基于电导率加权平均法的频率域航空电磁三维谱元正演模拟研究

三维电磁正演算法的精确性和有效性对于实测电磁数据的反演和解释至关重要。近年来,谱元法逐渐被应用于三维电磁正演中,其中基于规则/形变六面体网格的谱元法在航空电磁正演模拟中的效果已得到了验证。然而,常规谱元法在处理每个离散单元时,通常赋予其单一的物理属性,导致在模拟复杂模型时仍需采用精细网格以满足模型离散需求,对复杂模型的适用性存在不足。鉴于谱元法基函数的高阶性,提出了一种基于电导率体积加权平均的谱元法。该方法将物理模型离散化与数值网格离散化相分离,实现了对单元内物理属性变化的精细描述,同时避免了正演方程未知数数量的增加。以频率域航空电磁三维正演为例,对改进的谱元法的精度与效率进行了分析。数值算例结果表明,改进的谱元正演算法能够在保证不低于常规正演算法精度的前提下,减少所需的自由度,从而提高计算效率。

线圈参数及地形因素对航空瞬变电磁的影响

为了解决复杂地质条件下的浅层勘探问题,基于有限元法对航空瞬变电磁进行三维正演模拟,采用中心回线观测方式来研究磁场Hz的响应特征。首先验证了均匀半空间和层状地层响应精度,模拟表明,数值解与解析解在0.1 s前误差基本维持在5%以内,可以有效地进行正演模拟。然后讨论了发射线圈参数(高度、半径、电流、匝数)对磁场Hz分量的影响,结果表明,场值与发射线圈半径、电流、匝数成正比,不同发射线圈高度只是影响了早期响应,到晚期磁场Hz分量均趋向同一值;由于瞬变电磁对低阻异常反应更为灵敏,研究了埋有低阻异常体的起伏地形条件对Hz场值的影响,得出了有价值的结论。

基于多频电磁法水下目标体探测能力分析

海洋资源对国家长足发展至关重要,如何完善海洋资源普查已经成为各国关注焦点.水下目标体的精准探测已成为地球物理领域研究的热点问题.电磁勘探方法以电阻率差异为基础,可以有效提取与识别水下高阻或高导目标体,是海洋地球物理探测的关键技术之一.航空电磁法由于采用机载平台可快速完成海域区数据采集,在海域资源普查、环境监测等方面得到广泛应用.然而,海洋环境复杂多变,基于一维海—地地电模型的正演模拟与反演解释技术难以对三维复杂地电结构进行刻画,严重阻碍了机载平台的多频电磁数据的精细化解释.本文采用六面体网格谱元法进行海-地电模型高精度多频航空电磁三维正演.并对水下目标开展频率域电磁探测数值模拟分析,总结不同条件下频率域电磁场传播规律,探究多频电磁系统对水下目标体的识别能力,为多频电磁系统在低空海域高导目标体有效探测提供理论参考.