基于反演方法的电磁成像技术研究
磁法资料二维自动反演方法研究
本文设置了一个基础正演模型。将地下网格 40*20个网格单元，单元大小为50*50m假设地下 截面为矩形的板状体走向为南北走向，其截面大 小为400*400m,沿走向无限延伸，观测剖面沿东 西方向，长2000m。共采集41个数据点矩形柱体 位于观测剖面的中间，其顶端距地面200m。矩 形柱体的磁化强度为1A/M，其他区域为0.0A/M ，有效磁化倾角为90度。
(z
1 z0 ) /2
（10）
20
深度加权反演结果
21
绝对物性约束、深度加权迭代10次反演结果
22
绝对物性约束、深度加权迭代100次 反演结果
23
无约束反演结果
深度加权反演结果
绝对物性约束、深度加权迭 代10次反演结果
绝对物性约束、深度加权迭 代100次反演结果
24
数
据 拟 合 目 标
最 小 模 型
2、希尔伯特变换法接触带、台阶反演。 3、最优化选择法自动反演。 4、人机交互实时反演。 ......
3
随着现在勘探深度难度越来越大， 测量数据精度越来越高，磁法勘探对 反演技术提出了更高的要求。
磁法资料二维自动反演方法
适用于三维自动化反演！
4
如何自动实现磁化强
度成像 ？
5
•所要解决的问题
➢如何构制反演模型？ ➢如何形成反演的目标函数？ ➢如何有效地添加约束条件？ ➢如何克服反演结果趋于地表的情况？
Gmn
M
n
即 T GM
（7）
对式（7）进行求解，即可得到磁化强度M。
13
二维模型构制及其异常
二维模型构制及其异常示意图
14
反演方法
数据采集剖面上每一个点的值都是 地下所剖分模型的正演结果过广义逆法对式（8）求M ，可对方程
EH4电磁成像系统在矿山勘查中的应用
EH4电磁成像系统在矿山勘查中的应用周茜茜;雷宛;邓唯淅;甯艳;陈秀清【摘要】EH4电磁成像系统是结合了CSAMT和MT的双源型大地电磁测深系统.本文介绍EH4电磁成像系统在MYX矿山勘查中运用的实例,说明了EH4的应用条件、技术参数,并对应用效果进行了分析.成果表明,该方法在复杂矿山地质环境的勘查中十分有效,特别是对勘查中易出现的软弱层、断层破碎带的探测效果显著.【期刊名称】《世界有色金属》【年(卷),期】2018(000)018【总页数】2页(P123,125)【关键词】EH4电磁成像系统;矿山勘查;电阻率【作者】周茜茜;雷宛;邓唯淅;甯艳;陈秀清【作者单位】成都理工大学地球物理学院,四川成都 610059;成都理工大学地球物理学院,四川成都 610059;成都理工大学地球物理学院,四川成都 610059;成都理工大学地球物理学院,四川成都 610059;成都理工大学地球物理学院,四川成都610059【正文语种】中文【中图分类】U452.1EH4电磁成像系统（简称EH4）是综合了CSAMT和MT的双源型大地电磁测深系统。
其测试频率从10Hz至100kHz，探测深度可达到近1km，并且具有仪器设备轻便易携带，测试速度快，野外测试对地形环境要求低等优点。
EH4的使用，为探测深厚覆盖层、断层及破碎带、成矿构造等增加了一种有效的物探手段，被广泛应用于地矿及地下资源探测等工程实践中，成功解决了一些地质问题[1]。
近年来，我国经济飞速发展，对能源的需求量也在不断增加，矿山开采逐渐向深埋更大和里程更长的趋势发展。
各类复杂矿区地质环境（如软弱层、断层、破碎带等）的存在，使得矿山开采工作变得更加困难和危险，也增加了工作的不确定性、降低了矿山开采的安全性和稳定性。
特别是在地质环境复杂地区进行开采时，地表地形起伏大，地质条件复杂，对矿山勘查仪器和方法有较高的要求和适应条件；井下地质发育情况，其电阻率都与围岩存在较大的差异。
电磁勘探技术在应急救援中的应用
电磁勘探技术在应急救援中的应用发布时间：2022-07-01T06:27:52.551Z 来源：《城镇建设》2022年第5期作者：倪宝圣[导读] 如何及时、准确的掌握空中、地表、地下全方位的灾害信息，是提高应急救援效率的关键。
倪宝圣临沂市供热和住房保障中心（山东临沂276000）摘要：如何及时、准确的掌握空中、地表、地下全方位的灾害信息，是提高应急救援效率的关键。
地球物理技术有望在应急救援工作中发挥越来越大的作用，在不同的灾害情况下通过合理选择不同的地球物理方法，来快速实现灾害的全方位信息。
电磁法勘探由于自身的快速和准确性，在泥石流、滑坡灾害，在矿井、隧道塌方事故，以及城市道路塌陷的异常范围圈定和隐患排查中都起到了越来越重要的作用。
本文对电磁勘探技术在应急救援中的应用进行探讨。
关键词：地质灾害，地球物理，地质构造，应急救援近年来，火山、地震、泥石流等自然灾害频发，给人民的生命和财产安全造成了极大地威胁。
如何全面有效的了解各类地质灾害的发生和变化过程将直接影响着救援的效率。
地球物理是通过检测地下地球物理场的变化来探明地下结构的一种方法。
其中，电磁法以其快速便捷的测量方式被广泛使用，而将其应用在地质灾害的应急救援中有望极大地保证被困人员与设备的安全，极大地提高救援效率。
电磁勘探技术在地下矿石事故灾难的预测和救援，隧道塌陷事故、以及地质灾害区的检测与预警等领域都可以发挥巨大的作用。
一、泥石流、滑坡灾害监测滑坡、泥石流严重威胁到生命财产和社会经济。
滑坡主要分为地震诱发性和降雨诱发性两种。
而这两种机制诱发滑坡泥石流灾害发生之前，由于流体的运移以及震磁响应都会引起地质体电位差的变化。
因此可以利用自然电位法来观测灾害易发区域的自然电位变化情况，通过研究滑坡的电磁响应特征，来构建野外滑坡的实时监测系统，进而对此类灾害进行提前预防布控。
此外，还可结合探地雷达、瞬变电磁等电磁勘探手段的成像和反演方法来对目标体的地质构造情况实施精准掌握，最终降低灾害发生的损失。
磁力共振成像中的反演和重建技术研究
磁力共振成像中的反演和重建技术研究磁共振成像（MRI）是一项主要用于医学诊断的技术，它通过利用医学梯度磁场、射频波及计算机技术来制造成像。
MRI成像具有非侵入式、无放射性等特点，在目前医学中得到越来越广泛的使用。
其中，磁共振成像中的反演和重建技术，是MRI技术的核心。
一、MRI成像原理MRI成像的原理是基于磁共振现象。
磁共振是指物体在磁场中的微小振荡，其振荡频率与物体本身的化学成分、形态、内部运动状态等相关。
利用磁共振现象，在MRI成像中，通过在人体内部产生一个高强度的医学磁场，再加上一个高频的医学射频波，可以让人体内的氢原子（含于水分子中的质子核）发生共振，进而产生信号。
这些信号被检测出来，并进行处理，最后呈现出一个人体内部的影像，来反映不同组织在磁场下的磁共振现象。
二、MRI成像中的反演和重建技术在MRI成像中，由于检测系统的限制，信号的采集是有限制的。
因此，在信号采集之后，进一步对数据进行反演和重建技术处理是很重要的。
通常，MRI成像中的反演和重建技术可以分为以下几个步骤：1、信号反演在信号反演中，需要利用前期采集的数据，通过数学模型来推算出人体内部的磁共振信号强度分布，这称为反演问题。
反演问题的数学模型通常是一组偏微分方程，例如亥姆霍兹方程、泊松方程和拉普拉斯方程等。
不同的场景和物理过程需要使用不同的方程组，以便更准确地描述磁共振信号的产生和传播过程。
2、图像重建反演问题求解出信号分布后，就可以进行图像重建。
图像重建是指将反演求解的磁共振信号强度分布，通过某种算法，产生一个人体内部的影像。
常用的图像重建算法包括快速傅里叶变换算法、Hough变换算法、哈尔变换算法等等。
这些算法都有其各自的优缺点和适用范围，需要在具体场景下进行选择。
3、图像后处理经过图像重建后，我们得到了一幅初步的影像。
但是这幅影像常常会受到许多因素的影响，例如机器噪音、磁场不均、各种电磁干扰等。
因此，需要进行一些去噪、增强和校正等后处理操作，以便得到更加准确和清晰的影像。
固定翼时间域航空电磁勘查系统研发进展
固定翼时间域航空电磁勘查系统研发进展胡平;李文杰;李军峰;孟庆敏;王绪本;陈晓东;刘莹莹【摘要】基于国产Y12IV型轻型固定翼飞机平台,开展了专用飞机改装、大磁矩发射、三分量接收、海量数据实时收录等关键技术攻关,研制了具有完全自主知识产权的固定翼时间域航空电磁勘查系统样机;成功开展了半航空试验试飞,系统样机功能、性能等达到了世界先进水平.固定翼时间域航空电磁勘查系统研发取得关键进展.%This paper expounds the advances in the development of a novel prototype fixed-wing airborne time-domain electromagnetic system, including the research progress of the aircraft modification, high power transmitting, multi-component receiving, and real-time data logging. A semi-airborne field test on the ground transmitting and onboard receiving was carried out, and the result achieved the anticipated goal. Some of the key features of the FTEM system prototype have reached world advanced levels.【期刊名称】《地球学报》【年(卷),期】2012(033)001【总页数】6页(P7-12)【关键词】时间域航空电磁法;发射磁矩;多分量接收;飞机改装;半航空试验【作者】胡平;李文杰;李军峰;孟庆敏;王绪本;陈晓东;刘莹莹【作者单位】中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000;中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000;中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000;中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000;成都理工大学,四川成都610059;中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000;中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000【正文语种】中文【中图分类】P631.325;P631.326固定翼时间域航空电磁法(Fixed-wing Airborne Time-domain Electromagnetic Methods,缩写为FTEM)具有探测深度大、测量精度高的技术特点,是我国急需的快速高效的大深度矿产勘查装备技术。
地质勘查常用的深部找矿技术及发展研究
地质勘查常用的深部找矿技术及发展研究地质勘查是寻找矿产资源的一项重要工作，其中深部找矿技术是一种在较深层次进行勘查的方法，可以有效提高找矿效率。
以下是常用的深部找矿技术及其发展研究内容。
1. 重力方法：利用地球引力场的变化来探测地下的矿体。
重力方法主要通过测量地球表面上的重力场强度来获取地下的重力异常信息，进而寻找矿体。
近年来，重力方法的仪器精度和测量技术得到了极大的提高，如加入全球定位系统（GPS）、惯性测量单元和气压测量等技术手段，使得重力方法在深部找矿中的应用更加准确和可靠。
3. 电磁方法：利用地下的电磁场响应信息来探测地下的矿体。
电磁方法主要通过在地表上施加交流电场或磁场，然后测量地下矿体对交流电磁场的响应来探测目标矿体。
电磁方法通常是在较浅的地下深度进行勘查，但随着电磁测量技术的不断改进，已经逐渐拓展到较深层次的勘查范围。
如瞬变电磁法（TEM）和音频频谱正弦电磁法（AMT）等新颖的电磁方法在深部找矿领域得到了广泛应用。
4. 地震方法：利用地下地震波的传播和反射特性来探测地下的矿体。
地震方法主要通过在地表上发射人工地震波，然后测量地下地震波的传播时间、速度和反射强度等参数来寻找地下的矿体。
地震方法可以提供地下岩层的速度结构和地下构造的分布信息，进而辅助找矿工作。
如地震反射法和地震折射法等传统的地震方法在深部找矿中仍然得到广泛应用。
5. 遥感方法：利用卫星遥感数据获取地表和地下矿体的信息。
遥感方法主要通过卫星、航空器、无人机等平台上获取的遥感影像数据来识别地表和地下的矿体。
遥感方法具有不接触、无侵入、高效率等优点，特别适合在大范围和复杂地质条件下进行深部找矿。
如高光谱遥感法、微波遥感法和激光雷达遥感法等新兴的遥感方法在深部找矿中的应用也越来越重要。
在深部找矿技术的发展研究方面，主要包括以下几个方向：1. 多物理场勘探：将两种或多种物理勘探方法相结合，以获取更全面的地下信息。
多物理场勘探技术可以克服单一物理场方法在探测深层矿体时的不足，提高勘探效果和找矿精度。
瞬变电磁正则化反演法和烟圈反演法的探讨
瞬变电磁正则化反演法和烟圈反演法的探讨引言瞬变电磁法又称时间域电磁法，简称TEM，属于电磁感应类探测方法。
它遵循电磁感应原理，当探测地下良导电地质体时，往地面敷设的发送回线中通以一定的脉冲电流，在回线中间及周围一定区域内便产生稳定磁场（称一次场或激励场），如果一次电流突然中断，则一次磁场随之消失，使处于该激励场中的良导电地质体内部由于磁通量Φ的变化而产生感应电动势ε= -dΦ/dt（据法拉第电磁感应定律），感应电动势在良导电地质体中产生二次涡流，二次涡流又由于焦耳热消耗而不断衰减，其二次磁场也随之衰减，图1为探测原理示意图。
图1 TEM法工作原理示意图瞬变电磁法因其分辨率高、信噪比高等优点[1-2]广泛应用于许多工程领域，尤其在煤矿采空区探测中效果比较明显[3]。
瞬变电磁法野外观测到的是感应电动势，目前几乎所有的数据处理方式都是将感应电动势转换成早期、晚期或全期视电阻率[4-5]，再在视电阻率基础上进行反演或变换，比如常用的“烟圈”变换[6]。
本文采用陈小斌[7]在大地电磁测深法中使用的自适应正则化反演法（ARIA）直接对感应电动势进行反演拟合。
一、基本原理1.1 烟圈反演法烟圈反演是目前瞬变电磁较常用、计算速度最快的一种快算成像方法。
当发送回线中电流突然断开时时，该电流环紧挨发射回线，与发射回线具有相同的形状。
随着时间推移，该电流环向下、向外扩散，并逐渐变形为圆电流环。
等效电流环很像从发射回线中“吹”出来的一系列“烟圈”，因此，将涡旋电流向下、向外扩散的过程形象地称为“烟圈效应”。
烟圈反演的计算公式如下：似电阻率：，式中、为相邻时间道的取样时间，、为视电阻率。
不是经典定义的视电阻率，也非某地层的真电阻率，又有别于反演拟合得出的电阻率，故称之为“似”电阻率。
视深度：，式中0.441为经验系数。
烟圈理论之快速反演是一种近似反演，它不需要初始地电模型，最终也不提供解释的层状模型，即无法用和直接划分地层，需从连续变化的值间接划分。
犜狉犪狀狊犳狅狉犿犲狉网络在大地电磁反演成像中的应用
第４５卷 第４期２０２３年７月物探化探计算技术ＣＯＭＰＵＴＩＮＧＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳＦＯＲＧＥＯＰＨＹＳＩＣＡＬＡＮＤＧＥＯＣＨＥＭＩＣＡＬＥＸＰＬＯＲＡＴＩＯＮＶｏｌ．４５ Ｎｏ．４Ｊｕｌ．２０２３收稿日期：２０２２ ０３ ２３基金项目：国家自然科学基金重点项目（４１９３０１１２）第一作者：刘高村（１９９５－），男，硕士，主要从事大地电磁法基础研究，Ｅ ｍａｉｌ：９６２３０１７７２＠ｑｑ．ｃｏｍ。
文章编号：１００１ １７４９（２０２３）０４ ０４８４ １３Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ网络在大地电磁反演成像中的应用刘高村，王绪本，袁崇鑫，李德伟，谢卓良（成都理工大学 地球勘探与信息技术教育部重点实验室，成都 ６１００５９）摘 要：传统大地电磁反演通常是基于确定性梯度的迭代求解，不仅需要大量时间计算雅可比矩阵，还依赖于初始模型的输入和正则化因子等参数的设置。
近年来学者们不断引入机器学习方法以试图改善大地电磁反演，该方法不需要计算雅可比矩阵，不用输入初始模型，训练好的网络仅需几毫秒就可实现反演成像。
这里利用Ｇｏｏｇｌｅ团队提出的Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ神经网络经典框架搭建大地电磁数据和模型之间的映射网络，以９２４０组正演数据为样本，对Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ网络参数进行训练。
采用南非开源大地电磁数据，实现了由视电阻率图像到电阻率模型的反演成像。
研究表明：①经训练后的Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ网络可以较准确的反映出异常体位置和大小；②网络实现了简单的矩阵并行化运算，大幅度提高训练的效率，且成像效率高于传统的反演。
关键词：大地电磁测深；有限元正演；Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；多头注意力机制；反演成像中图分类号：Ｐ６３１．２ 文献标志码：Ａ 犇犗犐：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ １７４９．２０２３．０４．０９０ 引言大地电磁测深法是一种利用天然电磁场测量，研究地球深部电性结构特征的一种地球物理勘探方法，普遍运用于矿产普查、区域构造研究、深部地球动力学等方面。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基于反演方法的电磁成像技术研究
随着科技的不断发展和进步，电磁成像技术逐渐成为一种非常
重要的诊断方法。
该方法不仅对医学、环境科学、矿产勘探、地
质勘探等多个领域具有重要意义，而且仍在快速发展。
其中，基
于反演方法的电磁成像技术尤其引人注目，因为它可以为我们提
供更为真实可靠的结果，同时也具有更快更准确的计算速度。
一、什么是电磁成像技术
首先我们来了解一下电磁成像技术的定义。
电磁成像技术是指
一种通过对物质的电磁响应进行采集和分析，以获取物质空间分
布和结构特征的技术。
它可以应用于各种国民经济领域的问题，
并且影响着我们的日常生活。
二、反演方法介绍
在电磁成像技术中，常用的反演方法包括数学反演和数值反演。
对于数学反演，其建立在理论模型上，认为物体内部介质分布符
合一定的数学模型。
而在数值反演中，则不需假设一定的数学模型，反而依赖于计算机对数据的迭代处理。
三、反演方法的优势
相对于传统的测量手段，基于反演方法的电磁成像技术具有显
著的优势。
首先，由于反演方法可以获得反问题的解决方案，因
此能够给出更可靠、更详细的结果。
其次，传输和接收的数据可以为多条，自然可以获得更多的信息，来推导出更贴近真实情况的结果。
此外，反演方法的计算速度比传统测量方法快得多，从而为实际应用提供了更为便捷的体验。
四、应用领域
基于反演方法的电磁成像技术在现代工程领域中有着广泛的应用，特别是在工业、农业、环境和医学领域中。
作为一种典型的非破坏性检测方法，在深海勘探以及石油矿藏开采中也有着重要的意义。
此外，该技术在医学领域应用的情况也非常广泛，从体内检测到干细胞检测，反演方法的电磁成像技术已被广泛应用。
五、存在的问题
虽然反演方法的电磁成像技术已经得到了广泛的应用，但是它仍然存在一些潜在的问题和局限性。
首先，由于该技术通常会使用随意放置的电极和线圈可以导致信息收集质量不一，可能会影响结果准确性。
其次，反演方法会遭受干涉效应、频衬效应等问题使得数据的精度和稳定性有所降低。
六、结论
综上所述，基于反演方法的电磁成像技术是一种非常重要的技术手段。
它在多个领域中具有广泛的应用，可以提供更加准确和真实的成像结果，有着非常良好的应用前景。
然而，该技术仍存
在一些问题需要被解决。
未来，与广大科技相关工作者共同合作，将有助于提升该技术的实用性与科学深度，为其应用的推广和发
展提供更加丰富的可能。