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大地电磁法是依赖于天然场源的频率域电磁勘探方法,大地电磁法的场源来自于高空,在一定的假设条件下,可以近似地看作在地球表面垂直入射的平面波。通过在地面观测相互正交垂直的电磁波场分量来获得地下介质的电性结构。该方法在深部地质结构勘探和矿产勘查方面得到广泛的应用。该方法的全过程包括野外数据资料的采集、数据资料的处理和数据资料的反演解释等部分,分析地下介质的电性结构以视电阻率曲线和阻抗相位曲线作为主要依据,获得准确的阻抗信息是取得良好的地质效果的前提。野外采集工作的环境的噪声会导致阻抗的畸变,致使阻抗不精确,影响解释的可靠性。因此数据资料的处理核心问题就是突出有效信号,压制噪声,获得可靠的阻抗。
传统的大地电磁阻抗响应函数估计采用传统的最小二乘算法(LS)或者加权最小二乘算法,这些方法假定信号的噪声呈高斯分布,噪声的方差与信号的能量无关且是相等的以及各分量间的噪声是不相关的。然而由于平面波的原因,噪声的方差与信号有相关系特征,响应函数残差并不满足高斯误差模型,同时阻抗估计的稳定性极易受到误差模型与统计模型的干扰。
本文在分析总结了国内外研究的基础上,分析了噪声对阻抗估计的影响和噪声的处理方法。本文介绍了基于有界影响(Bounded Influence)的Robust阻抗张量估计的方法原理,程序实现。同时论述了常规Robust估计方法的权值函数,尺度因子和损失函数的选择以及计算流程,重点论述了有界影响的Robust阻抗张量估计方法的权值函数、尺度因子和损失函数的选择以及计算流程。
时间序列是大地电磁法采集的原始数据,是后续数据处理和反演的基础。本文利用Lemi-417采集的时间序列数据进行阻抗估计,从时间序列出发,综合考虑残差均方根误差和Hat矩阵统计结果来选择尺度参数和权系数,并对比了利用传统最小二乘方法的估计结果,表明该方法具有更好的稳健性,抗干扰能力有一定程度的提高,对MT阻抗张量的估计有一定程度地改善。