[发明专利]基于地空分解策略的大地电磁正演方法及装置、存储介质

说明书

本发明公开了基于地空分解策略的大地电磁正演方法及装置、存储介质。该方法包括：包括：依据数字地形数据(DEM)来构建求解区域三维MT的地电几何模型；将地电几何模型离散为一系列四面体单元；获取基于地空分解策略的A‑Φ‑Ψ耦合势三维MT正演满足的积分弱解形式并对积分弱分解形式进行基于节点离散的转换得到稀疏线性方程组；加载入射场置于稀疏线性方程组的右端项并求解所述稀疏线性方程得到求解区域中四面体单元各个节点的矢量位A、标量位Φ，标量位Ψ；根据矢量位A、标量位Φ，标量位Ψ计算出观测点的参数。本发明不仅对开展大规模三维大地电磁法反演研究具有推动作用，对于促进学科发展，提升电磁法资料解释的学术水平具有重要现实意义与价值。

技术领域

本发明属于应用地球物理技术领域，具体涉及一种基于地空分解策略的大地电磁正演方法及装置、存储介质。

背景技术

大地电磁法(MT)是一种利用天然交变电磁场源来探测地球内部电性结构的一种地球物理勘探方法，被广泛应用于矿产资源勘查、油气与天然气资源勘探、地热资源勘探以及深部地质构造的探测等领域的研究，并取得了良好的应用效果。

目前，任意复杂的野外勘探环境会直接影响大地电磁法资料解释的准确度，如由平缓地区向复杂山区过渡的勘探区域；其次，大规模的三维数据集涌现使得现有的MT资料解释技术面临着内存消耗大等难题。除此之外，基于现有的三维MT正演求解公式在求解大尺度问题时，正演求解公式离散后得到的系统矩阵面临着条件数差的难题，严重影响了线性方程组求解效率。针对上述问题，要实现应用于深部矿产资源勘探、油气与天然气资源的勘探的大规模、任意复杂地形下的三维MT数据集的资料解释技术，快速、高精度的正演技术是其前提条件。因此，有必要寻找一种高精度、高效三维大地电磁法正演方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于地空分解策略的大地电磁正演方法，该技术是基于地空分解策略A-Φ-Ψ耦合势实现了三维MT自适应有限元正演，可以实现高效、高精度正演计算，该技术克服传统MT求解系统面临的条件数差、求解效率低以及精度差等难题，具有高效率、高精度以及高稳定性的能力，为实现大尺度三维大地电磁法实测数据反演解释提供了核心动力。

一方面，本发明提供的一种基于地空分解策略的大地电磁正演方法，包括如下步骤：

步骤1：依据数字地形数据(DEM)来构建求解区域三维MT的地电几何模型；

步骤2：将所述地电几何模型离散为一系列不重叠的四面体单元；

步骤3：获取基于地空分解策略的A-Φ-Ψ耦合势三维MT正演满足的积分弱解形式，并采用节点基函数和四面体单元的节点对所述积分弱分解形式进行基于节点离散的转换得到稀疏线性方程组，其中，A表示磁场矢量位、Φ表示电场标量位，Ψ表示磁场标量位，节点为离散四面体单元之间的连接枢纽；

步骤4：加载入射场置于稀疏线性方程组的右端项并求解所述稀疏线性方程得到求解区域中四面体单元各个节点的磁场矢量位A、电场标量位Φ，磁场标量位Ψ；其中，空气区域内节点的磁场矢量位A、电场标量位Φ为0，地下区域内节点的磁场标量位Ψ为0；

步骤5：根据所述磁场矢量位A、电场标量位Φ，磁场标量位Ψ计算出观测点的电场、磁场一个或多个参数的组合。

进一步优选，步骤3中所述积分弱解形式如下：

式中，V表示测试函数，E表示电场，B为磁场,Ω表示求解区域，表示求解区域的边界，Ω₀为空气空间区域,Ω₁为地下空间区域,Γ₀表示空气层的上顶面，Γ₁表示地下区域的下底面，Γ为地下区域和空气区域的分界面，n表示边界外法向量，dv、ds分别表示体积微分元和面积微分元，v表示体积、s表示面积，表示阻抗率，表示导纳率，μ为磁导率。

进一步优选，步骤3中所述稀疏线性方程组如下：