一种改进的阻抗张量分解方法及其应用

论文摘要

由于近地表电性结构的非均匀性,会导致大地电磁阻抗张量产生畸变,为了描述地质体真实的电性结构特征,往往对大地电磁阻抗张量数据进行畸变分解,如果不对畸变的阻抗张量数据进行畸变消除,将会获得不正确的视电阻率和相位,影响后续的数据处理与解释。本文从大地电磁场的畸变效应入手,分析了三维／一维与三维／二维电性结构模型下阻抗张量畸变的特征,讨论了畸变分解理论的数学和物理含义,总结了常用的大地电磁阻抗张量分解方法,通过对GB分解方法实现的探讨及分析现有方法的不足,提出了一种改进的阻抗张量分解方法,并推导了该方法实现的计算公式,给出了方法实现的具体流程。在计算过程中首先采用广义逆矩阵算法进行求解,并比较了牛顿法与广义逆算法的性能。然后模型验证表明SWIFT旋转在存在畸变干扰时并不能有效地估计阻抗张量及构造的主轴方向及主阻抗值,但可作为本方法的初值估计。利用依格尔斯特征态分析对各向异性因子进行了初值估计。最后对改进的算法进行了模型验证与比较分析并对实测数据进行了处理。编制的程序代码是在数值计算软件Matlab下面实现的,简洁明了。最后将此方法应用到实际的高频与低频大地电磁资料处理中,获得了反映地下真实电性结构特征的区域阻抗张量等参数,对所求得的结果进行了对比分析,得到比较满意的结果。通过本文提出的方法获得的阻抗张量分解各种参数,可以定量分析各种畸变参数对区域阻抗张量产生的变化。若表征各向异性的畸变参数的变化,会使得走向主轴方向和倾向主轴方向发生被压缩或是被拉伸的变化；表征扭转和剪切的畸变参数正负值的变化,会使得阻抗张量发生顺时针或是逆时针的旋转。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的背景及意义
• 1.2 浅层不均匀体介质对大地电磁观测的影响
• 1.3 国内外阻抗张量分解技术研究现状
• 1.4 完成的工作和主要成果
• 1.4.1 论文主要的工作
• 1.4.2 主要成果
• 第二章 电磁场畸变及其响应函数的分解
• 2.1 电磁场畸变效应
• 2.1.1 电流效应及其畸变特征
• 2.1.2 感应效应及其畸变特征
• 2.2 3D/1D与3D/2D模型的畸变特征
• 2.3 阻抗张量的电、磁场畸变模型
• 2.4 大地电磁响应函数的旋转不变量
• 2.4.1 阻抗张量的旋转不变量
• 2.4.2 相位张量的旋转不变量
• 2.5 阻抗张量的分解方法
• 2.5.1 SWIFT分解
• 2.5.2 莫尔圆分解方法
• 2.5.3 Bahr分解方法
• 2.6 本章小结
• 第三章 改进的阻抗张量分解方法
• 3.1 阻抗张量GB分解方法
• 3.2 阻抗张量分解方法的改进
• 3.3 改进的阻抗张量分解方法的实现
• 3.3.1 参数θ的求解
• 3.3.2 参数s的求解
• 2D的求解'>3.3.3 参数e,t和阻抗张量Z_2D的求解
• 3.4 本章小结
• 第四章 模拟分析及应用
• 4.1 模型试验
• 4.2 阻抗张量分解在高频电磁探测中的应用
• 4.2.1 测线基本情况
• 4.2.2 结果分析
• 4.3 阻抗张量分解在低频电磁探测中的应用
• 4.3.1 测线基本情况
• 4.3.2 结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论和建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要研究成果