直升机吊舱姿态变化对电磁场测量的影响规律及其校正方法研究

在直升机航空电磁法中,吊舱的姿态变化(如摆动、倾斜、偏航等)会使磁偶极子相对正常飞行时在方向和位置上发生变化,使得接收线圈处的电磁响应产生误差.传统的基于重叠偶极模型的姿态校正方法只考虑了磁偶极子方向上的变化,而忽略了磁偶极子位置上的变化,因此校正效果受到了一定的限制.本文分析了五种不同电性参数的均匀半空间模型中线圈系在姿态变化前后的电磁响应比,进而提出了一种新的姿态校正方法,该方法综合考虑了磁偶极子方向和位置变化对姿态变化前后的电磁响应比的影响,并推导出总姿态变化电磁响应比与方向和位置单独变化时电磁响应比的乘积近似成固定比例关系.为了验证本文提出的总姿态校正方法,本文分别使用本方案及基于重叠偶极模型的姿态校正方法对五组具有代表性的合成数据进行了校正.对比结果表明,本文的总姿态校正方法较之重叠偶极姿态校正方法能较大地提高校正精度.

基于数字图像分割法的跨孔雷达走时层析成像

跨孔雷达走时层析成像主要利用雷达波的走时进行反演,走时提取的正确与否将直接影响到层析成像的效果。数字图像分割法基于凸集投影(POCS)方法,使用能量比彩色图像分割技术准确提取走时。数字图像分割法提取走时首先应用在折射地震波的数据处理中。笔者首次将数字图像分割法提取走时的方法应用到跨孔雷达走时层析成像中,使用迭代线性反演算法重建了雷达波速度场。反演过程中,使用最小二乘QR分解法(LSQR)求解线性方程组,利用弯曲射线追踪技术构建雅可比矩阵,走时的计算值则由多模板快速推进算法(MSFM)得到。为了验证数字图像分割法在走时层析成像中的效果,使用一组合成数据及一组实测数据分别对比了基于数字图像分割法和基于传统能量比法获得的层析成像反演结果。对比结果表明,使用数字图像分割法得到的层析成像结果更为精确,误差更小,能为判断地下雷达波速度场提供更为有力的帮助。

基于HAFMM的无射线追踪跨孔雷达走时层析成像

本文使用最小二乘线性迭代反演方法对跨孔雷达直达波初至时数据进行反演,每次迭代过程中,用有限差分法求解走时程函方程,并用高精度快速推进方法(HAFMM)进行波前扩展,通过追踪波前避免了进行射线追踪.为了验证该方案,我们对三组合成数据进行了测试,分析了单位矩阵算子、一阶差分算子和拉普拉斯算子等三种不同模型参数加权算子对模型的约束和平滑效果;讨论了FMM和HAFMM对反演精度的影响;测试了LSQR,GMRES和BICGSTAB等三种矩阵反演算法的反演效果.此外,我们还对一组野外实测数据进行了反演,对比了基于本方案以及基于平直射线追踪和弯曲射线追踪的走时层析成像反演效果.对比分析结果表明,使用拉普拉斯算子和HAFMM进行反演能较好地进行目标体重建,而三种矩阵反演方法对反演效果的影响差别不大;并且通过对波前等时线图的分析可以定性地判断异常体的性质和位置;而在对实测数据目标体的重建上,本方案能达到甚至优于弯曲射线算法的重建效果.

时间域有限差分法在钻孔雷达探测金属矿中的应用

钻孔雷达相比传统的地球物理方法具有更大的探测范围,可得到更多的地层信息。在地质雷达正演模拟的方法中,时域有限差分法能提高探测的效果和解释的准确性。将两者相结合,通过单孔反射测量对金属矿进行数值模拟及对结果进行分析,说明了单孔反射测量不仅可以确定矿体的位置,而且对矿体形态也具有很好的识别性。

动态电位法技术在注水油田监测中的应用

地层介质电阻率的不同会影响地表电位场的分布,因此,可以通过地表异常电位反演出油水同层储层的电阻率分布。采用动态监测技术对地表电位进行测量,将电阻率较高的水泥胶结包围的金属套管看做供电源,消除受供电点与测量电极附近电阻率的影响,并对采集数据进行电流归一化处理、远电极和参考电极空间校正,在任意复杂的地电断面下利用拟线性近似方法对异常观测电位数据进行反演,推算出电阻率值,得到不同时段的注水储层电阻率分布图,从而直观地推断出含油区域,以实现对注水油田的动态监测。测试数据处理结果表明,测试得到的井位与实际的注水井井位非常吻合。

某建筑场区磁法探测与安全性评价

采用磁法探测未爆炸炮弹具有快速、定位准确和成本低廉的优势,对国家经济建设和保障人民生命财产安全亦具有重大意义。本文介绍了对某建筑场区应用磁法对地下掩埋炮弹进行探测、数据处理的方法,对掩埋炮弹定位,并进行了开挖验证。

一种新的基于多模板快速推进算法和最速下降法的射线追踪方法

本文提出了一种新的射线追踪方法,该方法将射线追踪分为两个过程:首先使用多模板快速推进算法(MSFM)从源点开始计算已知速度场各网格节点的波前传播时间;然后使用最速下降方法从接收点开始向源点沿旅行时梯度最快下降方向追踪射线路径。与传统的快速推进方法(FMM)及其改进算法相比,多模板快速推进算法(MSFM)使用两个模板计算邻点旅行时,同时考虑了水平、垂直及对角线方向上的信息,能大大提高旅行时的计算精度和计算效率。为了验证新射线追踪方法的计算精度和计算效率,本文对两个速度模型进行了数值模拟,并将模拟结果与基于FMM和高精度快速推进方法(HAFMM)的最速下降射线追踪方法计算结果进行对比。对比结果表明,本文方法是一种有效的射线追踪方法,并且在计算精度和计算效率上都优于基于FMM和HAFMM的射线追踪方法。