时域航空三维异常体电导率—深度参数识别方法研究

【摘要】众所周知，矿产资源是人类生存与发展的物质基础，我国煤炭、金属等矿产资源丰富，但是人均占有量较少。随着经济建设的快速发展，矿产资源储量愈发不足，部分老矿储量消耗殆尽，急需开采新矿，这对应用地球物理提出了新需求。近年来，时域航空电磁法在国内应用广泛，发展迅速，具有快速、经济、勘探深度大、解释精度高、分辨率高等优点，是矿产资源勘查的有效方法之一，尤其适用于我国老矿区周边寻找新矿以及深部找矿。随着时域航空电磁法的广泛的应用，航空电磁数据处理解释急需提高。时域航空电磁飞行测量数据量大，电阻率-深度成像计算时间长，以及三维反演比较困难，针对这些问题，本文在国家自然科学基金项目“基于全波形航空时域电磁探测的三维地质体识别技术研究”的支持下，本文进行了如下研究：1、采用时域有限差分法，对三维大地进行网格剖分，计算了时域航空回线源电磁响应的初始场和迭代场，确定了初始时间，实现了时域航空回线源电磁响应的数值计算。2、根据时域航空电磁响应探测飞行的实际参数，计算了多组异常体模型，建立了时域航空回线源三维异常体模型样本库，对三维异常体直立模型的剖面曲线进行分类，分为单峰、双峰和多峰的情况，借鉴MaximeClaprood的方法，提取了七个表示异常体特征的属性。3、采用时域航空三维异常体模型的样本数据，以异常体的电导率、深度为因变量，七个属性为自变量，建立电导率参数和深度参数的回归方程。对样本数据进行诊断，发现样本数据不存在离群值，但是存在缺省值，因此将缺省值剔除。从方差扩大因子、特征值、条件数和方差比例四个方面，进行多重共线性诊断，发现自变量之间存在多重共线性。由于多重共线性会导致回归方程不稳定，拟合效果比较差，因此，采用逐步回归法、岭回归法和主成分法，建立电导率和深度参数的回归方程，进而得到电导率、深度参数的最优回归方程。4、基于时域电磁场的基本理论，分析电导率和深度参数的回归方程，并将其与国外文献做对比，确定了电导率、深度参数回归方程选取的自变量的正确性。通过分析方程的模型精度和校验精度，选取主成分回归方程作为电导率参数的最优回归方程，而深度参数的逐步回归方程、岭回归方程和主成分回归方程效果都比较好。采用异常环等效实验检验电导率的最优回归方程，结果表明：室内沙槽实验中，圆形异常环的相对误差小于10.48%，方形异常环的相对误差小于15%；桐柏直升机飞行实验中，相对误差小于15.28%，认为电导率参数的最优回归方程是有效的。因此，采用多元线性回归法建立三维异常体电导率方程是完全可行的，是一种有效、准确、快速的识别方法，为野外航空电磁飞行测量时的海量数据异常快速检测和识别奠定了基础。
【作者】冯雪；
【导师】嵇艳鞠；
【作者基本信息】吉林大学，电工理论与新技术，2014，硕士
【关键词】时域航空电磁；三维；多元线性回归；电导率；深度；

【参考文献】
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