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应用地球物理  2019, Vol. 16 Issue (2): 161-172    DOI: 10.1007/s11770-019-0760-7
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基于SVM-CEEMDWT 的大地电磁信噪分离方法*
李晋,蔡锦,汤井田,李广,张贤,徐志敏
1.湖南师范大学智能计算与语言信息处理湖南省重点实验室,信息科学与工程学院,长沙 410081;
2.中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室,地球科学与信息物理学院,长沙 410083;
3.东华理工大学核资源与环境国家重点实验室培育基地,南昌 330013
Magnetotelluric signal-noise separation method based on SVM–CEEMDWT
Li Jin, Cai Jin, Tang Jing-Tian, Li Guang, Zhang Xian, and Xu Zhi-Min
1.Hunan Provincial Key Laboratory of Intelligent Computing and Language Information Processing, College of Information Science and Engineering, Hunan Normal University, Changsha 410081, China.
2.School of Geosciences and Info-Physics, Key Laboratory of Metallogenic Prediction of Non-Ferrous Metals and Geological Environment Monitor, Ministry of Education, Central South University, Changsha 410083, China.
3.State Key Laboratory Breeding Base of Nuclear Resources and Environment, East China University of Technology, Nanchang 330013, China.
 全文: PDF (1467 KB)   HTML ( KB)   输出: BibTeX | EndNote (RIS)      背景资料
摘要 为了精细保留大地电磁低频段的有用信号,避免现有技术整体处理时损失低频有用信息,提出基于SVM-CEEMDWT 的大地电磁信噪分离方法。首先,提取大地电磁数据的近似熵、模糊熵、样本熵和LZ(Lempel-Ziv)复杂度进行分析。然后,将这4 类鲁棒性的特征参数作为支持向量机(Support vector machine, SVM)的输入,对样本库进行训练得到信噪辨识数学模型。最后,对实测大地电磁数据进行信噪辨识,并仅对甄别为强干扰的时间序列结合互补集合经验模态分解(Complementary ensemble empirical mode decomposition, CEEMD)和小波阈值法(Wavelet threshold, WT)进行噪声压制。实验结果表明,基于鲁棒性特征参数的SVM 在噪声压制前能较好地区分信号和强干扰的时间段;与CEEMDWT( Complementary ensemble empirical mode decomposition wavelet threshold,CEEMDWT)整体处理相比,所提方法保留了更多的低频缓变化信息,视电阻率曲线更为光滑、连续,其结果更为真实地反映了测点本身所固有的电性结构信息。
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关键词SVM-CEEMDWT   大地电磁   信噪分离   大地电磁数据处理     
Abstract: To better retain useful weak low-frequency magnetotelluric (MT) signals with strong interference during MT data processing, we propose a SVM–CEEMDWT based MT data signal-noise separation method, which extracts the weak MT signal affected by strong interference. First, the approximate entropy, fuzzy entropy, sample entropy, and Lempel–Ziv (LZ) complexity are extracted from the magnetotelluric data. Then, four robust parameters are used as the inputs to the support vector machine (SVM) to train the sample library and build a model based on the different complexity of signals. Based on this model, we can only consider time series with strong interference when using the complementary ensemble empirical mode decomposition (CEEMD) and wavelet threshold (WT) for noise suppression. Simulation results suggest that the SVM based on the robust parameters can distinguish the time periods with strong interference well before noise suppression. Compared with the CEEMDWT, the proposed SVM–CEEMDWT method retains more low-frequency low-variability information, and the apparent resistivity curve is smoother and more continuous. Moreover, the results better reflect the deep electrical structure in the field.
Key wordsSVM–CEEMDWT   magnetotelluric   signal-noise separation   MT data processing   
收稿日期: 2018-09-25;
基金资助:

本研究由国家重点研发计划“深地资源勘查开采”重点专项(编号:2018YFC0603202),国家自然科学基金(编号:41404111),湖南省自然科学基金(编号:2018JJ2258)和湖南省科技计划(编号:2018TP1018)联合资助。

通讯作者: 李晋 (Email:geologylj@163.com)     E-mail: Email: geologylj@163.com
作者简介: 李晋,博士,副教授。分别于2003 年和2006 年在湖南师范大学获得学士学位和硕士学位,2012 年在中南大学获得地球探测与信息技术博士学位。主要从事强干扰区大地电磁噪声压制及信噪辨识研究。Email:geologylj@163.com
引用本文:   
. 基于SVM-CEEMDWT 的大地电磁信噪分离方法*[J]. 应用地球物理, 2019, 16(2): 161-172.
. Magnetotelluric signal-noise separation method based on SVM–CEEMDWT[J]. APPLIED GEOPHYSICS, 2019, 16(2): 161-172.
 
没有本文参考文献
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