中国地球物理学会地球物理技术委员会第九届学术会议——全域地球物理探测与智能感知学术研讨会
基本信息
2021-05-21
2021-05-21
中国地球物理学会
会议文集
21. 基于体素化能损投影算法的μ子成像正演模拟
摘要： 宇宙线μ子成像是一种新型地球物理探测技术,具有穿透深度大、分辨率高以及无核辐射等优点,但是μ子成像技术一直沿用蒙特卡洛(Monte Carlo)概率统计成像方法,需要海量的样本和计算时间.为此,本文提出了一种基于体素化能损投影的快速成像正演算法,该方法基于Bethe-Bloch公式构建μ子穿过目标物体所满足的能量损失方程,以μ子入射的位置的能量值为初始值,采用体素为最小单位连续采样,拾取μ子照射方向的体素位置和物性参数,计算每个体素的能损值.然后逐层累加,求解每条μ子出射位置的能量损失值.为了验证方法的可行性和有效性,与广泛应用的Monte Carlo方法模拟程序包Geant4进行了比对,计算了垂直单能μ子源项成像场景下的不同金属矿的密度分类识别的ROC曲线,模拟了方铅矿的三维能损响应.结果表明:基于体素化能损投影算法的μ子成像正演模拟的分辨率不但高于蒙特卡洛计算方法,而且能够快速识别高密度金属矿种,提取隐伏矿的边界范围.由此可见,该方法突破了现有的μ子成像技术耗时长的技术瓶颈,具有实际应用前景.
提交时间：2021-05-21
22. 基于光纤陀螺的三分量旋转地震仪研制与测试
摘要： 随着地震学的发展,旋转地震波被证实存在且包含潜在的地震信息,基于Sagnac效应的传感仪器使得直接测量旋转运动成为可能.本文展示了一种基于干涉光纤陀螺仪(IFOG)的便携式三分量宽带旋转地震仪,其自噪声在0.005～125Hz频段内约为1.2×10-7rads-1/√Hz,标度系数非线性度在-250°/s～+250°/s范围内低于10ppm(百万分之一).通过人工源地震实验,对比平移加速度记录的数据表明,三分量旋转地震仪可以获得良好的一致性.本文所研制的三分量旋转地震仪的性能及实验结果证明,光纤陀螺仪正成为探测地震旋转运动的首选仪器.
提交时间：2021-05-21
23. 基于光纤陀螺的重力梯度仪初步测试
摘要： 重力梯度仪的研究有益于提升密度分布探测的精细度.本文提出了一种基于探测质量旋转运动的重力梯度新型测量方案,利用自噪声水平为1.7×10-8rad/s/√Hz的光纤陀螺干涉测量旋转运动角加速度.根据该方案设计了一种重力梯度测量装置,通过两中心对称分布的探测质量敏感重力梯度.静态测试结果表明,该装置推算测量分辨率可达3.24E@100s,初步验证了该装置对重力梯度的探测能力.
提交时间：2021-05-21
24. 基于区域分解法的时间域海洋电磁三维正演
摘要： 本文基于区域分解法和时间域有限元法进行时间域海洋电磁三维正演研究.采用METIS软件对计算网格进行分区并在每个子区域独立构建时间离散的有限元方程.通过引入拉格朗日乘子将所有子区域耦合建立交界面方程,进而采用GMRES方法迭代求解.该方法可减小求解问题的规模,可用于求解大尺度复杂模型海洋电磁问题求解.
提交时间：2021-05-21
25. 基于卷积神经网络的大地电磁二维反演
摘要： 大地电磁法(MT),是Tikhonov和Cagniard提出的利用天然交变电磁场研究地球电性结构的一种地球物理方法.该方法通过测量相互垂直的电场、磁场并计算视电阻率后,再经反演解释来获取地球深部电性结构信息.MT反演是一个非常复杂的非线性方程组求解问题,常规线性迭代反演法容易陷入局部极值,粒子群算法与遗传算法等全局寻优反演法能够克服局部极值问题,获得全局最优解,但需要耗费大量的运算内存与较长的运算时间;BP神经网络反演方法利用其自身的非线性特征实现反演,但该方法会丢失位置信息且收敛速度和预测精度较低.摘要提出一种基于卷积神经网络的大地电磁二维反演方法,通过网络训练和学习实现二维视电阻率数据至反演电阻率模型参数的直接映射,以解决常规线性反演中的局部极值问题,同时有效减少运算内存与时间的损耗.
提交时间：2021-05-21
26. 基于双源弱磁环原理的瞬变电磁法原理及应用
摘要： 瞬变电磁法(TEM)是一种常用的地球物理电磁方法,广泛应用于矿产资源勘查、煤田采空区、水资源调查、坝基检测等诸多领域.其具有无损检测和不受高阻屏蔽的特点,能够进行近场观测,是一种潜力巨大的电磁方法.瞬变电磁法的原理表明该方法是一种探测纯二次场的优良方法,但在实际勘探中,由于关断电路无法实现理论意义上的阶跃波形,从而在关断期间,一次场与二次场同时存在.这一特点对于目前常用的同点装置、大回线源装置等装置造成了极大影响:首先是使得接收线圈在关断期间接收的是包含一次场的总场响应,直接导致了浅层探测盲区的存在.其次,若要提高晚期信噪比,便要增大发射功率,这样会更加剧浅层盲区的范围.为了解决上述问题,本文提出一种新的基于双源弱磁环原理的瞬变电磁法,具有不受一次场影响的特点,本方法的有效性在考古中得到验证.
提交时间：2021-05-21
27. 基于反褶积广义S变换的流度属性提取方法
摘要： 草桥古潜山油藏储层埋藏较浅,油气资源丰富,属于碳酸盐岩孔隙裂缝-溶蚀型复合油藏,具有油水性质及分布复杂多变、储集空间多种多样的特点.流度属性是反映储层物性及流体可动性的重要指标,为此,利用基于反褶积广义S变换的流度属性提取方法,应用于草桥古潜山工区,结果证明,相比于短时傅里叶变换、广义S变换、反褶积短时傅里叶变换等时频分析方法,基于反褶积广义S变换的流体流度属性提取方法能够准确地预测出储层流体的活动,同时提高流体流度属性剖面分辨率,为该区域实际油藏探勘和开发提供有力依据.
提交时间：2021-05-21
28. 基于受试者工作特征的钻孔应变观测震前网络度异常的集群特征分析
摘要： 大地震来临前,震源区通常会伴有地壳形变异常.近年来,钻孔应变数据在四川一云南地区的地震研究中,发现了可能的与地震相关的震前应变异常.然而,这些应变异常是否包含前兆信息,及能否应用在大地震预测研究中尚未得到评估.本文采用受试者工作特征检验法(ROC)预测来评估包含地震前兆的应变异常的可能性.首先建立了中国中部地区7台站的应变观测的拓扑网络,利用多通道奇异谱分析筛选出2010-2017年,7个台站观测数据中的应变成分,以台站间应变成分的皮尔森相关系数定义了拓扑网络的边.根据相关系数阈值获取网络各边的连通性,通过边的连通,计算网络度并提取网络度异常.其次,本文考虑了震前异常的集群特征,提出了一种新的预测策略.设置异常窗Tana,要求异常窗首尾均是异常,窗内1代表存在网络度异常,0则没有.设置相邻预测窗Talm,表示为即将发生地震的时间窗.本模型规定异常窗内的异常个数达到一定比例时,地震发生.若待测地震落在预测窗内,则命中;若不在,则为误报.计算预测命中率,tpr,和误报率,fpr,以fpr为横轴,tpr为纵轴,画出ROC预测结果,通过ROC曲线下面积(AUC)评估预测策略的效率.
提交时间：2021-05-21
29. 基于地学文献的数据抽取与建库技术研究
摘要： 数据对于地球科学研究非常重要,很多高质量的数据来自于公开出版的学术论文,利用这些数据需要将文献中的文本抽取为结构化的数据,并融入新的科研过程中.然而人工抽取文献中的数据工作量较大,且效率低,为了更有效地实现数据的重用,本文对基于地学文献的数据抽取技术开展了研究,并结合数据库转换映射方法有效地实现了数据的自动化抽取和建库.文献格式及数据抽取需求:常见的公开出版学术文献的格式为caj和pdf两类,其中caj又包含kdh等格式.在大多数文献中,数据通常以表格的形式在文献中提供,如样品测试结果数据.这些数据包含了其数值信息和其他相关的属性信息,比如样品点对应的空间位置信息等,这些信息维度多数通过表格属性或隐含属性体现.数据抽取需要将文本中的表格转化为具有属性和数值信息的结构化数据.
提交时间：2021-05-21
30. 基于复自适应滤波算法的海浪感应磁干扰压制方法研究
摘要： 运动的海水因切割地磁场而产生感应电磁场,这种海水运动感应电磁场在浅水环境更加强烈且复杂.海浪波动的振幅与其产生的感应电磁场强度呈正相关,其强度接近甚至高于大地电磁信号的强度,严重降低了浅水大地电磁数据信噪比.本文基于海浪感应电磁干扰的特点和电场与磁场之间的传递函数关系,通过改进复自适应滤波最小均方差算法,提出了一种海浪感应磁干扰的压制方法.该方法将受海浪感应电磁干扰影响较小的电场作为输入信号,将磁场作为参考信号,利用输入信号和输出信号的统计特性压制海浪感应磁干扰.合成数据和实测资料试算表明,本文提出的方法能够压制海浪感应磁干扰,可有效改善海浪感应电磁干扰影响频带的视电阻率及相位.
提交时间：2021-05-21
31. 基于无监督学习的面波频散曲线自动拾取方法
摘要： 基于面波的地下横波速度成像是近地表勘查的主要方法,相比钻探等技术更具有经济、高效、高适用性的优点,广泛应用于地质勘探、岩土工程勘察、地质灾害调查等领域.面波成像其重要的一步是拾取频散曲线以反演地下横波速度结构,因此自动、准确的频散曲线拾取方法能够显著提高面波勘探的效率.面波的频率速度谱中通常存在干扰噪声和高阶面波的影响,传统频散曲线拾取方法通常采用人工判断,受到操作精度和时间成本的制约,难以进行大规模的采用.无监督学习是不需要训练标记数据,而是依据数据内在联系进行自动判断并分组,计算过程快速简单,容易对决策依据进行解释.实验基于无监督学习方法,采用Kmeans、PCA(主成分分析)两种无监督学习方法组合自动拾取频散曲线.Kmeans算法采用贪心策略使聚点收敛于簇内样本均值,以能量为权重进行迭代计算,聚点将收敛于高能量值频散曲线部位.PCA对原始数据特征维度进行降维处理,识别聚集的高密度频散曲线聚点与离散聚点的差异,从而分离出频散曲线能量聚点.
提交时间：2021-05-21
32. 基于有理Krylov子空间法的海洋电磁三维各向异性正演
摘要： 本文从麦克斯韦方程出发,基于非结构矢量有限元法,使用由欧拉旋转得到的电导率张量刻画各向异性介质的电导率特征,使用有理Krylov子空间实现矩阵指数函数降阶求解,得到任意时刻海洋电磁电场响应.在完成数值精度验证的基础上,本文详细研究了不同各向异性模型的电磁响应特征,并针对围岩和异常体各向异性的情况进行了模型的各向异性特征的识别.
提交时间：2021-05-21
33. 基于深度学习海洋电磁快速成像方法研究
摘要： 海洋电磁是勘探海底资源的一种重要方法.它具有成本低、环境破坏程度低等优点.由该方法得到的地下电阻率信息是油气解释推断的标志性参数之一,可直接指示油气和天然气水合物的存在及赋存状态.海洋可控源电磁反演受计算速度限制,需要消耗大量的计算资源,难以实现实时成像.深度学习在海量数据处理上有独到优势.因此,本文结合深度学习理论提出一种海洋电磁快速成像方法.理论数据实验结果表明,相比于传统反演,该方法在满足一定成像精度的同时具有快速高效等特点,可以迅速找到海底异常区域的位置,为实现对目标靶区的精细探测提供数据支撑.
提交时间：2021-05-21
34. 基于深度学习的TEM实时成像研究
摘要： 传统瞬变电磁工作流程通常是在野外采集数据后回到实验室进行数据处理和解释,无法进行现场实时成像,因此施工人员无法实时了解重点区域异常特征.本文基于深度学习理论,自主研发了一套新的瞬变电磁实时成像系统.数值模拟结果表明,该系统具有高效快速的特点,可以划分出重点异常区域的位置.
提交时间：2021-05-21
35. 多源探测数据揭示雄安新区浅部三维地质结构特征
摘要： 雄安新区是千年大计、国家大事,建设地上、地下两个雄安是新区规划建设的重要目标地下雄安建设必须建立在对地下地质结构充分认识的基础上地球物理探测技术在地下结构探测方面具有不破坏地表、探测效率高、成本低廉等明显优势,在支撑雄安新区地下地质结构探测中发挥了重要作用.为提高探测精度,本次研究采用了二维地震和高密度电阻率测深结合的方法,取得了重要进展:(1)精细刻画了工作区200米以浅深度范围内地层结构和断裂构造空间展布特征;(2)构建了三维可视化地质结构模型,直观展示了调查区新生界地层起伏形态和主要断裂构造空间分布;(3)分析总结了城镇化高干扰背景环境下地球物理方法的探测深度、横纵向分辨率、目标体响应特征和适用性等.本次研究有效支撑和服务了雄安新区的规划、建设以及地下空间开发利用,对大厚度沉积盆地城市地下空间探测的地球物理探测具有借鉴意义.
提交时间：2021-05-21
36. 孔隙型碳酸盐岩储层预测—以南黄海崂山隆起石炭系一下二叠统为例
摘要： 南黄海盆地是下扬子板块向东延伸的主体,为前震旦纪变质岩基底之上的一个多旋回叠合盆地,为目前中国近海海域唯一一个尚未获得油气突破的大型沉积盆地其油气勘探一直是海洋石油地质学家和地球物理学家关注的焦点.海域已有钻井证实南黄海崂山隆起中一古生代地层发育多套海相碳酸盐岩,但由于印支、燕山构造运动对中一古生界原型沉积的改造,中一古生代地层构造特征复杂,加上碳酸盐岩储层非均质性强,因此碳酸盐岩储层预测是南黄海油气勘探的重点和难点.本文利用钻遇测井和地震资料,分析孔隙型碳酸盐岩储层特征,结合岩心与岩石物理分析,构建岩性和物性敏感弹性参数,运用叠前同时反演方法对崂山隆起孔隙型碳酸盐岩储层进行预测,预测了有利储层的分布特征.分角度叠加地震道集资料,在纵波阻抗、横波阻抗和密度低频模型的约束下进行叠前同时反演,从而得到纵岩性数据和物性数据,根据岩石物理分析的结果,区分碎屑岩和灰岩的纵波阻抗门槛值为13500g/cm3?m/s,区分生物碎屑灰岩和纯灰岩的纵波阻抗门槛值为16300g/cm3?m/s.λρ显示的物性剖面(3～6)×107(kg2/m2·s)为灰岩段有利物性储层.根据反演结果可以看出石炭系一下二叠统栖霞组生物碎屑灰岩储层比较发育,主要在石炭系和州组和船山组,以及下二叠统栖霞组局部分布.孔隙型碳酸盐岩储层表现出较强的非均质性,且横向分布具有一定的不连续性,位于北东方向古高地处物性较好,孔隙度较高,为7.5％～12.5％.南黄海崂山隆起为加里东期之后的继承性古隆起,局部高地主要发育礁滩相台地,且礁滩体展布多受局部构造所控制,其形成常与古隆起和古断裂作用有关,此外台地边缘的张性断裂在地层缓慢的沉积过程中为生物礁的生长提供了可容空间和深部的营养成分.研究区碳酸盐岩沉积过程中存在较高的孔隙度,但由于地层的埋藏压实作用,原生孔隙均相继被充填,后期受印支运动作用,上覆地层被抬升到地表遭受暴露,在古高地附近的石炭系一下二叠统孔隙型碳酸盐岩发生大气淡水淋滤和溶蚀作用,使得次生孔隙发育,以溶孔、粒间、粒内孔为主的孔隙空间组合为主.
提交时间：2021-05-21
37. 安宁河断裂带重复地震识别
摘要： 重复地震是指在断层相同位置发生的地震,这些地震往往具有稳定的复发周期和相近的震级,同时具有高度相似的波形和震源机制.上述特征使得重复地震成为研究断裂带时空变化的有力工具.目前重复地震已被广泛应用于断层深部滑动速率,介质速度变化等研究.而准确的识别重复地震是应用其进行研究的前提.收集了西昌台阵25个宽频带地震台2013年～2019年的连续波形记录,和包含13833个近震事件的震相报告进行重复地震识别.(1)对预处理后的波形,首先利用波形互相关的方法,挑选三分量平均相关系数大于0.8的相似地震.(2)然后通过判断地震相对距离小于破裂尺度,来挑选地震破裂面积重叠的相似地震对.其中,地震破裂尺度通过与地震矩的经验关系估算.在计算地震相对距离时,首先滑动时窗计算互相关,对震相到时进行校正,获得相似地震对的S-P相对到时差.随后采用Li等人(2011)发展的子采样条件下基于S-P相对到时差约束地震相对位置的方法进行计算.(3)经上述处理后,共获得800对破裂面积重叠的相似地震对,进而分为209组相似地震组.(4)为了剔除余震,仅保留发震时间间隔100天以上的事件,同时删除仅包含两个事件的组.最终得到10组重复地震,共计43个地震事件.
提交时间：2021-05-21
38. 宽频正交基模磁通门传感器设计
摘要： 为进一步增加响应带宽,提高系统稳定性,采用正交基模法,设计并实现了一种闭环宽频磁通门传感器.同时,针对各项关键指标进行测试,实验结果表明,正交基模磁通门传感器带宽达到12kHz,线性度优于0.01％,正交度优于0.04°.
提交时间：2021-05-21
39. 异构计算在地球物理仪器芯片开发中的应用
摘要： 近年来随着地球物理探测技术逐渐向深海、深空、深地方向发展,对地球物理探测仪器在可靠性、可快速响应、低功耗等方面提出了更高的技术要求,而异构计算技术在超级计算机、人工智能等领域的成功应用为地球物理仪器芯片开发提供了新的思路.本文首先对异构计算的发展背景、主要技术方向和应用领域进行了简要介绍,然后介绍了CPU+FPGA异构计算在地球物理仪器专用芯片开发中的应用现状,最后对CPU+FPGA异构计算在地球物理仪器专用芯片开发中的应用前景进行了总结和展望.
提交时间：2021-05-21
40. 时频电磁法静态位移校正方法研究
摘要： 在电磁勘探中,由于近地表存在电性局部不均匀体,因此在其表面产生静电荷积累,使实测水平电场发生变化,进而导致视电阻率随对数频率平移,以致严重影响勘探效果.对此,近年来发展了多种校正方法,主要有如下几类:①利用不受静态位移影响的数据进行矫正,如采用同时采集的阻抗相位、独立采集的瞬变电磁数据等进行校正.②利用静态位移的高频特性,进行低通滤波处理,如"空间滤波法"等.上述两类方法都在实际工作中有广泛的应用,但不足之处在于很多方法都依赖处理人员的经验和主观判断.独立采集的瞬变电磁数据校正方法虽然不受人为因素影响,但是需要独立的采集系统,除了增加额外的工作量外,也增加了其它影响因素,比如测点位置的影响、采集参数影响等.时频电磁勘探技术同时测量水平电场和垂直磁场两个分量,可将电场和磁场优势互补.在时频电磁勘探技术中,可以利用垂直磁场分量几乎没有静态位移效应这一特性对频率域电场分量进行静态位移校正.
提交时间：2021-05-21