[发明专利]一种带垂直磁场参考道的城市人工源电磁勘探方法及系统

说明书

本发明涉及地球物理电磁勘探技术领域，提供了一种带垂直磁场参考道的城市人工源电磁勘探方法。包括：获取同一观测点的观测信号和噪声参考道信号，其中，所述观测信号为电场水平分量或磁场水平分量，所述噪声参考道信号为磁场垂直分量；获取观测信号和噪声参考道信号的时频谱，并进行相似性比对，筛选相似时频单元；对相似时频单元中的噪声参考道信号进行统计分析，确定噪声能量高于设定阈值的时频单元，剔除所述观测信号中相应位置的时频单元，并重构观测信号的时域信号；基于最小二乘反演去噪方法，对观测信号进行信噪分离。本发明中噪声参考道的观测不受周围环境影响，实施方便，且能够实现有效的信噪分离。

技术领域

本发明涉及地球物理电磁勘探技术领域，具体涉及一种带垂直磁场参考道的城市人工源电磁勘探方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

在进行人工源电磁法探测时，随着采用的场源和观测分量的不同，以及解决实际问题所要达到的精确程度的要求不同，往往差别很大。

城市复杂环境下，由于城市探测深度往往不深，一般在埋深500m以浅，但覆盖的探测范围比较大，分辨率要求相对深部找矿较高。针对较大的探测范围，采用多个场源，不同场源探测结果进行拼接时，由于多种效应的存在，往往效果不佳，因此，可以通过选择合适的收发距，利用一个场源实现测区的全覆盖。另外，在城市强干扰环境下，较短的采集时长、强大的电磁干扰会对电磁信号质量造成较大影响。电磁场不同分量受干扰情况及抗干扰能量也不相同，在城市强干扰环境下，相比磁场，电场的抗干扰能力更好。因此，可以采用单一场源，将观测区域尽量布置在人工源的“远区”进行测量，采用单分量电场——电场水平分量(E_x)进行长时间采集的观测方式，为野外观测提供便利。

但是，经分析发现，随着观测时间的增加，数据信噪比也会增加，如果采用单分量电场进行长时间采集，再辅以基于E_x-E_min噪声参考道的去噪方法，即计算观测电场为零(此时电场值记为E_min)时观测方向所对应角度偏转，利用最小磁场与最小电场正交的特性，沿E_min观测方向的垂直方向布设磁棒，采集磁场信号，作为噪声参考道(参见CN112083508B)，的确可能获得高信噪比的电磁数据。但随着研究的深入，在城市复杂环境下受周围场地的限制，尤其当设计极距过大时，无法通过旋转的测量角度布置观测装置。

发明内容

本发明提出一种基于噪声参考道的城市人工源电磁勘探方法及系统，在“远区”进行观测时，在观测点处同时采集磁场垂直分量H_z作为噪声参考道，根据H_z中几乎不包含来自人工源的电磁信号的特点，通过分析其特征，将去噪问题转化为噪声求解问题，进而实现有效的信噪分离，提高数据信噪比，同时，噪声参考道的观测不受周围环境影响。

为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

一种带垂直磁场参考道的城市人工源电磁勘探方法，包括以下步骤：

获取同一观测点的观测信号和噪声参考道信号，其中，所述观测信号为电场水平分量或磁场水平分量，所述噪声参考道信号为磁场垂直分量；

获取观测信号和噪声参考道信号的时频谱，并进行相似性比对，筛选相似时频单元；

对相似时频单元中的噪声参考道信号进行统计分析，确定噪声能量高于设定阈值的时频单元，剔除所述观测信号中相应位置的时频单元，重构获得新的时域信号；

对所述新的时域信号，基于最小二乘反演去噪方法进行信噪分离。

进一步地，获取观测信号后，若所述观测信号为电场水平分量，还进行预处理：