[发明专利]一种回线源地空瞬变电磁数据的拟三维反演方法

说明书

本发明涉及一种回线源地空瞬变电磁数据的拟三维反演方法，包括：步骤1，构建回线源地空瞬变电磁测区的初始电性模型，对测区地下介质进行网格剖分，建立对应不同测点的电性分区；步骤2，对测区电性网格的每个分区进行电性约束函数值计算；步骤3，建立回线源地空瞬变电磁数据的拟合目标函数，在每个电性分区上进行一维正演，计算数据拟合目标函数值；步骤4，根据各分区的电性约束函数和数据拟合函数值计算拟三维反演目标函数值；步骤5，计算修正后的拟三维反演目标函数值，直至达到误差终止条件或达到最大迭代次数；步骤6，输出为回线源地空瞬变电磁数据的拟三维反演成像数据体。本发明解决了回线源地空瞬变电磁数据传统单点一维反演在测点间的拼接问题。

技术领域

本发明涉及时间域电磁勘探技术领域，尤其涉及一种回线源地空瞬变电磁数据的拟三维反演方法。

背景技术

瞬变电磁法(TEM)是一种时间域电磁勘探方法，基本原理是利用接地或不接地发射源在探测区域建立稳恒磁场，然后瞬间关断场源，根据法拉第电磁感应定律，地下介质中将感生出随时间变化的二次场，观测并记录感生的瞬变电磁响应，即可推断地下介质的电性分布。在传统的瞬变电磁勘探中，一般在地面敷设回线发射框并布置接收点进行感生二次场的测量，施工效率较低，特别是在地形条件复杂情况下，施工极为困难，甚至无法开展地面测量。地空瞬变电磁方法采用地面回线源发射，通过无人机或有人飞行器在一定高度的空中展开测量。相比于传统的瞬变电磁方法，具备测量效率极高、采样密度大、受地形限制小、便于三维数据采集的优点。

目前针对回线源地空瞬变电磁数据的反演技术中，主要包含单点一维反演、测线二维反演、测网三维反演等几种。由于瞬变电磁法三维反演的计算复杂度极高，一般需使用服务器进行运算，目前尚无法在个人计算机上以可接受的计算时间获得较精确的三维反演结果，因此难以在实际工作中得到真正的实用。而测线二维反演往往要求野外测线尽量垂直于工作区的地质构造走向，在野外工作实施中也存在诸多难处，其应用范围较为受限。单点一维反演具备最低的计算复杂度、最小的计算成本，对测线布置方向要求不高，因而仍是当前应用最为广泛的回线源地空瞬变电磁反演技术。但单点反演仅考虑单个测点的数据，缺乏对附近测点的约束。由于反演问题的复杂性，往往出现即使是相邻近测点、较近似的响应数据也产生差别较大反演结果的现象，导致反演剖面或反演数据体不连续，出现各式各样的“假断层”、“假异常”等，对最终的解释工作造成干扰。

发明内容

本发明的目的是提供一种回线源地空瞬变电磁数据的拟三维反演方法，通过网格剖分对地下介质进行分区，建立相邻测点和相近深度间地下介质电性的相互约束函数关系，构建拟三维反演目标函数，选取最优化方法实现回线源地空瞬变电磁数据的拟三维反演，从而以较小的计算成本和较少的施工限制，获得地下介质较准确、连续、合理的三维电性分布，为后续的解释工作提供可靠的物性依据。

本发明提供了一种回线源地空瞬变电磁数据的拟三维反演方法，包括如下步骤：

步骤1，构建回线源地空瞬变电磁测区的初始电性模型，对测区地下介质进行网格剖分，建立对应不同测点的电性分区；

步骤2，设定不同电性分区间互相约束的几何半径和电性约束函数，对测区电性网格的每个分区进行电性约束函数值计算；

步骤3，建立回线源地空瞬变电磁数据的拟合目标函数，在每个电性分区上进行一维正演，计算数据拟合目标函数值；

步骤4，构建回线源地空瞬变电磁数据拟三维反演目标函数，根据各分区的电性约束函数和数据拟合函数值计算拟三维反演目标函数值；

步骤5，采用线性最优化方法，获取每个分区电性和几何参数的下降方向和迭代步长，并进行修正，然后重复步骤1至步骤4，计算修正后的拟三维反演目标函数值，重复此步骤，直至达到误差终止条件或达到最大迭代次数；

步骤6，在最优化过程完成后，即获得大地的拟三维反演模型，将其输出为回线源地空瞬变电磁数据的拟三维反演成像数据体，用于后续的解释工作。