CN111859647A - 一种半航空瞬变电磁观测区域设计方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种半航空瞬变电磁观测区域设计方法，利用瞬变电磁正演算法以及层状模型计算衰减率分布，对观测区域进行划分，即分为适合观测区域和不适合观测区域，利用最优拟合椭圆曲线对区域边界进行拟合，可以快速的将半航空瞬变电磁野外勘探区域分为适合观测区域和不适合观测区域；不再单单依靠经验。同时，考虑源长度和埋深两个参数的影响因素，利用最优拟合椭圆曲线对区域边界进行拟合，能够优化划分区域，保证划分的准确性。

Description

一种半航空瞬变电磁观测区域设计方法

技术领域

本公开属于地球勘探技术领域，涉及一种半航空瞬变电磁观测区域设计方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

半航空瞬变电磁法将激发源置于地表，在空中使用有人机或无人机挂载接收装置采集瞬变响应，这种工作方式使半航空瞬变电磁法综合了地面瞬变电磁法和航空瞬变电磁法的优点，具有采集数据信噪比高、灵活高效、探测深度大等特点，并且能够适应高寒地区、高海拔山区、沙漠、戈壁、森林覆盖区、岩溶发育区等地质地形条件比较复杂的地区，与其他勘探方法相比具有更广泛的应用范围。

当前接地源的半航空瞬变电磁法的发展还处于起步阶段，对于观测区域方面，大多均依靠经验进行勘察方案设计，对于使用接地导线源的其他地球物理电磁勘探方法，如CSAMT、LOTEM等均存在针对性的观测区域设计方法，然而对于半航空瞬变电磁勘探系统仍没有针对性的观测区域设计方案。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种半航空瞬变电磁观测区域设计方法，本公开能够用于指导半航空瞬变电磁野外勘探测线设计，从而在适合接收区域进行数据采集。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种半航空瞬变电磁观测区域设计方法，包括以下步骤：

利用瞬变电磁正演算法以及层状模型计算衰减率分布，对观测区域进行划分，即分为适合观测区域和不适合观测区域，利用最优拟合椭圆曲线对区域边界进行拟合。

作为可选择的实施方式，所述衰减率为：

式中，d为衰减率，f(t)为在时间t时的半航空瞬变电磁响应数值。

作为可选择的实施方式，当衰减率大于设定标准值时，该区域为适合观测区域，否则为不适合观测区域。

作为可选择的实施方式，所述衰减率的设定标准值为0.9。

作为可选择的实施方式，在利用最优拟合椭圆曲线对区域边界进行拟合时，考虑源长度及埋深参数对于边界的影响。

作为可选择的实施方式，在利用最优拟合椭圆曲线对区域边界进行拟合时，源长度的变化与最优拟合椭圆的焦距变化相关。

作为可选择的实施方式，在利用最优拟合椭圆曲线对区域边界进行拟合时，低阻层埋深变化与最优拟合椭圆的短轴变化相关。

作为可选择的实施方式，适合与不适合接收区域边界的分布函数为：

其中，h为目标体的埋深，L是发射源的长度。

一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述的一种半航空瞬变电磁观测区域设计方法。

一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述的一种半航空瞬变电磁观测区域设计方法。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

本公开利用瞬变电磁正演算法以及层状模型计算衰减率分布，对观测区域进行划分，可以快速的将半航空瞬变电磁野外勘探区域分为适合观测区域和不适合观测区域；不再单单依靠经验。

同时，本公开确定对边界分布影响较大的模型参数——源长度和埋深，考虑两个参数的影响因素，利用最优拟合椭圆曲线对区域边界进行拟合，能够优化划分区域，保证划分的准确性。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1(a)是半空间模型衰减率分布图；

图1(b)是低阻异常模型衰减率分布图；

图2(a)-(e)是对照模型组边界分布和最优拟合椭圆曲线分布图；

图3(a)-(b)是验证模型边界对比拟合图；

图4是测点分布图；

图5(a)-(b)是均匀半空间模型和低阻异常模型的多测道图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图4所示，根据瞬变电磁的原理：二次场在低阻中衰减慢，高阻中衰减快，由图中可以很明显的看出低阻层对半航空瞬变电磁响应带来的影响，即图5(a)、图5(b)中的曲线密集分布部分。同样我们也可以发现在偏移距较小时，也就是离源较近的位置时，低阻层所带来的曲线密集分布并不明显，这个现象可能与适合接收位置相关。为数值化的研究曲线密度，也就是响应的衰减情况，提出了衰减率公式：

式中，d为衰减率，f(t)为在时间t时的半航空瞬变电磁响应数值。基于上述衰减率公式，我们对半空间模型以及低阻异常模型的多测道数据进行了衰减率分布计算。

从图1(a)、图1(b)中可以看出，在离源较近的位置(x轴距离即为离源距离)，衰减率变化比较复杂，然而在进行研究时，我们选用的模型为简单的层状模型，因此，衰减率分布应较简单且可以反映地下电阻率分布，即如图1(b)中黑色箭头所示的分布。因此，我们认为在两虚线内部的区域为不适合进行数据采集的区域，即衰减率分布复杂的区域。为计算得到上述区域，我们基于经验选定了衰减率的标准：0.9。即仅有当衰减率大于该标准时，我们才认为此时的数据可以有效识别地下的低阻层。通过标准的衰减率，我们也可以提取出不适合采集区域的边界，从而避免采集到衰减率分布较为复杂的数据。

为数值化的圈定出适合采集和不适合采集区域的边界，我们进行了大量的数值模拟，发现仅有埋深和源的长度会对边界的分布产生较大的影响，因此，我们设计了几组对照模型进行了相关研究，并利用最优椭圆拟合得到每次模型模拟时的椭圆曲线分布，记录相关最优拟合椭圆的长轴、短轴以及焦距。对照模型组的边界分布和最优曲线分布如图2(a)-(e)所示，最优拟合椭圆的参数表如表1所示。

表1 对照模型组最优拟合椭圆参数

通过参数对比可以发现，源长度的变化与最优拟合椭圆的焦距(c)变化呈近似线性关系，且低阻层埋深变化与最优拟合椭圆的短轴(b)变化也近似呈线性关系，因此，综合上述分析，我们总结提出了适合与不适合接收区域边界的分布函数

其中，h为目标体的埋深，L是发射源的长度。

为验证我们提出的边界函数的准确性以及适用性，我们设计了两个验证模型，并将实际边界与我们提出的边界进行拟合性对比，对比图如图3(a)、图3(b)所示。

通过对比可以看出，当源的长度变短时，提出的边界分布函数与实际边界分布拟合良好，但是当源长度变长时，提出的边界要略大于实际的边界。我们认为这种偏大的特性在实际勘探中进行探测区域设计是有益处的，因为探测区域设计会更加保守，从而避免采集到不合理或者不能满足要求的数据。

本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种半航空瞬变电磁观测区域设计方法，其特征是：包括以下步骤：

利用瞬变电磁正演算法以及层状模型计算衰减率分布，对观测区域进行划分，即分为适合观测区域和不适合观测区域，利用最优拟合椭圆曲线对区域边界进行拟合。

2.如权利要求1所述的一种半航空瞬变电磁观测区域设计方法，其特征是：所述衰减率为：

式中，d为衰减率，f(t)为在时间t时的半航空瞬变电磁响应数值。

3.如权利要求1所述的一种半航空瞬变电磁观测区域设计方法，其特征是：当衰减率大于设定标准值时，该区域为适合观测区域，否则为不适合观测区域。

4.如权利要求3所述的一种半航空瞬变电磁观测区域设计方法，其特征是：所述衰减率的设定标准值为0.9。

5.如权利要求1所述的一种半航空瞬变电磁观测区域设计方法，其特征是：在利用最优拟合椭圆曲线对区域边界进行拟合时，考虑源长度及埋深参数对于边界的影响。

6.如权利要求5所述的一种半航空瞬变电磁观测区域设计方法，其特征是：在利用最优拟合椭圆曲线对区域边界进行拟合时，源长度的变化与最优拟合椭圆的焦距变化相关。

7.如权利要求5所述的一种半航空瞬变电磁观测区域设计方法，其特征是：在利用最优拟合椭圆曲线对区域边界进行拟合时，低阻层埋深变化与最优拟合椭圆的短轴变化相关。

8.如权利要求1所述的一种半航空瞬变电磁观测区域设计方法，其特征是：适合与不适合接收区域边界的分布函数为：

其中，h为目标体的埋深，L是发射源的长度。

9.一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行权利要求1-8中任一项所述的一种半航空瞬变电磁观测区域设计方法。

10.一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行权利要求1-8中任一项所述的一种半航空瞬变电磁观测区域设计方法。

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