CN111796335A - 航空瞬变电磁时间常数提取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种航空瞬变电磁时间常数提取方法,包括以下步骤:a、删除明显受干扰的测量数据;b、编制相应时间窗电磁感应强度B的时间导数dB/dt的等值线平面图;c、确定系统背景噪声的初始值;d、计算算术平均值
Figure DDA0002655080710000011
和算术平均值τdB/dt的比值K;e、若比值K在标准值范围之内,时间常数提取正确;f、若比值K在标准值范围之外,则调整系统背景噪声的初始值,直至比值K在标准值范围内,最终确定工作区域内合理的时间常数。本发明的时间常数提取方法能够快速、准确获得航空瞬变电磁法时间常数结果,从而得到合理的推断解释结果,快速确定导电异常体分布特征,给资料推断解释带来了便利。

Description

航空瞬变电磁时间常数提取方法
技术领域
本发明涉及数据提取技术,具体地说是一种航空瞬变电磁时间常数提取方法。
背景技术
航空瞬变电磁法是一种利用电磁感应原理探测地下异常体的地球物理方法。基于瞬变电磁二次场的误差理论可知,航空瞬变衰减曲线变化速率的大小取决于异常体的电性好坏和几何形态,其电性和几何形态反映在它的时间常数上,时间常数与异常体岩性参数和物性参数有关,是确定异常体电性好坏的重要参数。几何形状相同的矿体,导电性越好,其时间常数越大。因此,时间常数提取是航空瞬变电磁测量数据处理中的一项关键技术。
时间常数提取有固定时间窗和滑动时间窗两种方法。由于良导电性异常体的响应有延迟效应,晚期窗时间常数不但有时间窗内异常地质体反映,同时包含了部分早期良导体响应信息,所以时间常数是一个地下所有异常体的综合响应。因此现阶段多使用晚期时间窗算法、滑动时间窗算法(即滑动窗口算法)提取测点所对应的时间常数,固定时间窗算法使用较少。
航空瞬变电磁在晚期时间窗信号弱,并且易受干扰,当信噪比较差时,使用滑动时间窗提取晚期时间窗的时间常数时,需要合理设备系统背景噪声水平,避免由于系统背景噪声水平设置不当带来的时间常数负值或极大值等假的时间常数异常信息,给资料解释带来极大困难。因此如何根据已获得航空瞬变电磁资料,设置合理的系统背景噪声水平,提取全区时间常数成为急需解决的一个技术难题。
发明内容
本发明的目的就是提供一种航空瞬变电磁时间常数提取方法,以解决现有技术中由于无法准确获得系统背景噪声,从而导致无法准确获得真实的时间常数的问题。
本发明是这样实现的:一种航空瞬变电磁时间常数提取方法,包括以下步骤:
a、对测量数据进行质量评价,删除明显受干扰的测量数据;
b、对垂直分量最晚时间窗的电磁感应强度B的时间导数dB/dt使用最小曲率法进行网格化插值,编制相应时间窗电磁感应强度B的时间导数dB/dt的等值线平面图;
c、综合分析最晚时间窗的等值线平面图,筛选低电磁响应地段,计算低电磁响应地段内最晚时间窗电磁感应强度B的时间导数dB/dt的实测数据标准偏差,确定系统背景噪声的初始值;
d、采用滑动窗口算法,利用系统背景噪声的初始值分别计算时间常数τdB/dt和时间常数τB,计算时间常数τdB/dt的算术平均值
Figure BDA0002655080690000021
和时间常数τB的算术平均值
Figure BDA0002655080690000022
并计算算术平均值
Figure BDA0002655080690000023
和算术平均值
Figure BDA0002655080690000024
的比值K;
e、判断比值K是否在标准值范围之内,若比值K在标准值范围之内,则系统背景噪声的初始值选择合理,时间常数提取正确;
f、若比值K在标准值范围之外,则调整系统背景噪声的初始值,重复进行步骤d,计算时间常数τdB/dt、时间常数τB和比值K,直至比值K在标准值范
围内,最终确定工作区域内合理的时间常数;
g.利用提取的时间常数,对资料进行地质分析,筛选出电导率异常体。
进一步地,本发明可以按如下技术方案实现:
在步骤a中,对测量数据进行预处理并进行质量评价,结合测量数据中50Hz电磁干扰噪声监测值,删除因高压线、人文和地形明显干扰的测量数据,确保测量数据的质量。
在步骤c中,综合分析最晚时间窗等值线平面图,筛选工作区域内低电磁响应地段,计算低电磁响应地段内相应测线的电磁感应强度B时间导数dB/dt测量数据的标准偏差,初步确定测量系统背景噪声的初始值。
在步骤d中,采用滑动窗口算法,设置系统背景噪声的初始值,分别计算电磁感应强度B的时间导数dB/dt、电磁感应强度B的时间常数τdB/dt、时间常数
τB、时间常数τdB/dt的算术平均值
Figure BDA0002655080690000031
时间常数τB的算术平均值
Figure BDA0002655080690000032
算术平均值τdB/dt和算术平均值
Figure BDA0002655080690000033
的比值K,其中
Figure BDA0002655080690000034
在步骤e中,判断比值K是否位于标准值范围1.8~2.2之内,若比值K在标准值之内,则时间常数提取正确。
在步骤f中,若比值K在标准值范围1.8~2.2之外,则增大系统背景噪声的初始值,重新步骤d,直至比值K位于标准值之间,获得最终时间常数τdB/dt和时间常数τB结果。
在步骤g中,根据最终获得的时间常数,进行综合分析,同时结合航磁、地质资料,筛选电导率异常体,进行综合推断解释。
本发明是在综合分析测量数据质量的基础上,删除明显受干扰数据,进行综合分析评价获得测量系统背景噪声的初始值,使用滑动窗口法、采用系统背景噪声的初始值,分别提取电磁感应强度B的时间导数dB/dt、B场的时间常数并计算其比值
Figure BDA0002655080690000035
如果比值K在标准值范围1.8~2.2内,则系统背景噪
声选择合适,如果比值K在标准值范围1.8~2.2之外,即小于1.8或大于2.2,则调整系统噪声背景值重新进行计算,经多次调整,最终确定合适的背景噪声值,获得工作区合理的时间常数。
本发明的时间常数提取方法能够快速、准确获得航空瞬变电磁法时间常数结果,从而得到合理的推断解释结果,快速确定导电异常体分布特征,给资料推断解释带来了便利。
附图说明
图1是本发明的流程图。
图2是50Hz电磁干扰噪声等值线平面图。
图3是工作区第48时间窗电磁感应强度B的时间导数dB/dt等值线平面图。
图4是工作区L1320线dB/dt(46-48时间窗)剖面平面图。
图5是工作区的时间常数结果图。
具体实施方式
如图1所示,本发明的步骤包括:
a、对测量数据进行质量评价,删除明显受干扰的测量数据。
对工作区进行踏勘,收集工作高压线、人文和地形明显干扰的测量数据,结合测量数据中50Hz电磁干扰噪声监测值综合分析,如图2所示,删除明显高压线(图2中框线内为高压线或电力线干扰数据)、人文、地形及飞行姿态变化导致的干扰测量数据,确保测量数据的质量。
b、对测量数据进行数据整理,对垂直分量最晚时间窗的电磁感应强度B的时间导数dB/dt使用最小曲率法进行网格化插值,编制相应时间窗电磁感应强度B的时间导数dB/dt的等值线平面图。
具体地说,第48个时间窗为最晚时间窗,如图3所示,选取对第48个时间窗电磁感应强度B的时间导数dB/dt数据进行最小曲率法网格化插值,网格化间距为测线间距的25×25(测线距的1/4),并编制等值线平面图。
c、计算低电磁响应地段内实测数据标准偏差,确定系统背景噪声的初始值。
具体地说,综合分析最晚时间窗的等值线平面图,筛选低电磁响应地段,计算低电磁响应地段内最晚时间窗电磁感应强度B的时间导数dB/dt的实测数据标准偏差,确定系统背景噪声的初始值。
如图3所示,依据上述第48时间窗电磁感应强度B的时间导数dB/dt等值线平面图,选择工作区西南部为区内低电磁响应地段,图3中框线内为低电磁响应地段,图3中穿过低电磁响应地段的横线为1320测线。并绘制该地段L1320测线的电磁感应强度B的时间导数dB/dt(46窗、47窗和48窗)剖面平面图,如图4所示,图4中的横坐标代表距离,纵坐标代表电磁感应强度B的时间导数dB/dt。图4中框线为低电磁响应地段,根据图4计算低电磁响应地段的电磁感应强度B的时间导数dB/dt在第48时间窗的标准偏差为0.00164,确定系统背景噪声的初始值为0.00164。
d、采用滑动窗口算法,利用系统背景噪声的初始值分别计算电磁感应强度B的时间导数dB/dt、电磁感应强度B的时间常数τdB/dt和时间常数τB,计算
时间常数τdB/dt的算术平均值
Figure BDA0002655080690000051
和时间常数τB的算术平均值
Figure BDA0002655080690000052
并计算算术平均值
Figure BDA0002655080690000053
和算术平均值
Figure BDA0002655080690000054
的比值K,其中比值K的计算式为
Figure BDA0002655080690000055
首先,设置系统噪声初始值,使用移动窗口,通过最小二乘法拟合晚期四个时间窗测量数据获得时间常数结果,如果任何时间窗的电磁响应低于噪声初始值或为负值,则不计算时间常数,其值分配一个“伪”值作为缺省值。分别计算工作区τdB/dt、τB的算术平均值
Figure BDA0002655080690000056
为0.52、
Figure BDA0002655080690000057
为1.39,并计算K为2.67。
e、判断比值K是否在标准值范围之内,若比值K在标准值范围之内,则系统噪声初始值选择合理,时间常数提取正确。
若比值K位于标准值1.8~2.2范围之内,则证明系统背景噪声的初始选择合理,工作区的时间常数提取正确,提取的时间常数可用于资料推断解释。
f、若比值K在标准值范围之外,则调整系统背景噪声的初始值,重复进行步骤d,计算时间常数τdB/dt、时间常数τB和比值K,直至比值K在标准值范围内,最终确定工作区域内合理的时间常数。
如果比值K大于2.2,则调整系统噪声值为初始值的1.5倍至0.0246,重复步骤d,获得
Figure BDA0002655080690000058
值为0.61,
Figure BDA0002655080690000059
为1.20,比值K为1.96,最终获得工作区合理的时间常数结果,如图5所示。
h.利用提取的时间常数,对资料进行地质分析,筛选出电导率异常体。
结合航空磁测、地质及其它地球物理资料,对时间常数等值线平面图进行综合分析,分区进行地质推断解释。结合晚期时间窗电磁响应(电磁感应强度B的时间导数dB/dt)剖面、视电阻率断面,筛选电导率异常体并进行异常成因分析,优选重点电导率异常,圈定找矿靶区。

Claims (7)

1.一种航空瞬变电磁时间常数提取方法,其特征在于,包括以下步骤:
a、对测量数据进行质量评价,删除明显受干扰的测量数据;
b、对垂直分量最晚时间窗的电磁感应强度B的时间导数dB/dt使用最小曲率法进行网格化插值,编制相应时间窗电磁感应强度B的时间导数dB/dt的等值线平面图;
c、综合分析最晚时间窗的等值线平面图,筛选低电磁响应地段,计算低电磁响应地段内最晚时间窗电磁感应强度B的时间导数dB/dt的实测数据标准偏差,确定系统背景噪声的初始值;
d、采用滑动窗口算法,利用系统背景噪声的初始值分别计算时间常数τdB/dt和时间常数τB,计算时间常数τdB/dt的算术平均值
Figure FDA0002655080680000011
和时间常数τB的算术平均值
Figure FDA0002655080680000012
并计算算术平均值
Figure FDA0002655080680000013
和算术平均值
Figure FDA0002655080680000014
的比值K;
e、判断比值K是否在标准值范围之内,若比值K在标准值范围之内,则系统背景噪声的初始值选择合理,时间常数提取正确;
f、若比值K在标准值范围之外,则调整系统背景噪声的初始值,重复进行步骤d,计算时间常数τdB/dt、时间常数τB比值K,直至比值K在标准值范围内,最终确定工作区域内合理的时间常数。
2.根据权利要求1所述的航空瞬变电磁时间常数提取方法,其特征在于,在步骤a中,对测量数据进行预处理并进行质量评价,结合测量数据中50Hz电磁干扰噪声监测值,删除因高压线、人文和地形明显干扰的测量数据,确保测量数据的质量。
3.根据权利要求1所述的航空瞬变电磁时间常数提取方法,其特征在于,在步骤c中,综合分析最晚时间窗等值线平面图,筛选工作区域内低电磁响应地段,计算低电磁响应地段内相应测线的电磁感应强度B的时间导数dB/dt测量数据的标准偏差,初步确定测量系统背景噪声的初始值。
4.根据权利要求1所述的航空瞬变电磁时间常数提取方法,其特征在于,在步骤d中,采用滑动窗口算法,设置系统背景噪声的初始值,分别计算电磁感应强度B的时间导数dB/dt、电磁感应强度B的时间常数τdB/dt、时间常数τB、时间常数τdB/dt的算术平均值
Figure FDA0002655080680000021
时间常数τB的算术平均值
Figure FDA0002655080680000022
算术平均值
Figure FDA0002655080680000023
和算术平均值
Figure FDA0002655080680000024
的比值K,其中
Figure FDA0002655080680000025
5.根据权利要求1所述的航空瞬变电磁时间常数提取方法,其特征在于,在步骤e中,判断比值K是否位于标准值范围1.8~2.2之内,若比值K在标准值之内,则时间常数提取正确。
6.根据权利要求1所述的航空瞬变电磁时间常数提取方法,其特征在于,在步骤f中,若比值K在标准值范围1.8~2.2之外,则增大系统背景噪声的初始值,重新步骤d,直至比值K位于标准值之间,获得最终时间常数τdB/dt和时间常数τB结果。
7.根据权利要求1所述的航空瞬变电磁时间常数提取方法,其特征在于,得到正确的时间常数后,根据该时间常数,进行综合分析,同时结合航磁、地质资料,筛选电导率异常体,进行综合推断解释。
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