[发明专利]一种足迹引导的高效航空电磁法数值模拟方法

权利要求书

1.一种足迹引导的高效航空电磁法数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S100：使用均匀网格剖分航空电磁法探测区域；

步骤S200：计算所使用航空电磁法观测装置的足迹区域在x、y、z三个方向的延伸尺度；

所述足迹区域在x与y方向网格数量相等，z方向网格数量在x或y网格数量的1/4至1/2之间，网格具体数量由均匀半空间模型测点电磁场解析解与数值解比率决定；

步骤S300：使用截断边界矢量有限元法将第一个测站对应的足迹作为异常体，计算足迹内存在的散射电流，并将计算过程中产生的格林函数进行存储备用；

所述格林函数在使用截断边界矢量有限元时产生，是用来计算足迹内离散单元散射电流在截断边界矢量有限元法计算边界产生的电磁场；

步骤S400：使用第一测站足迹内离散单元散射电流计算测点电磁场响应，并对计算过程中产生的格林函数进行存储备用；

所述格林函数用来计算足迹内离散单元散射电流在测站观测点产生的电磁场；

步骤S500：对后续测站重复使用第一测站在S300与S400步骤所存储的格林函数，先按照S300计算测站足迹内存在的散射电流，再按照S400计算站足迹内离散单元散射电流在测点电磁场。

2.根据权利要求1所述的一种足迹引导的高效航空电磁法数值模拟方法，其特征在于，所述步骤S100中网格为规则六面体网格。

3.根据权利要求1所述的一种足迹引导的高效航空电磁法数值模拟方法，其特征在于，步骤S200中：要求足迹区域以发射源在地表投影为中心，按4:4:1比例逐步增加x、y、z方向的网格数量，直到足迹内散射电流在测点产生的电磁场与测点解析解误差不超过5％。

4.根据权利要求3所述的一种足迹引导的高效航空电磁法数值模拟方法，其特征在于，所述步骤S200具体是：

步骤S210：计算航空电磁发射源在接收点产生的二次电磁场解析解；计算航空电磁装置发射源正下方均匀半空间地下A区域的激发电流，并计算区域内激发电流在航空电磁测量装置产生的二次场数值解；此处A区域为400×400×100m³的区域；

步骤S220：计算得到的二次磁场数值解与得到的二次磁场解析解的相对误差；

步骤S230：相对误差大小判断，若磁场实部与虚部相对误差均不超过5％，则步骤S210中的A区域体积定义为该航空电磁装置足迹；

若磁场实部与虚部相对误差均超过5％，则按照4:4:1比例扩展重新定义S210中A区域并计算区域内的激发电流和区域内激发电流在航空电磁测量装置产生的二次场数值解，返回步骤S220。

5.根据权利要求4所述的一种足迹引导的高效航空电磁法数值模拟方法，其特征在于，步骤S300中不论测站下方异常电导率规模，只需要将足迹区域作为计算目标区域，使用截断边界矢量有限元法计算足迹内存在的散射电流。

6.根据权利要求4所述的一种足迹引导的高效航空电磁法数值模拟方法，其特征在于，所述步骤S300中截断边界矢量有限元法的使用包括以下步骤：

步骤S310：将计算区域定义为足迹及其一个单元厚度包裹层，电场定义在计算区域剖分单元棱边中心点，使用矢量有限元理论建立电场所满足的待求解方程组；

步骤S320：计算格林函数联系足迹内单元中心电流与计算区域边界电场，将格林函数排列为矩阵形式，行数为计算区域边界棱边数，列数为足迹区域内部单元棱边数；

步骤S330：将步骤S320关系方程组系数矩阵存储备用；

步骤S340：形成计算区域边界棱边中心电场由足迹内部单元棱边中心电场关系式方程组；

步骤S350：将步骤S310中计算区域边界电场使用步骤S320表达式替换，形成截断边界矢量有限元法控制方程组；

步骤S360：求解方程组，得到足迹内单元棱边中心电场值，使用线性插值得到单元中心散射电流。