混场源阵列电磁数据处理方法研究

A new electromagnetic prospecting data processing method is proposed in order to improve the data processing quality under the condition of hybrid source input. Natural sources, controlled man-made sources and unknown cultural sources are considered to incidence to earth simultaneously, constitute a space-time array input. Multi-stations are carried out to simultaneously observe the total responses of all the inputs on the earth's surface, constitute a space-time array output. With the condition of linear time invariant system, a space-time array matrix equation is deduced to represent the system responses. By solving the space-time array equation with different combination of hybrid sources and various observation noise, the solution of the system responses can be obtained for all the observation channels corresponding to each sources, so as to separate the responses of different sources and suppress input and output noise. Then the interpretation parameters such as impedance tensors, apparent resistivities and phases corresponding to different sources can be estimated from the system responses. On this basis, a practical data processing program will be developed. Simulation and measured data examples will be applied to demonstrate the validity of the method and discussing its scope of application. A new scheme will be established for synchronous data acquisition and processing of audio magnetotelluric method (AMT) and controlled source AMT method (CSAMT).

项目拟提出一套人工源和天然源同时存在时的电磁法数据处理方法，实现混场源条件下的系统响应计算与分离，提高电磁法抗干扰能力和效率，具有重要的理论意义和应用价值。假设输入端同时存在天然电磁场源、可控人工场源以及不可控人文场源，输出端同步记录多站多时窗观测数据。由系统的线性时不变性，推导出混场源条件下系统响应的时空阵列方程组。通过求解不同场源及信噪比条件下的时空阵列方程组，可一次性获得所有同步测道对各个场源独立激励时的响应，从而实现不同场源信号的分离，压制强相关噪声，并分别求取出大地电磁法及可控源电磁法的各种解释参数。在此基础上，开发实用化的处理软件，开展仿真数据及实测数据处理，论证方法的有效性，讨论其适用范围，形成一套音频大地电磁法和人工源频率域电磁法同步数据采集和处理的技术方案。

常规频率域电磁法往往难以压制输入端相关噪声，同时输出端单站处理方式已难以满足阵列观测数据处理的需求，混场源电磁勘探是突破瓶颈的有效途径。本项目开发了一种天然场源和可控源同时激励的混场源阵列电磁数据处理方法，实现了混场源条件下的电磁响应计算与分离，提高了数据处理质量。项目的主要内容和成果包括： .（1）总结了含噪电磁场数据的时间域、频率域及空间分布特征；依据长江中下游地区的干扰源调查及大量实测数据，通过对比不同条件、多种类型的电磁场数据，归纳了强干扰区电磁噪声源的主要类型，分析了天然电磁场的频域分布规律，讨论了人文噪声源及含噪电磁场数据的时频域及空间分布特征。.（2）提出了一种混场源阵列电磁勘探数据处理模型；构建了多输入-多输出电磁勘探系统，推导了输出和输入的数学关系，探讨了该模型在不同条件下的求解方案，奠定了混场源阵列电磁数据处理的理论基础。.（3）提出了一种混场源阵列电磁勘探数据处理方法；通过分别构建不同场成分占优的观测数据集提取场源极化参数，实现了不同场成分响应的分离；设计了混场源阵列电磁勘探的施工方案，完善了数据处理算法，编制了相应的程序，利用模拟与实测数据论证了方法的有效性，讨论了其适用范围。.（4）提出了一种多参考站阵列数据处理新技术；通过构建天然场占优的参考数据阵列提取天然场源极化参数；进行结合阵列数据处理手段提高目标张量阻抗的估计精度，利用实测数据论证了方法的有效性。