TWI684781B - 大地電磁時序資料處理方法及其系統 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種大地電磁時序資料處理方法，資料切割步驟將電磁場時間序列資料集切割成電磁場時間序列資料組。時域轉頻域步驟依據轉換函數轉換各電磁場時間序列資料組而產生電磁場頻域資料組。頻譜估計步驟依據核密度估計法估計各電磁場頻域資料組而產生特定分析頻率點之複數頻譜。阻抗計算步驟依據最小二乘法計算複數頻譜而求得複數阻抗。異常剔除步驟依據最大似然法則剔除複數阻抗中具有異常相位者。正規化統計步驟依據正規化統計估計複數阻抗中具有正常相位者而產生大地電磁阻抗數值。藉此，透過異常剔除及正規化統計，能提升可靠度。

Description

大地電磁時序資料處理方法及其系統

本發明是關於一種大地電磁時序資料處理方法及其系統，特別是關於一種高可靠度之大地電磁時序資料處理方法及其系統。

大地電磁法是一種被動源的電磁探勘法，透過儀器量測並儲存大地感應出之電場與磁場時間變化數據，可進一步分析正交之電場與磁場在特定頻率之阻抗，以供分析地下地層之組成，進而用來尋找地下熱源、礦產與地殼模型用。

在習知的研究上，最早係使用最小二乘法解算正交電磁場的阻抗值，後來有較佳的方式是採用正規化統計值估算，其主要是能避免阻抗有離群點影響線性推估值，但並不能真的有效降噪，尤其是測站資料處於高雜訊地區時，結果依然不可靠。原理上電場E、磁場H與阻抗Z在頻率上的相關公式如式子(1.1)、(1.2)所示。其中ω是角頻率，其等於2 π f，f為頻率。而在大地電磁場紀錄習慣定義x為南北向，y為東西向。

E _x (ω)=Z _xx (ω)H _x (ω)+Z _xy (ω)H _y (ω) (1.1)

E _y (ω)=Z _yy (ω)H _y (ω)+Z _yx (ω)H _x (ω) (1.2)

此外，針對單一時間長度之電磁場時間序列資料集的複數頻譜，可依最小二乘法將彼此自相關與互相關函數分析解算求得複數阻抗，如式子(2.1)~(2.4)。

其中E、H為電場、磁場各頻率的複數頻譜值，上標*為複數頻譜的共軛複數，i、j為計算時選擇的南北向或東西向之時間序列資料(大地電場所定義的南北向-x或東西向-y)。透過相關與自相關解算，可以去除不相關之時間段的頻譜結果。將式子(2.1)~(2.4)中之四種阻抗複數頻譜的估計值平均，即為向量上之阻抗複數值，如此可計算得Zxx、Zxy、Zyx及Zyy的阻抗複數值。以上計算主要是取決於電磁場的相關度分析，藉由電磁場的互功率頻譜及自功率頻譜，分析振幅強度的相關性。然而，此種習知針對 振幅之相關度計算並不能有效地分離小區域雜訊，大幅降低計算結果之可信度與可靠度。

由此可知，目前此領域上缺乏一種高可信度、高可靠度及高準確性的大地電磁時序資料處理方法及其系統，故相關研究者均在尋求其解決之道。

因此，本發明之目的在於提出一種大地電磁時序資料處理方法及其系統，其先使用特定單位時間且不互相重疊的時間長度切割電/磁場時間紀錄資料，分割好之各時間段資料分別進行時頻轉換分析。在進行統計估算時，先從相位分析篩選資料，並進一步同時考量阻抗張量之振幅與相位皆獨立估計。相位篩選剔除不相關訊號，在進一步使用正規化統計估算得到最終之大地電磁阻抗數值。此外，由於小區域內的電磁雜訊具有一定的方向性與同調性，與遠距離平面波不同，故本發明提出先由相位篩選剔除不相關訊號，再進一步使用正規化統計，不僅可避免離群點影響估計，還可捨棄非相關相位訊號，並同時進行振幅與相位的估計計算，所取得的大地電磁阻抗數值相較於習知技術具有較高之可信度、可靠度及準確性。

依據本發明一方法態樣之一實施方式提供一種大地電磁時序資料處理方法，其包含一資料提供步驟、一第一資料切割步驟、一第二資料切割步驟、一時域轉頻域步驟、一頻譜估計步驟、一阻抗計算步驟、一異常剔除步 驟以及一正規化統計步驟。其中資料提供步驟係提供一電磁場時間序列資料集、一單位時間及一時間長度。第一資料切割步驟係依序以單位時間將電磁場時間序列資料集切割成複數個電磁場時間序列資料子集。第二資料切割步驟係以時間長度將各電磁場時間序列資料子集切割成複數個電磁場時間序列資料組，其中時間長度小於單位時間。時域轉頻域步驟係依據一轉換函數轉換各電磁場時間序列資料組而產生一電磁場頻域資料組。頻譜估計步驟係依據一核密度估計法(Parzen Window)估計各電磁場頻域資料組而產生一特定分析頻率點之一複數頻譜。此外，阻抗計算步驟係依據一最小二乘法計算此些複數頻譜而求得複數個複數阻抗。異常剔除步驟係依據一最大似然法則(Maximum Likelihood Estimation)剔除此些複數阻抗中具有異常相位者。正規化統計步驟係依據一正規化統計(Robust Estimation)估計此些複數阻抗中具有正常相位者而產生一大地電磁阻抗數值。

藉此，本發明之大地電磁時序資料處理方法先使用特定單位時間且不互相重疊的時間長度切割電/磁場時間紀錄資料，分割好之各時間段資料分別進行時頻轉換分析。在進行統計估算時，先從相位分析篩選資料，並進一步同時考量阻抗張量之振幅與相位皆獨立估計。相位篩選剔除不相關訊號，在進一步使用正規化統計估算得到最終之大地電磁阻抗數值，此大地電磁阻抗數值相較於習知技術具有較高之可信度、可靠度及準確性。

前述實施方式之其他實施例如下：在前述資料提供步驟中，電磁場時間序列資料集包含一電場南北向時間序列資料、一電場東西向時間序列資料、一磁場南北向時間序列資料、一磁場東西向時間序列資料及一磁場垂直向時間序列資料。

前述實施方式之其他實施例如下：在前述資料提供步驟中，單位時間為三小時，時間長度為一分析週期之十倍。

前述實施方式之其他實施例如下：前述大地電磁時序資料處理方法可包含一參數修正步驟與一資料濾波步驟，其中參數修正步驟係依據一修正參數將各電磁場時間序列資料組修正成一修正後電磁場時間序列資料組。而資料濾波步驟係依據一濾波函數過濾各修正後電磁場時間序列資料組而產生一濾波後電磁場時間序列資料組。再者，時域轉頻域步驟依據轉換函數轉換各濾波後電磁場時間序列資料組而產生電磁場頻域資料組。

前述實施方式之其他實施例如下：在前述參數修正步驟中，修正參數包含一儀器校正參數、一背景值歸零參數、一磁偏角修正參數及一方位角修正參數。

前述實施方式之其他實施例如下：在前述資料濾波步驟中，濾波函數為一帶陷濾波函數或一高通濾波函數。

前述實施方式之其他實施例如下：在前述時域轉頻域步驟中，轉換函數為一快速傅立葉轉換(Fast Fourier Transform；FFT)。

前述實施方式之其他實施例如下：前述正規化統計步驟可包含一單位時間正規化統計步驟與一全時段正規化統計步驟，其中單位時間正規化統計步驟係依據正規化統計估計此些複數阻抗中具有正常相位者而產生複數個複數阻抗估計值。全時段正規化統計步驟係依據正規化統計估計此些複數阻抗估計值而產生大地電磁阻抗數值。

前述實施方式之其他實施例如下：在前述異常剔除步驟中，先挑選出相位小於等於一第一相位角且大於等於一第二相位角之此些複數阻抗而視為複數個代表相位複數阻抗，然後再依據最大似然法則剔除此些代表相位複數阻抗中具有異常相位者。此外，第一相位角等於45度，且第二相位角等於-135度，各代表相位複數阻抗具有一阻抗相位。當阻抗相位大於一預設基準相位時，對應此阻抗相位之代表相位複數阻抗具有異常相位。

依據本發明一結構態樣之一實施方式提供一種大地電磁時序資料處理系統，其包含一輸入埠、一運算處理單元以及一輸出埠。輸入埠輸入電磁場時間序列資料集。運算處理單元訊號連接輸入埠並接收電磁場時間序列資料集，運算處理單元包含一第一資料切割模組、一第二資料切割模組、一時域轉頻域模組、一頻譜估計模組、一阻抗計算模組、一異常剔除模組以及一正規化統計模組。 第一資料切割模組依序以單位時間將電磁場時間序列資料集切割成此些電磁場時間序列資料子集。第二資料切割模組訊號連接第一資料切割模組，第二資料切割模組以時間長度將各電磁場時間序列資料子集切割成此些電磁場時間序列資料組。時間長度小於單位時間。時域轉頻域模組訊號連接第二資料切割模組，時域轉頻域模組依據轉換函數轉換各電磁場時間序列資料組而產生電磁場頻域資料組。再者，頻譜估計模組訊號連接時域轉頻域模組，頻譜估計模組依據核密度估計法估計各電磁場頻域資料組而產生特定分析頻率點之複數頻譜。阻抗計算模組訊號連接頻譜估計模組，阻抗計算模組依據最小二乘法計算此些複數頻譜而求得此些複數阻抗。異常剔除模組訊號連接阻抗計算模組，異常剔除模組依據最大似然法則剔除此些複數阻抗中具有異常相位者。正規化統計模組訊號連接異常剔除模組，正規化統計模組依據正規化統計估計此些複數阻抗中具有正常相位者而產生大地電磁阻抗數值。輸出埠訊號連接運算處理單元，輸出埠輸出大地電磁阻抗數值。

藉此，本發明之大地電磁時序資料處理系統利用特定模組間的交互作用與數值估算，先由相位篩選剔除不相關訊號，再進一步使用正規化統計，不僅可避免離群點影響估計，還可捨棄非相關相位訊號，並同時進行振幅與相位的估計計算，所取得的大地電磁阻抗數值相較於習知技術具有較高之可信度、可靠度及準確性。

100、100a‧‧‧大地電磁時序資料處理方法

S11‧‧‧資料提供步驟

S12‧‧‧第一資料切割步驟

S13‧‧‧第二資料切割步驟

S14‧‧‧時域轉頻域步驟

S15‧‧‧頻譜估計步驟

S16‧‧‧阻抗計算步驟

S17‧‧‧異常剔除步驟

S18‧‧‧正規化統計步驟

S201‧‧‧資料提供步驟

200‧‧‧大地電磁時序資料處理系統

210‧‧‧輸入埠

220‧‧‧運算處理單元

221‧‧‧第一資料切割模組

222‧‧‧第二資料切割模組

223‧‧‧時域轉頻域模組

224‧‧‧頻譜估計模組

225‧‧‧阻抗計算模組

226‧‧‧異常剔除模組

227‧‧‧正規化統計模組

S202‧‧‧第一資料切割步驟

S203‧‧‧第二資料切割步驟

S204‧‧‧參數修正步驟

S205‧‧‧資料濾波步驟

S206‧‧‧時域轉頻域步驟

S207‧‧‧頻譜估計步驟

S208‧‧‧阻抗計算步驟

S209‧‧‧異常剔除步驟

S210‧‧‧正規化統計步驟

S2102‧‧‧單位時間正規化統計步驟

S2104‧‧‧全時段正規化統計步驟

230‧‧‧輸出埠

|Y(f)|‧‧‧頻譜強度

第1圖係繪示本發明一實施例之大地電磁時序資料處理方法的流程示意圖。

第2圖係繪示本發明另一實施例之大地電磁時序資料處理方法的流程示意圖。

第3圖係繪示第2圖的頻譜估計步驟之頻譜數據。

第4圖係繪示第2圖的異常剔除步驟中一筆資料的相位分佈圖。

第5圖係繪示本發明一實施例之大地電磁時序資料處理系統的方塊示意圖。

以下將參照圖式說明本發明之複數個實施例。為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施例中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之；並且重複之元件將可能使用相同的編號表示之。

此外，本文中當某一元件(或單元或模組等)「連接」於另一元件，可指所述元件是直接連接於另一元件，亦可指某一元件是間接連接於另一元件，意即，有其他元件介於所述元件及另一元件之間。而當有明示某一元 件是「直接連接」於另一元件時，才表示沒有其他元件介於所述元件及另一元件之間。而第一、第二、第三等用語只是用來描述不同元件，而對元件本身並無限制，因此，第一元件亦可改稱為第二元件。且本文中之元件/單元/模組之組合非此領域中之一般周知、常規或習知之組合，不能以元件/單元/模組本身是否為習知，來判定其組合關係是否容易被技術領域中之通常知識者輕易完成。

請參閱第1圖，第1圖係繪示本發明一實施例之大地電磁時序資料處理方法100的流程示意圖。大地電磁時序資料處理方法100包含一資料提供步驟S11、一第一資料切割步驟S12、一第二資料切割步驟S13、一時域轉頻域步驟S14、一頻譜估計步驟S15、一阻抗計算步驟S16、一異常剔除步驟S17以及一正規化統計步驟S18。

資料提供步驟S11係提供一電磁場時間序列資料集、一單位時間及一時間長度。第一資料切割步驟S12係依序以單位時間將電磁場時間序列資料集切割成複數個電磁場時間序列資料子集。第二資料切割步驟S13係以時間長度將各電磁場時間序列資料子集切割成複數個電磁場時間序列資料組，其中時間長度小於單位時間。時域轉頻域步驟S14係依據一轉換函數轉換各電磁場時間序列資料組而產生一電磁場頻域資料組。頻譜估計步驟S15係依據一核密度估計法(Parzen Window)估計各電磁場頻域資料組而產生一特定分析頻率點之一複數頻譜。此外，阻抗計算步驟S16係依據一最小二乘法計算此些複數頻譜而求得 複數個複數阻抗。異常剔除步驟S17係依據一最大似然法則(Maximum Likelihood Estimation)剔除此些複數阻抗中具有異常相位者。正規化統計步驟S18係依據一正規化統計(Robust Estimation)估計此些複數阻抗中具有正常相位者而產生一大地電磁阻抗數值。藉此，本發明之大地電磁時序資料處理方法100先使用特定單位時間且不互相重疊的時間長度切割電/磁場時間紀錄資料，分割好之各時間段資料分別進行時頻轉換分析。然後，在進行統計估算時，先從相位分析篩選資料，並進一步同時考量阻抗張量之振幅與相位皆獨立估計。再者，使用相位篩選剔除不相關訊號，並進一步使用正規化統計估算得到最終之大地電磁阻抗數值。此方法相較於習知技術具有較高之可靠度。

請一併參閱第1、2、3及4圖，第2圖係繪示本發明另一實施例之大地電磁時序資料處理方法100a的流程示意圖。第3圖係繪示第2圖的頻譜估計步驟S207之頻譜數據圖。第4圖係繪示第2圖的異常剔除步驟S209中一筆資料的相位分佈圖。如圖所示，大地電磁時序資料處理方法100a包含一資料提供步驟S201、一第一資料切割步驟S202、一第二資料切割步驟S203、一參數修正步驟S204、一資料濾波步驟S205、一時域轉頻域步驟S206、一頻譜估計步驟S207、一阻抗計算步驟S208、一異常剔除步驟S209以及一正規化統計步驟S210。

資料提供步驟S201係提供一電磁場時間序列資料集、一單位時間及一時間長度。其中電磁場時間序列資料集包含一電場南北向時間序列資料、一電場東西向時間序列資料、一磁場南北向時間序列資料、一磁場東西向時間序列資料及一磁場垂直向時間序列資料。本實施例之單位時間為三小時，時間長度為一分析週期之十倍。時間長度小於單位時間。

第一資料切割步驟S202依序以單位時間將電磁場時間序列資料集切割成複數個電磁場時間序列資料子集。在一實施例中，電磁場時間序列資料集有三天資料量，以單位時間為三小時來切割，可形成24個電磁場時間序列資料子集，且每個電磁場時間序列資料子集均含有部分之電場南北向時間序列資料、部分之電場東西向時間序列資料、部分之磁場南北向時間序列資料、部分之磁場東西向時間序列資料及部分之磁場垂直向時間序列資料。

第二資料切割步驟S203係以時間長度將各電磁場時間序列資料子集切割成複數個電磁場時間序列資料組。在一實施例中，每三小時的電磁場時間序列資料子集可細切為不同時間長度，透過截取不同時間長度以分析不同頻段資料。細切的時間長度以分析週期之10倍為分段時間，亦即時間長度大於等於分析週期的10倍。如此，所對應之分析頻率將至少有10次震盪來求其傅立葉轉換之平均振幅與相位。舉例來說，若處理0.05秒週期的電磁場時間序列資料組，則使用每段時間長度為0.5秒之電磁場時間序 列資料組。若處理0.1秒週期的電磁場時間序列資料組，則使用每段時間長度為1秒之電磁場時間序列資料組。若處理10秒週期的電磁場時間序列資料組，則使用每段時間長度為100秒之電磁場時間序列資料組。若處理100秒週期的電磁場時間序列資料組，則使用每段時間長度為1000秒之電磁場時間序列資料組。若處理超過270秒週期的電磁場時間序列資料組，為了後續統計計算有意義，第二資料切割步驟S203會將四個三小時的電磁場時間序列資料子集連接成12小時來進行分析。

參數修正步驟S204係依據一修正參數將各電磁場時間序列資料組修正成一修正後電磁場時間序列資料組。詳細地說，修正參數由外部輸入，以修正電磁場時間序列資料組，且修正參數包含一儀器校正參數、一背景值歸零參數、一磁偏角修正參數及一方位角修正參數。藉由修正可得到南北與東西向電場紀錄單位為mV/km以及南北、東西以及垂直向磁場單位為nT。

資料濾波步驟S205係依據一濾波函數過濾各修正後電磁場時間序列資料組而產生一濾波後電磁場時間序列資料組。在一實施例中，濾波函數為一帶陷濾波函數或一高通濾波函數。其中帶陷濾波函數可進行電力雜訊濾除。以臺灣為例，資料濾波步驟S205將濾除60赫茲(Hz)以及60赫茲之整數倍頻至取樣頻率以下的頻率。

時域轉頻域步驟S206係依據轉換函數轉換各濾波後電磁場時間序列資料組而產生一電磁場頻域資料 組。在一實施例中，轉換函數為一快速傅立葉轉換(Fast Fourier Transform；FFT)。

頻譜估計步驟S207係依據一核密度估計法(Parzen Window)估計各電磁場頻域資料組而產生一特定分析頻率點之一複數頻譜。換句話說，頻譜估計步驟S207係將連續的頻譜密度函數以高斯分佈求取特定分析頻率點上的複數頻譜，如第3圖所示，圖中十字為估計出的頻譜強度。

阻抗計算步驟S208係依據一最小二乘法計算此些複數頻譜而求得複數個複數阻抗。也就是說，將複數頻譜代入前述式子(2.1)~(2.4)即可求得各頻率、向量上之複數阻抗。

異常剔除步驟S209係依據一最大似然法則(Maximum Likelihood Estimation)剔除此些複數阻抗中具有異常相位者。詳細地說，異常剔除步驟S209係先挑選出相位小於等於一第一相位角且大於等於一第二相位角之此些複數阻抗而視為複數個代表相位複數阻抗，然後再依據最大似然法則剔除此些代表相位複數阻抗中具有異常相位者。在一實施例中，第一相位角等於45度，且第二相位角等於-135度，各代表相位複數阻抗具有一阻抗相位。當阻抗相位大於一預設基準相位時，對應此阻抗相位之代表相位複數阻抗具有異常相位。第4圖為一筆資料的相位分佈圖，其中相位於-150度至150度皆有數據。最佳代表相位必須挑選45度或-135度區間，以此筆資料分析，最大 值應屬45度，故將數據挑選在45度區間段，接著才用最大似然法則找出最佳相位值，圖中虛線係以45度為區間所挑選出之相位度數。後續計算的數據將以此相位為基準，誤差過大將不列入計算複數阻抗。藉此，本發明利用異常剔除步驟S209可剔除異常相位50%以上之時間段資料，藉以提高數值的合理性、可信度、可靠度及準確性。

正規化統計步驟S210係依據正規化統計(Robust Estimation)估計此些複數阻抗中具有正常相位者而產生大地電磁阻抗數值。詳細地說，正規化統計步驟S210包含一單位時間正規化統計步驟S2102及一全時段正規化統計步驟S2104，其中單位時間正規化統計步驟S2102係依據正規化統計估計此些複數阻抗中具有正常相位者而產生複數個複數阻抗估計值，亦即依據正規化統計可分別回歸出單位時間內最佳之振幅強度及相位值，合併振幅強度及相位兩數值即為複數阻抗估計值。再者，全時段正規化統計步驟S2104係依據正規化統計估計此些複數阻抗估計值而產生大地電磁阻抗數值。大地電磁阻抗數值依理論式子(3.1)、(3.2)可直接計算求得各頻率點上的電阻率ρ與相位φ，如下所示：

φ _ij =angle(Z _ij ) (3.2) 其中ω是角頻率，μ ₀是真空磁導係數，i、j為南北向x或東西向y。

參一併參閱第1圖、第2圖與第5圖，第5圖係繪示本發明一實施例之大地電磁時序資料處理系統200的方塊示意圖。大地電磁時序資料處理系統200係運用大地電磁時序資料處理方法100、100a來實現，且大地電磁時序資料處理系統200包含一輸入埠210、一運算處理單元220及一輸出埠230，其中輸入埠210輸入電磁場時間序列資料集。運算處理單元220訊號連接輸入埠210並接收電磁場時間序列資料集，運算處理單元220包含一第一資料切割模組221、一第二資料切割模組222、一時域轉頻域模組223、一頻譜估計模組224、一阻抗計算模組225、一異常剔除模組226以及一正規化統計模組227。其中第一資料切割模組221依序以單位時間將電磁場時間序列資料集切割成複數個電磁場時間序列資料子集。第二資料切割模組222訊號連接第一資料切割模組221，且第二資料切割模組222以時間長度將各電磁場時間序列資料子集切割成複數個電磁場時間序列資料組，時間長度小於單位時間。時域轉頻域模組223訊號連接第二資料切割模組222，時域轉頻域模組223依據轉換函數轉換各電磁場時間序列資料組而產生電磁場頻域資料組。此外，頻譜估計模組224訊號連接時域轉頻域模組223，頻譜估計模組224依據核密度估計法估計各電磁場頻域資料組而產生特定分析頻率點之複數頻譜。阻抗計算模組225訊號連接頻譜估計模組224，阻抗 計算模組225依據最小二乘法計算此些複數頻譜而求得複數個複數阻抗。異常剔除模組226訊號連接阻抗計算模組225，異常剔除模組226依據最大似然法則剔除此些複數阻抗中具有異常相位者。正規化統計模組227訊號連接異常剔除模組226，正規化統計模組227依據正規化統計估計此些複數阻抗中具有正常相位者而產生大地電磁阻抗數值。另外，輸出埠230訊號連接運算處理單元220，且輸出埠230輸出大地電磁阻抗數值，以供觀察或確認。藉此，本發明之大地電磁時序資料處理系統200結合大地電磁時序資料處理方法100、100a，透過相位篩選剔除不相關訊號，並使用正規化統計，不僅可避免離群點影響估計，還可捨棄非相關相位訊號，並同時進行振幅與相位的估計計算，所取得的大地電磁阻抗數值相較於習知技術具有較高之可信度、可靠度及準確性。

由上述實施方式可知，本發明具有下列優點：其一，使用特定單位時間且不互相重疊的時間長度切割電/磁場時間紀錄資料，分割好之各時間段資料分別進行時頻轉換分析。在進行統計估算時，先從相位分析篩選資料，並進一步同時考量阻抗張量之振幅與相位皆獨立估計。相位篩選剔除不相關訊號，並進一步使用正規化統計估算得到最終之大地電磁阻抗數值，此大地電磁阻抗數值相較於習知技術具有較高之可信度、可靠度及準確性。其二，利用異常剔除步驟結合異常剔除模組可剔除異常相位50%以上之時間段資料，藉以提高數值的合理性及可靠度。其 三，本發明之大地電磁時序資料處理系統結合大地電磁時序資料處理方法，可利用特定模組間的交互作用與數值估算，並先由相位篩選剔除不相關訊號，再進一步使用正規化統計，不僅可避免離群點影響估計，還可捨棄非相關相位訊號，並同時進行振幅與相位的估計計算，所取得的大地電磁阻抗數值相較於習知技術具有較高之可信度、可靠度及準確性。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧大地電磁時序資料處理方法

S11‧‧‧資料提供步驟

S12‧‧‧第一資料切割步驟

S13‧‧‧第二資料切割步驟

S14‧‧‧時域轉頻域步驟

S15‧‧‧頻譜估計步驟

S16‧‧‧阻抗計算步驟

S17‧‧‧異常剔除步驟

S18‧‧‧正規化統計步驟

Claims (9)

1. 一種大地電磁時序資料處理方法，包含以下步驟：一資料提供步驟，係提供一電磁場時間序列資料集、一單位時間及一時間長度；一第一資料切割步驟，係依序以該單位時間將該電磁場時間序列資料集切割成複數個電磁場時間序列資料子集；一第二資料切割步驟，係以該時間長度將各該電磁場時間序列資料子集切割成複數個電磁場時間序列資料組，其中該時間長度小於該單位時間；一時域轉頻域步驟，係依據一轉換函數轉換各該電磁場時間序列資料組而產生一電磁場頻域資料組；一頻譜估計步驟，係依據一核密度估計法(Parzen Window)估計各該電磁場頻域資料組而產生一特定分析頻率點之一複數頻譜；一阻抗計算步驟，係依據一最小二乘法計算該些複數頻譜而求得複數個複數阻抗；一異常剔除步驟，係依據一最大似然法則(Maximum Likelihood Estimation)剔除該些複數阻抗中具有異常相位者；以及一正規化統計步驟，更包含： 一單位時間正規化統計步驟，係依據一正規化統計(Robust Estimation)估計該些複數阻抗中具有正常相位者而產生複數個複數阻抗估計值；以及一全時段正規化統計步驟，係依據該正規化統計估計該些複數阻抗估計值而產生一大地電磁阻抗數值。
2. 如申請專利範圍第1項所述之大地電磁時序資料處理方法，其中，在該資料提供步驟中，該電磁場時間序列資料集包含一電場南北向時間序列資料、一電場東西向時間序列資料、一磁場南北向時間序列資料、一磁場東西向時間序列資料及一磁場垂直向時間序列資料。
3. 如申請專利範圍第1項所述之大地電磁時序資料處理方法，其中，在該資料提供步驟中，該單位時間為三小時，該時間長度為一分析週期之十倍。
4. 如申請專利範圍第1項所述之大地電磁時序資料處理方法，更包含： 一參數修正步驟，係依據一修正參數將各該電磁場時間序列資料組修正成一修正後電磁場時間序列資料組；及一資料濾波步驟，係依據一濾波函數過濾各該修正後電磁場時間序列資料組而產生一濾波後電磁場時間序列資料組；其中，該時域轉頻域步驟依據該轉換函數轉換各該濾波後電磁場時間序列資料組而產生該電磁場頻域資料組。
5. 如申請專利範圍第4項所述之大地電磁時序資料處理方法，其中，在該參數修正步驟中，該修正參數包含一儀器校正參數、一背景值歸零參數、一磁偏角修正參數及一方位角修正參數。
6. 如申請專利範圍第4項所述之大地電磁時序資料處理方法，其中，在該資料濾波步驟中，該濾波函數為一帶陷濾波函數或一高通濾波函數。
7. 如申請專利範圍第1項所述之大地電磁時序資料處理方法，其中， 在該時域轉頻域步驟中，該轉換函數為一快速傅立葉轉換(Fast Fourier Transform；FFT)。
8. 如申請專利範圍第1項所述之大地電磁時序資料處理方法，其中，在該異常剔除步驟中，先挑選出相位小於等於一第一相位角且大於等於一第二相位角之該些複數阻抗而視為複數個代表相位複數阻抗，然後再依據該最大似然法則剔除該些代表相位複數阻抗中具有異常相位者；其中，該第一相位角等於45度，且該第二相位角等於-133度，各該代表相位複數阻抗具有一阻抗相位，當該阻抗相位大於一預設基準相位時，對應該阻抗相位之該一代表相位複數阻抗具有異常相位。
9. 一種使用如申請專利範圍第1項所述之大地電磁時序資料處理方法的大地電磁時序資料處理系統，包含：一輸入埠，輸入該電磁場時間序列資料集；一運算處理單元，訊號連接該輸入埠並接收該電磁場時間序列資料集，該運算處理單元包含： 一第一資料切割模組，依序以該單位時間將該電磁場時間序列資料集切割成該些電磁場時間序列資料子集；一第二資料切割模組，訊號連接該第一資料切割模組，該第二資料切割模組以該時間長度將各該電磁場時間序列資料子集切割成該些電磁場時間序列資料組，該時間長度小於該單位時間；一時域轉頻域模組，訊號連接該第二資料切割模組，該時域轉頻域模組依據該轉換函數轉換各該電磁場時間序列資料組而產生該電磁場頻域資料組；一頻譜估計模組，訊號連接該時域轉頻域模組，該頻譜估計模組依據該核密度估計法估計各該電磁場頻域資料組而產生該特定分析頻率點之該複數頻譜；一阻抗計算模組，訊號連接該頻譜估計模組，該阻抗計算模組依據該最小二乘法計算該些複數頻譜而求得該些複數阻抗；一異常剔除模組，訊號連接該阻抗計算模組，該異常剔除模組依據該最大似然法則剔除該些複數阻抗中具有異常相位者；及一正規化統計模組，訊號連接該異常剔除模組，該正規化統計模組依據該正規化統計估計該些複數阻 抗中具有正常相位者而產生該大地電磁阻抗數值；以及一輸出埠，訊號連接該運算處理單元，該輸出埠輸出該大地電磁阻抗數值。

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