[发明专利]一种大地电磁阻抗测量方法

说明书

技术领域

本发明属于地球物理勘探技术，具体涉及大地电磁勘测信号数据处理，是一种大地电磁阻抗测量方法。

背景技术

地球物理勘探大地电磁勘测的方法，通常是通过大地电磁(MT)电场或磁场传感器采集数据，输出的电场或磁场信号通过滤波和放大电路进入A/D转换电路输出数字信号，经滤波、抽样、增益改正等处理，输出MT信号计算大地电磁阻抗，并将计算结果用图形方式显示出来，用来反映勘探目标的情况。

要获得可靠的MT测量数据，MT阻抗计算是关键。由于MT法采用天然电磁场信号作为场源，MT法所测量的两个正交电场分量和磁场分量不可避免地受到各种干扰。在MT阻抗计算中，以磁场信号作为输入信号，以电场信号作为输出信号。MT阻抗计算相当于求取两个输入信号激励(正交磁场)两个输出信号响应(正交电场)时的传递函数。最早的阻抗计算方法是最小二乘法，该方法假设MT信号的噪音服从高斯分布。但上述假设在干扰较大的情况很难满足，飞点时时出现在MT测量结果中。针对上述情况，Sutarno和Vozoff于1991年提出了大地电磁阻抗的鲁棒(Robust)方法(D.Sutarno and K.Vozoff，Phase-smoothed robust M-estimation of magnetotelluricimpedance functions，Geophysics，v56，n12，p.1999-2007，1991)。Egbert和Livelybrooks后来进一步发展了鲁棒方法(Gary D.Egbert and Dean W.Livelybrooks，Single station magnetotelluric impedance estimation：Coherence weighting and the regression M-estimate，Geophysics，V61，n4，p964-970，1996.)。鲁棒方法有2个缺点：一、MT信号噪音服从高斯分布时，鲁棒方法计算结果不是最优的，是次优；二、计算量大，计算时间比最小二乘法多了数倍。另一方面，当干扰很大时，鲁棒方法也无能为力。因为鲁棒计算法要求所有测量数据中至少有50％以上的点不是飞点，才能获得比较可靠的测量结果。在上述情况下，对测量的MT信号进行滤波，就成了干扰很大时很有前途的一种数据处理方法。然而，MT信号是随机信号，在测量的整个频段上都以随机信号存在，用普通的滤波方法根本不可行。因为干扰和MT信号一样表现为随机信号。为了解决上述问题，Trad和Travassos于2000年提出用小波阀值滤波法压制MT磁信号中的干扰(Daniel 0.Trad and JandryM.Travassos，Wavelet filtering of magnetotelluric data，Geophysics，V65，n2，P482-491，2000.)。具体方法是用小波变换对MT信号进行多尺度分解后，对一个或多个尺度上的小波分解结果采用阀值滤波。上述方法也有三个缺点，一是MT测量中大干扰出现的概率很小，90％以上的测量数据用鲁棒估计法或最小二乘法处理就可以满足要求，在上述情况下采用小波压噪，不仅浪费计算时间，而且会滤掉有用信号。因为MT信号分布在整个测量频段上，无论采用何种方法滤波，都会对有用信号造成影响。二是确定阀值滤波的阀值没有可计算的依据，只是分成多个层次后通过人的经验来确定阀值大小，人为因素很大，在实践中应用存在困难。三是计算量大，是最小二乘法所需时间的数十倍。

另外，目前对MT数据质量判断依据是电场信号和磁场信号的相干度。

以磁场信号为输入信号，电场信号为输出信号，电场和磁场的相干度定义如下：