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如果某区域构造的表层存在一个不均匀体,其产生的畸变效应将会影响观测到的阻抗张量值,进而会获得不准确的视电阻率值和相位值,最终影响到资料的处理与解释。为了消除这一不均匀体的影响,往往对观测到的大地电磁阻抗张量进行分解,将畸变效应从围岩中分离出来,从而得到相对准确的地下地质构造。
本文从大地电磁基本理论出发,逐步阐述了畸变产生的原因及类型,阻抗张量中的旋转不变量,列出了各种经典分解法的数学公式和物理意义。准确的大地电磁数据的解释要求对数据中的内在的方向和维度的理解,并有效实施一个适当的方法来去除观测数据中浅层、小规模的电流散射的影响,以产生能代表区域结构的响应。Groom和Bailey提出的电流畸变分析方法已被广泛应用,该方法将大地电磁阻抗张量分解为确定和不确定两部分,并验证了电流畸变假设的有效性。在GB分解中,必须确定合适的频率无关的地形畸变参数,并在频率与频率,点与点相对独立的基础上通过拟合7个参数的方程来确定区域构造的走向。该方法的缺点就是十分费时并且迭代次数过多,因为每一个点每一个频率都必须单独计算。
本文在总结和归纳了传统GB分解法的优点与不足的基础上提出了一个改进的GB分解方法。在改进的GB分解方法中包含一个求全局最小值的序列二次规划(SQP)算法,来确定某个点集内最适合的电流畸变参数和一段频率内最合适的走向。该方法大大减少了计算所需的时间,提高了计算效率。在验证方面,本文通过一组3D/1D的模型和一组真实数据来说明该算法的可行性、准确性和有效性。