[发明专利]一种基于站间传递函数的大地电磁噪声压制方法

说明书

本发明专利提供一种基于站间传递函数的大地电磁噪声压制方法，该方法通过估算同步测点之间电磁场的传递函数，合成本地测点时间序列信号，从而去除噪声，其实现步骤为：1.对多个大地电磁测点时间序列数据进行同步；2.估算站间电磁场之间的传递函数；3.利用参考测点数据和站间传递函数，合成本地测点的时间序列信号；4.识别本地测点噪声所在的位置；5.用合成信号替换噪声，得到去噪后的新数据。通过上述实现步骤，本发明可以有效压制强相关噪声，抑制飞点，减小估计误差。

技术领域

本发明属于大地电磁测深方法的数据处理领域，涉及一种基于站间传递函数的大地电磁噪声压制方法，该方法通过利用多个同步大地电磁测点，处理测点间电磁场的传递函数关系，达到压制大地电磁测深数据噪声的目的。

背景技术

大地电磁测深是一种天然场源的地球物理勘探方法，具有野外施工方便、探测深度大、不受高阻层屏蔽等优点，为研究深部流体分布、板块构造和大陆动力学等科学问题，提供了重要的地球物理依据。天然电磁场信号幅值微弱、频带宽，极易受到噪声干扰，如矿区资源开采产生很强的相关噪声，导致测点即使偏离干扰源十几公里也无法获得较好的数据，造成重要地质构造区域深部物质电性资料的缺失。另外人文噪声成分非常复杂，先验信息少，各地区也有差异，加之大大电磁信号场源也比较复杂，两者耦合在一起，很难精确分离。目前大地电磁噪声压制方法主要有最小二乘法、Robust估计、远参考、小波变换和希尔伯特-黄变换等去噪方法。最小二乘法可以压制高斯随机噪声，但少数飞点也会导致估算值偏离真值，无法压制相关噪声。远参考方法利用参考点信号与本地点信号相关的特点，压制不相关噪声，远参考的处理效果依赖于参考点与本地点信号和噪声的相关性，实际中很难选择合适的参考距离，以保证测点之间信号相关的同时尽可能地远离噪声。小波变换和希尔伯特-黄变换可以抑制随机噪声和局部相关噪声。以上去噪方法的缺点在于难以压制强相关噪声和电场噪声，导致阻抗在某个频段甚至整个频带具有明显的近场源效应、飞点数量多、误差大。

发明内容

针对目前现有大地电磁去噪方法的缺陷，本发明提供一种基于站间阻抗的大地电磁噪声压制方法，避免本地点相关噪声对阻抗估算的影响，压制飞点、减少误差，提高大地电磁的数据质量。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种基于站间阻抗的大地电磁噪声压制方法，包括如下步骤：

1)对多个大地电磁测点时间序列数据进行同步；

2)估算站间电磁场之间的传递函数；

3)利用参考测点数据和步骤2)的站间传递函数，合成本地测点的时间序列信号，称为合成信号；

4)识别本地测点噪声所在的位置；

5)用步骤3)中的合成信号替换步骤4)中的噪声，得到去噪后的新数据。

在上述技术方案中，进一步，步骤2)中估算站间电磁场之间的传递函数，站间传递函数包括拟阻抗、水平电场传递函数、水平磁场传递函数和拟倾子，拟阻抗表示本地测点水平电场与参考测点水平磁场之间的传递函数，水平电场传递函数表示本地测点水平电场与参考测点水平电场之间的传递函数，水平磁场传递函数表示本地测点水平磁场与参考测点水平磁场之间的传递函数，拟倾子表示本地垂直磁场与参考测点水平磁场之间的传递函数。站间传递函数的估算方法包括最小二乘法、Robust估计和远参考方法等常用估算本地测点阻抗张量的方法；若存在两个同步测点，优选Robust估计，以压制非高斯噪声；若存在三个以上同步测点，优选远参考方法，压制相关噪声。

步骤3)对步骤1)中的同步参考测点时间序列数据进行快速傅里叶变换，得到参考测点水平电场和磁场的频谱，再结合站间传递函数，采用公式(1)或公式(2)计算得到本地测点水平电场的频谱，采用公式(3)或(4)得到本地测点水平磁场的频谱，采用公式(5)得到本地测点垂直磁场的频谱，最后对本地测点电场频谱和磁场频谱分别进行傅里叶反变换，得到本地测点电场和磁场的时间序列，称为合成信号。