CN104903750A - 一种电磁数据的保幅静校正方法 - Google Patents

Abstract

一种电磁数据的保幅静校正方法，采用以下步骤实现：1)根据工区采集的大地电磁数据，确定一个深度和电阻率稳定的电性层，得到电磁数据曲线上对应的频段，对频段上电磁数据测线上所有测点的两支视电阻率曲线做平均，计算平均视电阻率数据；2)求取各个测点两支曲线的初步校正因子；3)进行初步校正，得到校正后的两支视电阻率曲线数据和；4)重新选择一个频率段，按照步骤1)至3)分别计算出滤波前和滤波后各个测点两支曲线在该频段范围内视电阻率的算术或者几何平均值和；5)求取各个测点两支曲线的保幅校正因子；6)计算获得最终的保幅校正后两支曲线视电阻率数据和，完成静校正。

Description

一种电磁数据的保幅静校正方法

技术领域

本发明涉及地球物理勘探方法，是一种电磁勘探数据，包括大地电磁(MT)、音频大地电磁(AMT)和连续剖面法大地电磁(CEMP)的数据处理技术。

背景技术

电磁法勘探中的静态效应是指由于近表存在局部电性不均匀体时，电阻率分界面上极化电荷的堆集引起电场的畸变，由此产生一个与外电场成正比的附加电场，且与频率无关。对于大地电磁数据(MT)，表现在单点曲线上，就是对数域电阻率曲线沿纵轴产生平移，相位曲线基本上不受影响。表现在视电阻率断面图上，就是电阻率值出现直立的陡变带，俗称“挂面条”现象，而相应的相位拟断面图上就没有这种现象。表现在单频点的视电阻率平面图上，就是存在很多“畸变点”现象。静态效应的强度可达两三个数量级，在推断深度时可引起很大误差，并使构造解释复杂化，因此在反演解释之前需进行静校正。

目前，静校正的方法很多，为了压制静态效应，不断提高MT的应用效果，国内外很多专家发表了相关论文，提出了滤波法、理论计算法、瞬变电磁校正法、地表电阻率校正法、高频电磁函数向上延拓法等。这些方法大部分都是基于二维MT静校正，各种校正方法的原理和对资料的要求不同，在实际应用中都受到一定程度的限制。由于滤波法易于实现，处理速度快，在MT/CEMP资料的静校正处理中应用最为广泛。但是经过滤波法处理后，很多测点的视电阻率曲线形态会被改变，尤其是在山前带、地表岩性突变带等地方表现明显，实践中静校正效果不好。

发明内容

本发明针对采用传统的滤波法进行电磁数据静校正后效果不好的缺陷，提供一种可以克服视电阻率曲线形态会被改变的缺陷、达到保幅的目的电磁数据的保幅静校正方法。

本发明采用以下步骤实现：

1)根据工区采集的大地电磁数据，确定一个深度和电阻率稳定的电性层，得到电磁数据曲线上对应的频段，对频段上电磁数据测线上所有测点的两支视电阻率曲线做平均，计算平均视电阻率数据

所述的电磁数据包括大地电磁数据(MT)、音频大地电磁数据(AMT)、连续剖面法大地电磁数据(CEMP)。

所述的平均包括算术平均和几何平均。

所述的计算平均视电阻率数据是：

其中，分别为第i个测点第j个频率f_j的XY和YX模式实测视电阻率值，n和m为选定的频点号。

2)利用以下公式求取各个测点两支曲线的初步校正因子；

$k_i^{\mathrm{XY}}={\log \mathrm{\ρ}}_i^a-\log \frac{\underset{j=n}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ρ}}_i^{\mathrm{XY}}\left(f_i\right)}{m-n+1},k_i^{\mathrm{XY}}=\log {\mathrm{\ρ}}_i^a-\log \frac{\underset{j=n}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ρ}}_i^{\mathrm{XY}}\left(f_i\right)}{m-n+1}---\left(5\right)$

其中，和分别为第i个测点XY和YX模式数据的初步校正因子，为由(4)式获得的计算平均值，其它参数的含义与(4)式相同。

3)按照以下公式进行初步校正，得到校正后的两支视电阻率曲线数据和 ${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{si}}^{\mathrm{XY}}=10**(\log {\mathrm{\ρ}}_i^{\mathrm{XY}}+k_i^{\mathrm{XY}}),{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{si}}^{\mathrm{XY}}=10**(\log {\mathrm{\ρ}}_i^{\mathrm{XY}}+k_i^{\mathrm{XY}})---\left(6\right)$

再对分别进行滤波，获得滤波后的视电阻率曲线数据和其它参数的含义与(4)、(5)式相同。

所述的滤波包括二维中值滤波、二维空间滤波、三维中值滤波和三维空间滤波。

4)重新选择一个频率段，按照步骤1)至3)分别计算出滤波前和滤波后各个测点两支曲线在该频段范围内视电阻率的算术或者几何平均值和

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{si}}^{\mathrm{aXY}}=\frac{\underset{j=\mathrm{nf}1}{\overset{\mathrm{nf}2}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{si}}^{\mathrm{XY}}\left(f_i\right)}{\mathrm{nf}2-\mathrm{nf}1+1},{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{si}}^{\mathrm{aYX}}=\frac{\underset{j=\mathrm{nf}1}{\overset{\mathrm{nf}2}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{si}}^{\mathrm{YX}}\left(f_i\right)}{\mathrm{nf}2-\mathrm{nf}1+1}---\left(7\right)$

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{fsi}}^{\mathrm{aXY}}=\frac{\underset{j=\mathrm{nf}1}{\overset{\mathrm{nf}2}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{fsi}}^{\mathrm{XY}}\left(f_j\right)}{\mathrm{nf}2-\mathrm{nf}1+1},{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{fsi}}^{\mathrm{aYX}}=\frac{\underset{j=\mathrm{nf}1}{\overset{\mathrm{nf}2}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{fsi}}^{\mathrm{YX}}\left(f_i\right)}{\mathrm{nf}2-\mathrm{nf}1+1}---\left(8\right)$

其中，nf1和nf2分别为选定的频点号，分别为第si个测点第j个频率f_j的XY和YX模式实测视电阻率值，分别为计算的滤波前XY和YX模式的视电阻率算术或者几何平均值，和分别为计算的滤波后XY和YX模式的视电阻率算术或者几何平均值。

5)按照以下公式求取各个测点两支曲线的保幅校正因子：

$k_{\mathrm{fi}}^{\mathrm{XY}}={\log \mathrm{\ρ}}_{\mathrm{si}}^{\mathrm{aXY}}-{\log \mathrm{\ρ}}_{\mathrm{fsi}}^{\mathrm{aXY}},k_{\mathrm{fi}}^{\mathrm{YX}}=\log {\mathrm{\ρ}}_i^{\mathrm{aYX}}-\log {\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{fsi}}^{\mathrm{aYX}}---\left(9\right)$

其中，和分别为第i个测点的XY和YX曲线的保幅校正因子。

6)按照以下公式计算获得最终的保幅校正后两支曲线视电阻率数据和完成静校正。

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{psi}}^{\mathrm{XY}}=10**(\log {\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{si}}^{\mathrm{XY}}+k_{\mathrm{fi}}^{\mathrm{XY}}),{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{psi}}^{\mathrm{YX}}=10**(\log {\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{si}}^{\mathrm{YX}}+k_{\mathrm{fi}}^{\mathrm{YX}})---\left(10\right)$

其中，和就是最终的XY和YX曲线的保幅校正后视电阻率数据。

与背景技术相比，本发明可以克服应用传统的滤波方法后视电阻率曲线形态会被改变的缺陷，尤其是在山前带、地表岩性突变带等地方，效果改善明显，达到保幅的目的。

附图说明

图1为电磁数据保幅静校正方法基本流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图和实验实例详细说明本发明。

图1是保幅静校正方法实施的流程图。具体方法是：

1)根据工区采集的大地电磁数据，确定一个深度和电阻率稳定的电性层，得到电磁数据曲线上对应的频段，如选取第5号到第9号频率段，则公式(4)中n＝5，m＝9。对频段上电磁数据测线上所有测点的两支视电阻率曲线做平均，计算平均视电阻率数据

所述的电磁数据包括大地电磁数据(MT)、音频大地电磁数据(AMT)、连续剖面法大地电磁数据(CEMP)。

所述的平均包括算术平均和几何平均。

所述的计算平均视电阻率数据是：

其中，分别为第i个测点第j个频率f_j的XY和YX模式实测视电阻率值，n和m为选定的频点号，在本例子中分别为5和9。

2)利用以下公式求取各个测点两支曲线的初步校正因子；

$k_i^{\mathrm{XY}}={\log \mathrm{\ρ}}_i^a-\log \frac{\underset{j=n}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ρ}}_i^{\mathrm{XY}}\left(f_i\right)}{m-n+1},k_i^{\mathrm{XY}}=\log {\mathrm{\ρ}}_i^a-\log \frac{\underset{j=n}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ρ}}_i^{\mathrm{XY}}\left(f_i\right)}{m-n+1}---\left(5\right)$

其中，和分别为第i个测点XY和YX模式数据的初步校正因子，为由(4)式获得的计算平均值，其它参数的含义与(4)式相同。

3)按照以下公式进行初步校正，得到校正后的两支视电阻率曲线数据和

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{si}}^{\mathrm{XY}}=10**(\log {\mathrm{\ρ}}_i^{\mathrm{XY}}+k_i^{\mathrm{XY}}),{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{si}}^{\mathrm{XY}}=10**(\log {\mathrm{\ρ}}_i^{\mathrm{XY}}+k_i^{\mathrm{XY}})---\left(6\right)$

再对分别进行滤波，如在本例子中，采用二维中值滤波，中值滤波窗口选择为(5,3)，获得滤波后的视电阻率曲线数据和其它参数的含义与(4)、(5)式相同。

所述的滤波包括二维中值滤波、二维空间滤波、三维中值滤波和三维空间滤波。

4)重新选择一个频率段，如第7号频率到第13号频率段，即公式(7)和公式(8)中的nf1＝7，nf2＝13，按照步骤1)至3)分别计算出滤波前和滤波后各个测点两支曲线在该频段范围内视电阻率的算术或者几何平均值和

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{si}}^{\mathrm{aXY}}=\frac{\underset{j=\mathrm{nf}1}{\overset{\mathrm{nf}2}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{si}}^{\mathrm{XY}}\left(f_i\right)}{\mathrm{nf}2-\mathrm{nf}1+1},{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{si}}^{\mathrm{aYX}}=\frac{\underset{j=\mathrm{nf}1}{\overset{\mathrm{nf}2}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{si}}^{\mathrm{YX}}\left(f_i\right)}{\mathrm{nf}2-\mathrm{nf}1+1}---\left(7\right)$

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{fsi}}^{\mathrm{aXY}}=\frac{\underset{j=\mathrm{nf}1}{\overset{\mathrm{nf}2}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{fsi}}^{\mathrm{XY}}\left(f_j\right)}{\mathrm{nf}2-\mathrm{nf}1+1},{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{fsi}}^{\mathrm{aYX}}=\frac{\underset{j=\mathrm{nf}1}{\overset{\mathrm{nf}2}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{fsi}}^{\mathrm{YX}}\left(f_i\right)}{\mathrm{nf}2-\mathrm{nf}1+1}---\left(8\right)$

其中，nf1和nf2分别为选定的频点号，在本例子中分别为7和13，分别为第si个测点第j个频率f_j的XY和YX模式实测视电阻率值，分别为计算的滤波前XY和YX模式的视电阻率算术或者几何平均值，和分别为计算的滤波后XY和YX模式的视电阻率算术或者几何平均值。

5)按照以公式(9)求取各个测点两支曲线的保幅校正因子：

$k_{\mathrm{fi}}^{\mathrm{XY}}={\log \mathrm{\ρ}}_{\mathrm{si}}^{\mathrm{aXY}}-{\log \mathrm{\ρ}}_{\mathrm{fsi}}^{\mathrm{aXY}},k_{\mathrm{fi}}^{\mathrm{YX}}=\log {\mathrm{\ρ}}_i^{\mathrm{aYX}}-\log {\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{fsi}}^{\mathrm{aYX}}---\left(9\right)$

其中，和分别为第i个测点的XY和YX曲线的保幅校正因子。

6)按照公式(10)计算获得最终的保幅校正后两支曲线视电阻率数据和完成保幅静校正。

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{psi}}^{\mathrm{XY}}=10**(\log {\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{si}}^{\mathrm{XY}}+k_{\mathrm{fi}}^{\mathrm{XY}}),{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{psi}}^{\mathrm{YX}}=10**(\log {\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{si}}^{\mathrm{YX}}+k_{\mathrm{fi}}^{\mathrm{YX}})---\left(10\right)$

其中，和就是最终的XY和YX曲线的保幅校正后视电阻率数据。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种电磁数据的保幅静校正方法，其特征在于采用以下步骤实现：

1)根据工区采集的大地电磁数据，确定一个深度和电阻率稳定的电性层，得到电磁数据曲线上对应的频段，对频段上电磁数据测线上所有测点的两支视电阻率曲线做平均，计算平均视电阻率数据

所述的计算平均视电阻率数据是：

其中，分别为第i个测点第j个频率f_j的XY和YX模式实测视电阻率值，n和m为选定的频点号；

2)利用以下公式求取各个测点两支曲线的初步校正因子；

$k_i^{\mathrm{XY}=}\log {\mathrm{\ρ}}_i^a-\log \frac{\underset{j=n}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ρ}}_i^{\mathrm{XY}}\left(f_j\right)}{m-n+1},k_i^{\mathrm{YX}=}\log {\mathrm{\ρ}}_i^a-\log \frac{\underset{j=n}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ρ}}_i^{\mathrm{YX}}\left(f_j\right)}{m-n+1}---\left(5\right)$

其中，和分别为第i个测点XY和YX模式数据的初步校正因子，为由(4)式获得的计算平均值，其它参数的含义与(4)式相同。

3)按照以下公式进行初步校正，得到校正后的两支视电阻率曲线数据和

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{si}}^{\mathrm{XY}}=10**(\log {\mathrm{\ρ}}_i^{\mathrm{XY}}+k_i^{\mathrm{XY}}),{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{si}}^{\mathrm{YX}}=10**(\log {\mathrm{\ρ}}_i^{\mathrm{YX}}+k_i^{\mathrm{YX}})---\left(6\right)$

再对分别进行滤波，获得滤波后的视电阻率曲线数据和其它参数的含义与(4)、(5)式相同。

4)重新选择一个频率段，按照步骤1)至3)分别计算出滤波前和滤波后各个测点两支曲线在该频段范围内视电阻率的算术或者几何平均值和

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{si}}^{\mathrm{aXY}}=\frac{\underset{j=\mathrm{nf}1}{\overset{\mathrm{nf}2}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{si}}^{\mathrm{XY}}\left(f_j\right)}{\mathrm{nf}2-\mathrm{nf}1+1},{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{si}}^{\mathrm{aYX}}=\frac{\underset{j=\mathrm{nf}1}{\overset{\mathrm{nf}2}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{si}}^{\mathrm{YX}}\left(f_j\right)}{\mathrm{nf}2-\mathrm{nf}1+1}---\left(7\right)$

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{fsi}}^{\mathrm{aXY}}=\frac{\underset{j=\mathrm{nf}1}{\overset{\mathrm{nf}2}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{fsi}}^{\mathrm{XY}}\left(f_j\right)}{\mathrm{nf}2-\mathrm{nf}1+1},{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{fsi}}^{\mathrm{aYX}}=\frac{\underset{j=\mathrm{nf}1}{\overset{\mathrm{nf}2}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{fsi}}^{\mathrm{YX}}\left(f_j\right)}{\mathrm{nf}2-\mathrm{nf}1+1}---\left(8\right)$

其中，nf1和nf2分别为选定的频点号，分别为第si个测点第j个频率f_j的XY和YX模式实测视电阻率值，分别为计算的滤波前XY和YX模式的视电阻率算术或者几何平均值，和分别为计算的滤波后XY和YX模式的视电阻率算术或者几何平均值。

5)按照以下公式求取各个测点两支曲线的保幅校正因子：

$k_{\mathrm{fi}}^{\mathrm{XY}}=\log {\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{si}}^{\mathrm{aXY}}-\log {\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{fsi}}^{\mathrm{aXY}},k_{\mathrm{fi}}^{\mathrm{YX}}=\log {\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{si}}^{\mathrm{aYX}}-\log {\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{fsi}}^{\mathrm{aYX}}---\left(9\right)$

其中，和分别为第i个测点的XY和YX曲线的保幅校正因子。

6)按照以下公式计算获得最终的保幅校正后两支曲线视电阻率数据和完成静校正；

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{psi}}^{\mathrm{XY}}=10**(\log {\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{si}}^{\mathrm{XY}}+k_{\mathrm{fi}}^{\mathrm{XY}}),{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{psi}}^{\mathrm{YX}}=10**(\log {\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{si}}^{\mathrm{YX}}+k_{\mathrm{fi}}^{\mathrm{YX}})---\left(10\right)$

其中，和就是最终的XY和YX曲线的保幅校正后视电阻率数据。

2.根据权利要求1所述的一种电磁数据的保幅静校正方法，其特征在于步骤1)所述的电磁数据包括大地电磁数据(MT)、音频大地电磁数据(AMT)、连续剖面法大地电磁数据(CEMP)。

3.根据权利要求1所述的一种电磁数据的保幅静校正方法，其特征在于步骤1)所述的平均包括算术平均和几何平均。

4.根据权利要求1所述的一种电磁数据的保幅静校正方法，其特征在于步骤3)所述的滤波包括二维中值滤波、二维空间滤波、三维中值滤波和三维空间滤波，

$F_4=\frac{(H\×T\×\mathrm{\ρ}\×\frac{9.8N}{\mathrm{kg}})\×\mathrm{\μ}}{1-\mathrm{\μ}}$

其中：μ是土体介质的泊松比。