奇数序列项，对该奇数序列项变换的方法为，对该奇数序列项加上与该奇数序列项前一顺序位置对应的偶数序列项，即x₁(c)+x₂(c-1)，x₁(c)、x₂(c-1)分别为该奇数序列项、该奇数序列项前一顺序位置对应的变换后的偶数序列项，c为该奇数序列项的顺序位置；

而其他与偶数序列项具有相同顺序位置的奇数序列项，对这些奇数序列项变换的方法为，将处于相同顺序位置的奇数序列项和偶数序列项对应相加。

步骤S13、对变换后的奇数序列再次进行隔点抽样，得到对应的奇数序列和偶数序列；

步骤S14、执行步骤S12；

步骤S15、重复执行步骤S13～S14，直至到达预设隔点抽样次数(例如3次)；形成的所有奇数序列和偶数序列构成了若干波段(若进行了3次隔点抽样，则波段数位4)。

优选的，所述获取噪音的频率范围，具体包括：依据电磁测点的视电阻曲线、相位曲线或者信噪比曲线获取噪音的频率范围；

对于视电阻率和相位曲线而言，噪音频率范围判断的标准是误差棒大且不连续、光滑的频率范围；对于信噪比曲线而言，噪音频率范围判断的标准是信噪比值低的频率范围；

设电磁场的采样频率为f，那么真实信号的频率为0.5f，第一次隔点抽样后，有效频率降低1半，因此第一次高低频的分割频率为0.25f，即第一次隔点抽样，是以0.25fHz将原电磁信号分割为低频的奇数序列波段(可设为x₁)和高频的偶数序列波段(可设为x₂)，经过第二次隔点抽样是以0.125fHz将第一次分割得到的奇数序列波段，重新分割为为奇数序列波段(可设为x₁₁)和偶数序列波段(可设为x₁₂)，此时总共为3个波段，依次类推；

需要说明的，隔点抽样的预设次数是由采样频率确定的，即隔点抽样的频率首次不在噪音频率范围内，此时的隔点抽样为最后一次隔点抽样；例如，第二次隔点抽样是以0.125f频率进行的，0.125f是首次不在噪音频率范围的频率，则预设隔点抽样次数为2次。

然后将落在噪音频率范围内的电磁场数据波段对应的数据设置为零，例如，如果噪音的频率范围大于0.25f,就把一次隔点抽样得到的偶数序列的所有数据都设置成0；接着将所有电磁场数据波段重构为一个完整的电磁场数据；

将所有电磁场数据波段重构为一个完整的电磁场数据，所有电磁场数据波段重构的过程为对电磁场数据的逆过程，也为一个递归过程；

优选的，将所有电磁场数据波段重构为一个完整的电磁场数据具体包括：

将上述方案中最后得到的奇数序列和偶数序列(如果只进行了2次隔点抽样，则如上述的x₁₁、x₁₂)执行下述步骤S21，

步骤S21、最后得到的奇数序列和偶数序列中，若存在与偶数序列项具有相同顺序位置的奇数序列项，则将该奇数序列项减去对应顺序位置的偶数序列项，得到重构后奇数序列项；

若存在与偶数序列项没有相同顺序位置的奇数序列项，则对该奇数序列项减去与该奇数序列项前一顺序位置对应的偶数序列项；得到重构后的奇数序列项，所有重构后的奇数序列项形成了重构后的奇数序列；

最后得到的奇数序列和偶数序列中，若存在其下一顺序位置有对应奇数序列项的偶数序列项，则将该偶数序列项加上与该偶数序列项下一顺序位置对应的的重构后的奇数序列项的一半以及该偶数序列项相同顺序位置的重构后的奇数序列项的一半，得到重构后偶数序列项；

若存在其下一顺序位置没有有对应奇数序列项的偶数序列项，将偶数序列项加上与其处于顺序位置的重构后的奇数序列项；得到重构后的偶数序列项，所有重构后的偶数序列项形成了重构后偶数序列；

步骤S22、将重构后的奇数序列和偶数序列，按照隔点抽样的逆过程进行组合，得到重构后的序列；

步骤S23、将重构后的序列作为一个奇数序列，将所述奇数序列以及与其对应的偶数序列，执行步骤S21；

步骤S24，重复执行步骤S22～S23，直至步骤S22中得到的重构后的序列没有对应的偶数序列为止；所述得到的重构后的序列即为一个完整的电磁场数据。

将重构的电磁场数据Ex(i)、Ey(i)、Hx(i)、Hy(i)或Hz(i)，以二进制补码按照时间序列记录文件格式写入电磁场记录文件(*.TSL或*.TSH)中。

实施例2

本发明实施例提供了一种大地电磁测深资料时间域压噪的方法，具体包括以下步骤：

使用V5-2000大地电磁测深仪器记录大地电磁测深观测点，获得三个数据文件L01-028A.TBL、L01-028A.TSH和L01-028A.TSL；其中，L01-028A.TBL是表头文件,记录了野外施工的一些信息。L01-028A.TSH是高频电磁场记录数据，包含Ex，Ey，Hx，Hy，Hz五道数据的时间序列，L01-028A.TSL是低频电磁场数据，采用频率比高频数据文件要低，从低频电磁场记录文件L01-028A.TSL中读出低频段电磁场数据Ex(i)，Ey(i)，Hx(i)，Hy(i)，Hz(i)，图1是由文件部分数据绘制的部分时序序列电磁场曲线图，一个测定通常观察10多个小时，该图只是3:04:30-3:05:30这段1分钟的记录；包括的时间序列电磁场数据(信号)Ex，Ey，Hx，Hy，Hz，横轴是时间，单位为秒，纵轴是电磁场的分量；

以Ex(i)为例，将序列Ex(i)进行隔点抽样形成两个序列，即奇数序列x1和偶数序列x2，即x₁(1)＝Ex(1)、x₁(2)＝Ex(3)、x₁(3)＝Ex(5)、…；x₂(1)＝Ex(2)、x₂(2)＝Ex(4)、x₂(3)＝Ex(6)、…；其中i＝1、2、…、N,共有N个数值，当N为奇数时，x1比x2的数据个数多1个；

若存在奇数序列项x₁(b+1)，则利用公式x₂(b)＝x₂(b)-0.5(x₁(b)+x₁(b+1))对偶数序列项x₂(b)进行高频变换，得到变换后的偶数序列项；若不存在奇数序列项x₁(b+1)，则利用x₂(b)＝x₂(b)-x₁(b)对偶数序列项x₂(b)进行高频变换，得到变换后的偶数序列项；所有变换后的偶数序列项形成了变换后的偶数序列项；

若存在变换后偶数序列项x₂(a)，则利用公式x₁(a)＝x₁(a)+x₂(a)对奇数序列项x₁(a)进行低频变换，得到变换后的奇数序列项；若不存在x₂(a)，则利用公式x₁(a)＝x₁(a)+x₂(a-1)进行低频变换，得到变换后的奇数序列项；所有变换后的奇数序列项形成了变换后的奇数序列；需要说明的是，偶数序列项和变换后的偶数序列项数相同，只是数值不同，在判断是否存在与偶数序列项具有相同顺序位置的奇数序列项时，所述偶数序列项可变换后的也可为变换后的偶数序列项；

电磁场数据的采样频率为24Hz，那么高、低频的分割频率为6Hz、再对低频序列的值x₁进行隔点抽样得到奇数序列和偶像序列后，进行低频变换、高频变换后得到x₁的低频信号x₁₁和高频信号x₁₂；这样就把原始电磁场信号x分割成三个波段的信号x₁₁、x₁₂和高x₂。3Hz与6Hz是三个波段的分界点；信号x₁₁的频率小于3Hz，而信号x₂的频率大于6Hz；

可以依据电磁测点的视电阻曲线、相位曲线或者信噪比曲线确定噪音的频率范围；对于视电阻率和相位曲线而言，噪音频率范围判断的标准是误差棒大且不连续、光滑的频率范围；对于信噪比曲线而言，噪音频率范围判断的标准是信噪比值低的频率范围；

图3-5分别是一个大地电磁测深观测点的视电阻率曲线、相位曲线、电场分量Ex和Ey的信噪比曲线；

对于视电阻率曲线，坐标系是双对数坐标，横轴是频率，按频率从高到低降序排列，纵轴是视电阻率，两条曲线分别是TE和TM模式的视电阻率，视电阻率带有误差棒，误差棒越长，说明误差越大，由误差确定噪音频率范围；

对于相位曲线，采样对数坐标，横轴是频率，按频率从高到低降序排列，纵轴是相位值，单位是度，两条曲线分别是TE和TM模式的相位，误差棒越长，说明误差越大；

对于信噪比曲线，采样对数坐标，横轴是频率，按频率从高到低降序排列，纵轴是信噪比，两条曲线分别是Ex和Ey的信噪比；

根据依据测点电场分量Ex信噪比曲线，如图5所示，横坐标从1到0范围内的6个红色点的信噪比低于0.5，其对于的频率范围是从10Hz到1Hz，因此，该测点的噪音频率范围是10Hz-1Hz；

由此，需要对进行4次分割(即4次隔点抽样)，分割后的电磁场数据波段分为为s₁、s₂、s₃、s₄、s₅依次属于从低到高的5个波段，这5个波段的频率分界点依次是0.75Hz、1.5Hz、3Hz、6Hz，该测定的噪音频率范围是10Hz-1Hz，因此在对噪音数据进行压制时，需要把s₂、s₃、s₄、s₅四个波段中的数据都设置成零。

对电磁场数据波段进行重构时，首先由s1、s2两个序列重构得到新的序列s2；再由s2和s3两个序列重构得到新的序列s3；然后由s3和s4两个序列重构得到新的序列s4；最后由新的序列s4和s5两个序列重构得到最终处理后的电磁场数据；

例如，对两个波段的序列x₁，x₂，i＝1、2、…、M重构的过程为：低频信号恢复，即对低频序列的第a个值x₁(a)按公式x₁(a)＝x₁(a)-x₂(a)(当存在x₂(a)时)或x₁(a)＝x₁(a)-x₂(a-1)(当不存在x₂(a))进行变换得到重构后的低频信号x,高频信号的恢复，即对高频序列的第b个值x₂(b)按公式x₂(b)＝x₂(b)+0.5(x₁(b)+x₁(b+1))(当存在x₁(b+1))火或x₂(b)＝x₂(b)+x₁(a)(当不存在x₁(b+1))进行变换，这时的x₁(b)和x₁(b+1)取的是重构后的低频信号x中的值，得到恢复后的高频信号x₂；恢复后低频信号x₁和高频信号x₂按照前述的隔点抽样的逆过程把x₁和x₂组和成电磁场数据Ex(i)，其它重构过程的原理相同。

以相同的原理得到最终处理后的Hx(i)、Hy(i)和Hz(i)；将最终处理后的Ex(i)、Ey(i)、Hx(i)、Hy(i)和Hz(i)，以二进制补码写入低频电磁场文件L01-028A.TSL中去。这就完成了在时间领域压制噪音的整个过程。图5是由电磁场数据中电场分量Ex原始记录数据绘制的曲线图，从图中可以看出其电磁场信号的高频干扰强，图6是利用本发明方法处理后得到的电磁场数据中电场分量Ex数据绘制的曲线图，可以看出电磁场信号的高频干扰被有效压制。

实施例3

本发明实施例提供了一种大地电磁测深资料时间域压噪的系统，包括电磁场数据读取模块、电磁场数据波段形成模块、噪音频率范围获取模块、噪音压制模块以及电磁场数据波段重构模块；

所述电磁场数据读取模块用于读取时间序列的电磁场数据；所述电磁场数据波段形成模块用于将所述时间序列的电磁场数据分隔成若干波段，形成电磁场数据波段；所述噪音频率范围获取模块用于获取噪音的频率范围；噪音压制模块用于将落在噪音频率范围内的电磁场数据波段对应的数据设置为零；电磁场数据波段重构模块用于将所有电磁场数据波段重构为一个完整的电磁场数据。

优选的，所述电磁场数据波段形成模块具体还包括隔点抽样单元、高频变换单元、低频变换单元以及第一递归单元；

隔点抽样单元用于将时间序列的电磁场数据或者变换后的奇数序列进行隔点抽样，得到对应的奇数序列和偶数序列，还用于判断是否到达预设隔点抽样次数；

需要说明的是，隔点抽样单元首次进行隔点抽样的对象是时间序列的电磁场数据，之后为变换后的奇数序列；

高频变换单元用于在所述奇数序列和偶数序列中，是否存在其下一顺序位置有对应奇数序列项的偶数序列项，则将该偶数序列项减去与该偶数序列项下一顺序位置对应的奇数序列项的一半以及与该偶数序列项处于相同顺序位置的奇数序列项的一半，得到变换后的偶数序列项，否则将该偶数序列项减去与其处于相同顺序位置的奇数序列项，得到变换后的偶数序列项；还用于将所有变换后的偶数序列项形成变换后的偶数序列；

低频变换单元用于判断在所述奇数序列和偶数序列中，是否存在与偶数序列项具有相同顺序位置的奇数序列项，是则将处于相同顺序位置的奇数序列项和变换后的偶数序列对应相加，得到变换后的奇数序列项，否则对该奇数序列项加上与该奇数序列项前一顺序位置对应的变换后的偶数序列项，得到变换后的奇数序列项；还用将所有变换后的奇数序列项形成变换后的奇数序列；

所述递归单元用于使隔点抽样单元进行隔点抽样，使低频变换单元、高频变换单元得到变换后的奇数序列和变换后的偶数序列，直至隔点抽样单元隔点抽样次数到达预设次数为止，形成的所有奇数序列和偶数序列构成了若干波段。

优选的，电磁场数据波段重构模块还包括低频重构单元、高频重构单元、重构组合单元和第二递归单元；

所述低频重构单元用于判断在最后得到的奇数序列和偶数序列中，是否存在与偶数序列项具有相同顺序位置的奇数序列项，是则将该奇数序列项减去对应顺序位置的偶数序列项，得到重构后奇数序列项，否则对该奇数序列项减去与该奇数序列项前一顺序位置对应的偶数序列项，得到重构后的奇数序列项；还用于将所有重构后的奇数序列项形成重构后的奇数序列；

所述高频重构单元用于判断在最后得到的奇数序列和偶数序列中，是否存在其下一顺序位置有对应奇数序列项的偶数序列项，是则将该偶数序列项加上与该偶数序列项下一顺序位置对应的重构后的奇数序列项的一半以及该偶数序列项相同顺序位置的重构后的奇数序列项的一半，得到重构后偶数序列项，

并判断在最后得到的奇数序列和偶数序列中，是否存在其下一顺序位置没有对应奇数序列项的偶数序列项，是则将偶数序列项加上对应顺序位置的重构后的奇数序列项，得到重构后的偶数序列项；还用于将所有重构后的偶数序列项形成重构后偶数序列；

所述重构组合单元用于将重构后的奇数序列和偶数序列，按照隔点抽样的逆过程进行组合，得到重构后的序列；

第二递归单元用于使低频重构单元、高频重构单元分别得到重构后的奇数序列、重构后的偶数序列，使重构组合单元得到重构后的序列，将重构后的序列作为一个奇数序列，

将所述奇数序列以及与其对应的偶数序列导入低频重构单元、高频重构单元，使其再次分别得到重构后的奇数序列、重构后的偶数序列，使重构组合单元得到再次重构后的序列，

直至得到的重构后的序列没有对应的偶数序列为止；所述得到的重构后的序列即为一个完整的电磁场数据。

具体实施时，所述噪音频率范围获取模块具体依据电磁测点的视电阻曲线、相位曲线或者信噪比曲线获取噪音的频率范围。

需要说明的是，上述实施例1-3未重复描述之处可相互借鉴。

本发明提供了一种大地电磁测深资料时间域压噪的方法及系统，通过将电磁场数据分隔成若干波段，落在测定噪音频率范围内的电磁场数据波段对应的数据设置为零，然后所有电磁场数据波段重构为一个完整的电磁场数据，在时间域中方便、简洁的实现了对噪声的有效压制。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种大地电磁测深资料时间域压噪的方法，其特征在于，包括以下步骤：

读取时间序列的电磁场数据，将所述时间序列的电磁场数据分隔成若干波段，形成电磁场数据波段；

获取噪音的频率范围，将落在噪音频率范围内的电磁场数据波段对应的数据设置为零；

将所有电磁场数据波段重构为一个完整的电磁场数据。

2.根据权利要求1所述的大地电磁测深资料时间域压噪的方法，其特征在于，将所述时间序列的电磁场数据分隔成若干波段，具体包括：

步骤S11、将时间序列的电磁场数据进行隔点抽样，得到对应的奇数序列和偶数序列；

步骤S12、在所述奇数序列和偶数序列中，若存在其下一顺序位置有对应奇数序列项的偶数序列项，则将该偶数序列项减去与该偶数序列项下一顺序位置对应的奇数序列项的一半以及与该偶数序列项处于相同顺序位置的奇数序列项的一半，得到变换后的偶数序列项；

若存在其下一顺序位置没有对应奇数序列项的偶数序列项，将该偶数序列项减去与其处于相同顺序位置的奇数序列项，得到变换后的偶数序列项；所有变化后的偶数序列项形成了变换后的偶数序列；

在所述奇数序列和偶数序列中，若存在与偶数序列项具有相同顺序位置的奇数序列项，则将处于相同顺序位置的奇数序列项和变换后的偶数序列项对应相加，得到变换后的奇数序列项；

若存在与偶数序列项没有相同顺序位置的奇数序列项，则对该奇数序列项加上与该奇数序列项前一顺序位置对应的变换后的偶数序列项，得到变换后的奇数序列项；所有变换后的奇数序列项形成了变换后的奇数序列；

步骤S13、对变换后的奇数序列再次进行隔点抽样，得到对应的奇数序列和偶数序列；

步骤S14、执行步骤S12；

步骤S15、重复执行步骤S13～S14，直至到达预设隔点抽样次数；形成的所有奇数序列和偶数序列构成了若干波段。

3.根据权利要求2所述的大地电磁测深资料时间域压噪的方法，其特征在于，所述将所有电磁场数据波段重构为一个的完整电磁场数据，具体包括：

将最后得到的奇数序列和偶数序列执行下述步骤S21，

步骤S21、若存在与偶数序列项具有相同顺序位置的奇数序列项，则将该奇数序列项减去对应顺序位置的偶数序列项，得到重构后奇数序列项；

若存在与偶数序列项没有相同顺序位置的奇数序列项，则对该奇数序列项减去与该奇数序列项前一顺序位置对应的偶数序列项，得到重构后的奇数序列项；所有重构后的奇数序列项形成了重构后的奇数序列；

若存在其下一顺序位置有对应奇数序列项的偶数序列项，则将该偶数序列项加上与该偶数序列项下一顺序位置对应的重构后的奇数序列项的一半以及该偶数序列项相同顺序位置的重构后的奇数序列项的一半，得到重构后偶数序列项；

若存在其下一顺序位置没有对应奇数序列项的偶数序列项，将偶数序列项加上对应顺序位置的重构后的奇数序列项，得到重构后的偶数序列项；所有重构后的偶数序列项形成了重构后偶数序列；

步骤S22、将重构后的奇数序列和偶数序列，按照隔点抽样的逆过程进行组合，得到重构后的序列；

步骤S23、将重构后的序列作为一个奇数序列，将所述奇数序列以及与其对应的偶数序列，执行步骤S21；

步骤S24，重复执行步骤S22～S23，直至步骤S22中得到的重构后的序列没有对应的偶数序列为止；所述得到的重构后的序列即为一个完整的电磁场数据。

4.根据权利要求1所述的大地电磁测深资料时间域压噪的方法，其特征在于，所述获取噪音的频率范围，具体包括：依据电磁测点的视电阻曲线、相位曲线或者信噪比曲线获取噪音的频率范围。

5.一种大地电磁测深资料时间域压噪的系统，其特征在于，包括电磁场数据读取模块、电磁场数据波段形成模块、噪音频率范围获取模块、噪音压制模块以及电磁场数据波段重构模块；

所述电磁场数据读取模块用于读取时间序列的电磁场数据；所述电磁场数据波段形成模块用于将所述时间序列的电磁场数据分隔成若干波段，形成电磁场数据波段；所述噪音频率范围获取模块用于获取噪音的频率范围；噪音压制模块用于将落在噪音频率范围内的电磁场数据波段对应的数据设置为零；电磁场数据波段重构模块用于将所有电磁场数据波段重构为一个完整的电磁场数据。

6.根据权利要求5所述的大地电磁测深资料时间域压噪的系统，其特征在于，所述电磁场数据波段形成模块具体还包括隔点抽样单元、高频变换单元、低频变换单元以及第一递归单元；

隔点抽样单元用于将所述时间序列的电磁场数据或者变换后的奇数序列进行隔点抽样，得到对应的奇数序列和偶数序列，还用于判断是否到达预设隔点抽样次数；

高频变换单元用于在所述奇数序列和偶数序列中，是否存在其下一顺序位置有对应奇数序列项的偶数序列项，则将该偶数序列项减去与该偶数序列项下一顺序位置对应的奇数序列项的一半以及与该偶数序列项处于相同顺序位置的奇数序列项的一半，得到变换后的偶数序列项，否则将该偶数序列项减去与其处于相同顺序位置的奇数序列项，得到变换后的偶数序列项；还用于将所有变换后的偶数序列项形成变换后的偶数序列；

低频变换单元用于判断在所述奇数序列和偶数序列中，是否存在与偶数序列项具有相同顺序位置的奇数序列项，是则将处于相同顺序位置的奇数序列项和变换后的偶数序列对应相加，得到变换后的奇数序列项，否则对该奇数序列项加上与该奇数序列项前一顺序位置对应的变换后的偶数序列项，得到变换后的奇数序列项；还用将所有变换后的奇数序列项形成变换后的奇数序列；

所述递归单元用于使隔点抽样单元进行隔点抽样，使低频变换单元、高频变换单元得到变换后的奇数序列和变换后的偶数序列，直至隔点抽样单元隔点抽样次数到达预设次数为止，形成的所有奇数序列和偶数序列构成了若干波段。

7.根据权利要求6所述的的大地电磁测深资料时间域压噪的系统，其特征在于，所述电磁场数据波段重构模块还包括低频重构单元、高频重构单元、重构组合单元和第二递归单元；

所述低频重构单元用于判断在最后得到的奇数序列和偶数序列中，是否存在与偶数序列项具有相同顺序位置的奇数序列项，是则将该奇数序列项减去对应顺序位置的偶数序列项，得到重构后奇数序列项，否则对该奇数序列项减去与该奇数序列项前一顺序位置对应的偶数序列项，得到重构后的奇数序列项；还用于将所有重构后的奇数序列项形成重构后的奇数序列；

所述高频重构单元用于判断在最后得到的奇数序列和偶数序列中，是否存在其下一顺序位置有对应奇数序列项的偶数序列项，是则将该偶数序列项加上与该偶数序列项下一顺序位置对应的重构后的奇数序列项的一半以及该偶数序列项相同顺序位置的重构后的奇数序列项的一半，得到重构后偶数序列项，

并判断在最后得到的奇数序列和偶数序列中，是否存在其下一顺序位置没有对应奇数序列项的偶数序列项，是则将偶数序列项加上对应顺序位置的重构后的奇数序列项，得到重构后的偶数序列项；还用于将所有重构后的偶数序列项形成重构后偶数序列；

所述重构组合单元用于将重构后的奇数序列和偶数序列，按照隔点抽样的逆过程进行组合，得到重构后的序列；

第二递归单元用于使低频重构单元、高频重构单元分别得到重构后的奇数序列、重构后的偶数序列，使重构组合单元得到重构后的序列，将重构后的序列作为一个奇数序列，

将所述奇数序列以及与其对应的偶数序列导入低频重构单元、高频重构单元，使其再次分别得到重构后的奇数序列、重构后的偶数序列，使重构组合单元得到再次重构后的序列，

直至得到的重构后的序列没有对应的偶数序列为止；所述得到的重构后的序列即为一个完整的电磁场数据。

8.根据权利要求5所述的大地电磁测深资料时间域压噪的系统，其特征在于，所述噪音频率范围获取模块具体依据电磁测点的视电阻曲线、相位曲线或者信噪比曲线获取噪音的频率范围。