一種基于大地電磁數(shù)據(jù)反演電阻率和磁化率的方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于大地電磁數(shù)據(jù)反演電阻率和磁化率的方法，所述方法包括：步驟1，在TM極化模式下測量地面的視電阻率實(shí)測值，并建立初始地質(zhì)模型，獲得初始地質(zhì)模型各層的電阻率和磁化率；步驟2，在水平層狀介質(zhì)條件下，基于初始地質(zhì)模型的電阻率和磁化率，采用一維正演方法計算地面的視電阻率理論值；步驟3，逐層修正初始地質(zhì)模型的電阻率和磁化率；步驟4，基于修正后的電阻率和磁化率，重新計算地面的視電阻率理論值，若視電阻率實(shí)測值和重新計算的視電阻率理論值的擬合差小于設(shè)定的誤差期望值，則停止對電阻率和磁化率的修正。本發(fā)明的方法不用進(jìn)行繁復(fù)偏導(dǎo)數(shù)矩陣計算，迭代過程穩(wěn)定收斂，可逐層判斷地層的地電阻率參數(shù)和磁化率參數(shù)。
【專利說明】一種基于大地電磁數(shù)據(jù)反演電阻率和磁化率的方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電法勘探領(lǐng)域，特別是涉及一種基于大地電磁數(shù)據(jù)反演電阻率和磁化 率的方法及系統(tǒng)，其適用于探測隱伏的地下磁性礦體或隱伏的含磁性巖體的解釋，

【背景技術(shù)】
[0002] 大地電磁法作為一種重要的勘探地球物理方法，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，分支眾多。自首次 提出之后，20世紀(jì)60年代相繼提出了音頻大地電磁法（AMT)，1971年，加拿大多倫多大學(xué) 的D. W. Strangbway教授和他的研究生Myron Goldstein又提出了可控源音頻大地電磁法 (CSAMT)。
[0003] 目前，大地電磁在數(shù)據(jù)處理方面，其主流方法依然是電阻率反演，2002年蘇東 劉給出了大地電磁電阻率一維"正演修正"法反演。而對于磁導(dǎo)率參數(shù)，Ward(1961)和 Fraser(1973)通過觀測高磁化率薄板地質(zhì)體附近的電磁數(shù)據(jù)，表明磁化率的影響是可以被 觀測到的。Zhiyi Zhang和Douglas W.01denburg(1997)在假定電阻率分布已知的情況下， 從一維模型的基礎(chǔ)上恢復(fù)出了磁化率的分布。
[0004] Les P. Beard和Jonathan E. Nyquist (1998)在航空電磁法的研究中指出，在地下 地質(zhì)體磁導(dǎo)率遠(yuǎn)大于真空中磁導(dǎo)率的地方，磁導(dǎo)率的影響在航空電磁勘探中產(chǎn)生了 一個與 頻率無關(guān)的相位偏移，而這種偏移隨磁導(dǎo)率的增加而增大，隨磁性物質(zhì)的規(guī)模增加而增大， 隨感應(yīng)器接近地球表面距離的減小而增大。在實(shí)際應(yīng)用中表明，當(dāng)忽略磁化率的影響時，反 演得到的電阻率分布不符合實(shí)際目標(biāo)體情況。
[0005] 從大地電磁數(shù)據(jù)中反演電阻率和磁化率參數(shù)，由于二者具有非線性相關(guān)性，所需 要的理論和算法都比較復(fù)雜，要準(zhǔn)確和精細(xì)的反演恢復(fù)出來，具有相當(dāng)?shù)碾y度。在眾多反 演方法中比較經(jīng)典的反演方法如：〇ccam反演、非線性共軛梯度反演（NLCG)等，已經(jīng)相當(dāng)完 善，雖然前者不依賴初始模型，便可獲得較好的反演結(jié)果，但由于反演需要繁復(fù)計算偏導(dǎo)數(shù) 矩陣和反復(fù)調(diào)用正演模型計算，反演速度極慢；后者則除了需要繁復(fù)計算偏導(dǎo)數(shù)矩陣，并嚴(yán) 重依賴初始模型，初始模型的選擇正確與否，直接影響最終的反演結(jié)果。因此，目前取得的 研究成果還很少，主要處于研究階段。
[0006] 博斯蒂克（bostick)反演法是一種具有代表性的近似反演技術(shù)，盡管反演不夠精 確，但運(yùn)算簡便，能夠直觀的給出地下電阻率隨深度的變化形式，所以得到廣泛的應(yīng)用。在 大地電磁測深數(shù)據(jù)實(shí)時處理和現(xiàn)場處理的系統(tǒng)中大多配備了該反演程序。
[0007] 本發(fā)明從博斯蒂克（bostick)反演的基本理論出發(fā)，利用大地電磁法TE極化模式 和TM極化模式及其觀測數(shù)據(jù)與地下電阻率和磁化率的相關(guān)關(guān)系和特點(diǎn)，提出了一種基于 電阻率和磁化率曲線擬合分解改正，從大地電磁數(shù)據(jù)中反演電阻率和磁化率參數(shù)的方法及 系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于大地電磁數(shù)據(jù)反演電阻率和磁化率 參數(shù)的方法及系統(tǒng)，進(jìn)行電阻率和磁化率曲線擬合分解改正，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中從大地 電磁數(shù)據(jù)中反演電阻率和磁化率參數(shù)的方法存在的計算繁瑣、精度不高的問題。
[0009] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種基于大地電磁數(shù)據(jù)反演電阻率和 磁化率的方法，包括：
[0010] 步驟1，在TM極化模式下測量地面視電阻率實(shí)測值Pai，并基于該視電阻率實(shí)測值 p ai建立初始地質(zhì)模型，獲得該初始地質(zhì)模型各層的電阻率p i和磁化率Xi ;
[0011] 步驟2,在水平層狀介質(zhì)條件下，基于初始地質(zhì)模型的電阻率P i和磁化率\，采用 一維正演方法計算地面的視電阻率理論值P ati ;
[0012] 步驟3,逐層修正初始地質(zhì)模型的電阻率Ρ ρ修正公式為：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于大地電磁數(shù)據(jù)反演電阻率和磁化率的方法，其特征在于，包括： 步驟1，在TM極化模式下測量地面視電阻率實(shí)測值Pai，并基于該視電阻率實(shí)測值Pai 建立初始地質(zhì)模型，獲得該初始地質(zhì)模型各層的電阻率p i和磁化率Xi ; 步驟2,在水平層狀介質(zhì)條件下，基于初始地質(zhì)模型的電阻率p i和磁化率\，采用一維 正演方法計算地面的視電阻率理論值P ati ; 步驟3,逐層修正初始地質(zhì)模型的電阻率Pi，修正公式為：
逐層修正初始地質(zhì)模型的磁化率Xi，修正公式為：
其中，i為地質(zhì)模型的層數(shù)，k為模型修正次數(shù)；α和β為設(shè)定的步長；ξ為控制電阻 率與磁化率所占比例的權(quán)參數(shù)，其取值范圍為〇至…； 步驟4,基于修正后的各層電阻率ρ/和磁化率X,4，重新計算地面視電阻率理論值pi， 若地面視電阻率實(shí)測值p ai和重新計算的地面視電阻率理論值/4的擬合差小于預(yù)先設(shè)定 的誤差期望值，則停止步驟3中對電阻率和磁化率的修正。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1中建立初始地質(zhì)模型具體包 括：基于視電阻率實(shí)測值P ai進(jìn)行Bostick反演方法，計算出電性層層數(shù)及各層的厚度參數(shù) 和電阻率，同時取各層初始的磁化率 Xi均為0,得到初始地質(zhì)模型。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，計算出的電性層中包括有一個虛擬電性 層，且該虛擬電性層為所述初始地質(zhì)模型的最底層電性層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3中，當(dāng)ξ取值為0時，不需要 進(jìn)行電阻率的修正，且在測量地面的電磁場分量時僅需考慮磁化率的影響。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3中，當(dāng)ξ取值為無窮大時，不 需要進(jìn)行磁化率的修正，且在測量地面的電磁場分量時僅需考慮電阻率的影響。
6. 一種基于大地電磁數(shù)據(jù)反演電阻率和磁化率的方法，其特征在于，包括： 模型建立模塊，用于在ΤΜ極化模式下測量地面視電阻率實(shí)測值P ai，并基于該視電阻 率實(shí)測值P ai建立初始地質(zhì)模型，獲得該初始地質(zhì)模型各層的電阻率P i和磁化率Xi ; 電阻率理論值計算模塊，用于在水平層狀介質(zhì)條件下，基于初始地質(zhì)模型的電阻率P i 和磁化率\，采用一維正演方法計算地面的視電阻率理論值Pati ; 修正模塊，用于逐層修正初始地質(zhì)模型的電阻率Pi，修正公式為：
用于逐層修正初始地質(zhì)模型的磁化率\，修正公式為：
其中，i為地質(zhì)模型的層數(shù)，k為模型修正次數(shù)；α和β為設(shè)定的步長；ξ為控制電阻 率與磁化率所占比例的權(quán)參數(shù)，其取值范圍為〇至…； 判斷模塊，用于基于修正后的各層電阻率pf和磁化率調(diào)用電阻率理論值計算模塊 重新計算地面的視電阻率理論值/^，若地面視電阻率實(shí)測值P ai和重新計算的地面視電 阻率理論值的擬合差小于預(yù)先設(shè)定的誤差期望值，則停止所述修正模塊對電阻率和磁 化率的修正。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述模型建立模塊包括： 反演模塊，其用于根據(jù)視電阻率實(shí)測值P ai進(jìn)行Bostick反演方法，計算出電性層層數(shù) 及各層的厚度參數(shù)和電阻率； 磁化率設(shè)置模塊，其用于將各層初始的磁化率Xi取為〇 ; 模型生成模塊，其用于根據(jù)電性層層數(shù)、各層的厚度參數(shù)、電阻率及磁化率，生成初始 地質(zhì)模型。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述反演模塊計算出的電性層中包括有 一個虛擬電性層，且該虛擬電性層為所述初始地質(zhì)模型的最底層電性層。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述修正模塊中，當(dāng)ξ取值為0時，不需 要進(jìn)行電阻率的修正，且在測量地面的電磁場分量時僅需考慮磁化率的影響。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述修正模塊中，當(dāng)ξ取值為無窮大時， 不需要進(jìn)行磁化率的修正，且在測量地面的電磁場分量時僅需考慮電阻率的影響。
【文檔編號】G06F19/00GK104102814SQ201410258344
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年6月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月11日
【發(fā)明者】于昌明, 邢寶山 申請人:中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所