[发明专利]一种基于相关性检测的远参考大地电磁阻抗计算方法

说明书

技术领域

本发明属于地球物理勘探领域，尤其是涉及一种基于相关性检测的远参考大地电磁阻抗计算方法。

背景技术

大地电磁测深法(MT)是在地面上一点或多点同时观测天然变化的、互为垂直的电磁场分量，用以探测地球内部的电性构造。由于其具有野外施工简便、探测深度大等优点，因此该方法在研究深部地质构造、矿产勘查、油气勘探等方面得到了广泛应用。然而在测量大地电磁数据时，常会受到噪声的干扰，而噪声来源主要有以下几个方面：(1)场源噪声。该类噪声包括雷电现象产生的舒曼谐振、太阳风等，舒曼谐振或者雷电活动距离小于远区条件时表现出非平面波场特征，太阳风和雷电活动信号频段不重合导致了大地电磁信号死频带。(2)地质噪声。由于测区内地质环境对大地电磁场以及地下介质导电性造成影响的因素称为地质噪声。地质噪声一般由浅部电性不均匀体和地形起伏、电极坑位置等引起。(3)人文噪声，即人类活动对电磁场所产生的噪声，来源于汽车、火车等现代交通工具，以及通讯所使用的雷达站、有线广播、无线电台、电话网等等，还有除此之外的各类电力电气设备。这些噪声对后续张量阻抗估算的准确性造成了严重影响。

远参考大地电磁方法是消除上述噪声中非相关噪声的有效方法，其思路是野外观测采用卫星同步技术对基站和参考站两个测点同步采集电磁数据，在进行张量阻抗估算时，利用所采集相同时间段的的全部资料进行远参考处理。这种处理方式利用不受非相关噪声干扰的参考站数据，并基于基站与参考站噪声的非相关性以修正本地测站的功率谱，从而得到修正之后的测深曲线，以得到张量阻挡的真实值。然而，上述结果是基于参考站不受噪声干扰，或者所受干扰与基站噪声不相关的情况作为假设的，但是由于工业社会发展，电磁干扰越来越严重，参考站一般都会受到较强烈的噪声干扰，这时，如果利用常规远参考处理，不仅不能得到正确的测深曲线，反而会使“飞点”增多；虽然常规远参考可以选择利用磁道或者电道进行远参考对比处理，但是由于电磁干扰一般不会单独存在于电道或者磁道，所以即便利用电道和磁道做处理，很多时候也不能得到正确的测深曲线；已有研究表明，即使远参考站所受噪声干扰与基站噪声不相关，但是当参考站或者基站所受到的干扰异常强烈时，利用常规远参考也不能得到较连续的测深曲线。采用现有方法依然会导致测深曲线“飞点”较多，畸变严重，影响阻抗估算的准确度，此外，这种畸变严重的测深曲线为后续数据反演和地质解释带来困难，甚至会得到错误的电性结构模型，直接影响了大地电磁测深法的勘探效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术的上述缺点，提供一种基于相关性检测的远参考大地电磁阻抗计算方法，该方法能够有效提高张量阻抗估算的准确性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于相关性检测的远参考大地电磁阻抗计算方法，包括以下步骤：

(1)分别采集并测量基站与参考站的电场和磁场，并对其进行滤波和放大转换，分别得到基站与参考站的电场数字信号和磁场数字信号，其中，在采集时需要保证基站与参考站采集数据的时间段和采样率的一致性；

(2)根据基站的电场数字信号和磁场数字信号形成基站的电场与磁场的互功率谱，并根据互功率谱计算基站的电磁场相干度当时，保留互功率谱中该电磁场相干度对应的电场和磁场的数据段，并对该数据段进行标记，得到基站电磁场不受非相关噪声干扰的数据段Segment_SSl，l为数据段编号，Coh_SSthr为预设基站电磁场相干度的阈值，其取值范围为0≤Coh_SSthr<1，定义如下：

其中，i、j表示x、y方向，n为独立观测的数据段段数，k为独立观测的数据段的序号，为E_i与H_j的互功率谱，为E_i的自功率谱，为H_j的自功率谱，E_i为i方向的电场强度，H_j为j方向的磁场强度，脚标中的S表示基站；

(3)根据参考站的电场数字信号和磁场数字信号形成参考站的电场与磁场的互功率谱，并根据互功率谱计算参考站的电磁场相干度当时，保留参考站的互功率谱中该电磁场相干度对应的电场和磁场的数据段并进行标记，得到参考站电磁场不受非相关噪声干扰的数据段Segment_RRm，m为数据段编号，Coh_RRthr为预设参考站电磁场相干度的阈值，其取值范围为0≤Coh_RRthr<1，定义如下：