基于小波方法的CSAMT静态校正

发布时间：2017-04-28 12:07

  本文关键词：基于小波方法的CSAMT静态校正，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电磁测量技术泛指所有采用电磁原理来获取被测对象某些物理量参数的技术。可控源音频大地电磁法(Controlled Source Audio-frequency Magnetotelluric,简称CSAMT)作为一种电磁测量技术,在探测地下电性异常体方面得到广泛应用。CSAMT基于电磁感应原理,以接地导线作为发射源,发射不同频率的交流一次场,通过检测经大地感应后的二次场的水平方向的电场分量和垂直方向的磁场分量,进行地下异常体的识别。但是在CSAMT的实际应用过程中,存在一种十分严重的电磁干扰——静态效应:当有小规模局部导电不均匀体靠近地面表层时,电流流过不均匀体时会在其表面形成电荷累积效应,进而产生一个与外电流场成一定比例关系的附加电场,使得采集到的电场分量发生畸变,最终导致计算的卡尼亚视电阻率数据较正常情况有明显差异,从而对地下异常体的识别产生误导。为此,本文提出基于小波算法的CSAMT静态校正方法,该方法基于小波变换模极大值和阈值法实现CSAMT观测数据的静态校正。具体研究内容如下:1)将卡尼亚视电阻率数据进行二进离散小波分解,根据每一尺度的小波变换模极大值求取李氏指数,结合地下异常体与静态效应李氏指数的不同,根据计算所得的李氏指数的正负进行静态效应的辨别,为静态效应的压制奠定基础。2)基于小波多尺度分析原理,将卡尼亚视电阻率数据分解为近似部分(异常体为主体)与细节部分(静态效应为主体),即将异常体与静态效应进行一定程度上的分离。3)不同于以往利用小波方法进行静态校正时将小波分解后的所有细节部分设置为零,本文在每一尺度上对模极大值设置不同的阈值,然后再利用Mallat交替投影法进行信号重构,从而得到静态校正后的卡尼亚视电阻率数据。4)基于积分方程数值模拟算法,设计仿真模型,证明本文提出的基于小波变换模极大值和阈值法的CSAMT静态校正方法具有很强的可行性。同时利用实验数据证明本文方法的实用性和准确性。5)基于.NET组件和类型安全接口,本文利用C#与MATLAB混合编程设计CSAMT静态校正软件,该软件不仅包含本文提出的方法,还包含五点、中值、EMAP静态校正方法,便于使用者进行不同方法的选择和对比。
【关键词】：电磁测量技术 CSAMT 小波变换模极大值 阈值 Mallat交替投影法 积分方程数值模拟算法 混合编程
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P631.325
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-14
• 1.1 引言11
• 1.2 研究背景与意义11-12
• 1.3 国内外研究现状12-13
• 1.4 论文研究内容与结构13-14
• 第2章 CSAMT工作原理14-22
• 2.1 CSAMT基本探测原理14-16
• 2.2 CSAMT实际工作情况16-18
• 2.2.1 场源和测量方式16
• 2.2.2 CSAMT测量装置及实际工作布置16-17
• 2.2.3 卡尼亚视电阻率计算17-18
• 2.3 静态效应产生原理18-20
• 2.4 本章小结20-22
• 第3章 基于小波变换模极大值与阈值法的CSAMT静态校正22-39
• 3.1 小波变换基本理论22-24
• 3.2 静态效应识别24-28
• 3.2.1 小波变换模极大值24
• 3.2.2 信号奇异性与李氏指数24-25
• 3.2.3 利用小波变换模极大值求解李氏指数25-28
• 3.2.4 利用李氏指数判断静态效应28
• 3.3 静态效应分离28-34
• 3.3.1 二分频滤波器28-29
• 3.3.2 空间分解29
• 3.3.3 小波多尺度分析29-32
• 3.3.4 函数正交分解32-34
• 3.4 静态效应压制34-38
• 3.4.1 小波基和分解尺度的确定34
• 3.4.2 自适应阈值策略34-35
• 3.4.3 Mallat交替投影法重构卡尼亚视电阻率35-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第4章 仿真模型与实验验证39-51
• 4.1 仿真模型验证39-47
• 4.1.1 积分方程数值模拟算法39-43
• 4.1.2 仿真模型案例分析43-47
• 4.2 实验验证47-50
• 4.2.1 测区布置及数据采集情况47-48
• 4.2.2 实验采集数据处理48-50
• 4.3 本章小结50-51
• 第5章 基于C#与 MATLAB 混合编程的 CSAMT 静态校正51-60
• 5.1 线性CSAMT静态校正方法51-53
• 5.1.1 五点静态校正方法51-52
• 5.1.2 中值静态校正方法52-53
• 5.1.3 EMAP静态校正方法53
• 5.2 CSAMT静态校正软件设计53-56
• 5.2.1.NET组件实现C54
• 5.2.2 类型安全接口实现C54-55
• 5.2.3 界面设计55-56
• 5.3 软件测试56-59
• 5.4 本章小结59-60
• 第6章 全文总结与展望60-62
• 6.1 工作成果总结60-61
• 6.2 进一步工作建议61-62
• 参考文献62-66
• 作者简介及硕士期间学术成果66-67
• 致谢67-68

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