[发明专利]一种基于测线差分与主成分分析的航空电磁数据调平方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种航空电磁数据处理方法，特别涉及一种基于测线差分与主成分分析的航空电磁数据调平方法。

背景技术

时间域航空电磁法(ATEM)是一种以飞机为载体，基于电磁感应原理的地球物理探测方法，广泛用于地质填图、地下水普查及矿产勘查等方面，具有探测深度大、工作效率高等优点。航空电磁探测通常采用“S”型飞行方式，探测系统飞行高度和飞行方向在测线间的差异，环境温度变化导致的系统参数变化，使得测区存在沿测线呈条带状分布的调平误差(又称为窗帘效应)，严重影响数据质量。为了去除此类条带状误差，需要对航空电磁数据进行调平(leveling)。

中国专利CN105068131A公开了“一种航磁数据调平方法”。该方法沿测线方向和穿越测线方向对航空电磁数据进行总体平均经验模态分解，得到若干个子数据块，在子数据块中找出干扰子数据块并消除，将其余的子数据块相加得到调平后的航空电磁数据。该方法通过可视化操作找出调平误差，并未涉及沿切割线方向的航空电磁数据调平。

孙东明等(2010)和陈雄等(2011)对拟切割线数据求导，通过判断其突变点确定调平区域，结合滤波器，沿切割线方向实现数据调平。Huang(2008)通过预先设定测线调平误差函数，利用最小二乘拟合调平误差，沿测线方向实现数据调平。但是，至今仍未见结合调平误差在切割线方向和测线方向的数据特征的调平方法。

发明内容

本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于测线差分与主成分分析的航空电磁数据调平方法，解决了传统调平方法仅从测线方向或切割线方向进行数据调平，调平结果不完整的技术问题。

本发明调平方法首先沿测线方向对测区数据做测线差分，增强调平误差数据特征；其次，基于测区差分数据，沿切割线方向进行主成分分析，获取调平误差差分形式；最后，通过迭代求取各测线调平误差，得到调平结果。本方法不仅考虑了调平误差在切割线方向的变化性，而且结合了调平误差在测线方向的连续性，使整体调平过程更加的完整。

一种基于测线差分与主成分分析的航空电磁数据调平方法，包括以下步骤：

a、录入航空电磁数据；

b、选取基准测线，对数据进行测线差分；

c、选择拟切割线，构建拟切割线数据组；

d、对拟切割线数据组进行主成分分析；

e、选择低阶成分重构；

f、沿测线方向进行空间插值；

g、迭代求解各测线调平误差；

h、计算各测线调平结果；

i、输出数据调平结果并成图。

步骤a，所述录入航空电磁数据，是对数据进行预处理和网格化，得到测区平面数据，以其中一道数据为例，设测区有l条测线，测线包含m个测点，测区数据表示为D＝[d⁰,d¹,…,d^l]。

根据测区数据平面图，所述步骤b为从无调平误差的区域选取一条测线作为基准测线，设选择第r条测线作为基准测线，数据表示为d^r，

d^r＝[d₁,d₂,…,d_m]。(1)

以基准测线为中心，沿测线方向对测区各测线数据做测线差分，得到测区差分数据ΔD＝[Δd⁰,Δd¹,…,Δd^l],

所述步骤c为根据测区差分数据平面图中，大地模型在相邻测线间电性差异较小的区域分布式选择n条拟切割线，构建拟切割线数据组ΔD_tie。

所述步骤d为沿切割线方向对拟切割线数据组ΔD_tie进行主成分分析，首先，将数据ΔD_tie各拟切割线数据标准化，其协方差矩阵C_X的元素γ_pq为，

其中，和分别为拟切割线数据组ΔD_tie中第p和第q条拟切割线的第i个测点；和分别是拟切割线数据组ΔD_tie中第p和第q条拟切割线的均值；

对拟切割线数据组ΔD_tie的协方差矩阵C_X进行特征值分解，

C_X＝RΛR^T，(4)