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应用地球物理  2020, Vol. 17 Issue (3): 361-376    DOI: 10.1007/s11770-020-0826-6
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一种基于时频转换的瞬变电磁数据三维反演方法*
杨云见1,2,王绪本♦,1,刘雪军2,米晓利2,毛立峰1
1.成都理工大学地球物理学院,成都 610059;
2.东方地球物理公司,涿州 072750
A three-dimensional transient electromagnetic data inversion method based on a time– frequency transformation*
Yang Yun-Jian 1,2, Wang Xu-Ben 1, Liu Xue-Jun 2, Mi Xiao-Li 2, and Mao Lifeng 1
1. College of Geophysics, Chengdu University of Technology, Chengdu, Sichuan 610059, China
2. BGP Inc., Zhuozhou 072750, China
 全文: PDF (2045 KB)   HTML ( KB)   输出: BibTeX | EndNote (RIS)      背景资料
摘要 针对时间域瞬变电磁三维反演计算量大、效率低的问题,本文讨论并实现了一种基于时频转换的瞬变电磁数据三维反演方法。基于数字滤波法将正弦变换写为矩阵形式,采用光滑约束的最小二乘法将瞬变电磁数据转换为频率域虚分量,从而将瞬变电磁反演问题转换到频率域内求解。频率域三维正演采用矢量有限元法,反演采用L-BFGS 拟牛顿方法,并采用重启调整正则化因子的策略。模型正演合成数据验证结果表明:本文所实现的时频转换方法计算精度高、稳定性好;基于转换虚分量的频率域三维反演迭代稳定,模型恢复效果好,并且计算效率较高。
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关键词瞬变电磁   数字滤波   时频转换   三维电磁正演   三维电磁反演     
Abstract: Herein, a three-dimensional (3D) inversion method in the frequency domain based on a time–frequency transformation was developed to improve the efficiency of the 3D inversion of transient electromagnetic (TEM) data. The Fourier transform related to the electromagnetic response in the frequency and time domains becomes a sine or cosine transform under the excitation of downward-step current. We established a transformation matrix based on the digital filtering calculation for the sine transform, and then the frequency domain projection of the TEM data was determined from the linear transformation system using the smoothing constrained least squares inversion method, in which only the imaginary part was used to maintain the TEM data transformation equivalence in the bidirectional projection. Thus, the time-domain TEM inversion problem was indirectly and effectively solved in the frequency domain. In the 3D inversion of the transformed frequency-domain data, the limited-memory Broyden–Fletcher–Goldfarb–Shannoquasi–Newton (L-BFGS) method was used and modifi ed with a restart strategy to adjust the regularization parameter when the algorithm tended to a local minimum. Synthetic data tests showed that our domain transformation method can stably project the TEM data into the frequency domain with very high accuracy; furthermore, the 3D inversion of the transformed frequency-domain data is stable, can be used to recover the real resistivity model with an acceptable efficiency.
Key wordsTransient electromagnetic method   TEM, digital filtering   time–frequency transformation   3D EM forward   3D EM inversion   
收稿日期: 2019-12-17;
基金资助:

本研究项目由国家重点研发计划子课题(编号:2016YFC060110403)资助。

通讯作者: 王绪本(wxb@cdut.edu.cn)     E-mail: wxb@cdut.edu.cn
作者简介: 杨云见高级工程师,1975 年生;1997 年毕业于中国地质大学(汉)应用地球物理专业,获学士学位,2006 年毕业于成都理工大学地球物理学专业,获硕士学位;现就职于东方地球物理公司,从事电法勘探研究与应用。
引用本文:   
. 一种基于时频转换的瞬变电磁数据三维反演方法*[J]. 应用地球物理, 2020, 17(3): 361-376.
. A three-dimensional transient electromagnetic data inversion method based on a time– frequency transformation*[J]. APPLIED GEOPHYSICS, 2020, 17(3): 361-376.
 
没有本文参考文献
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