航空電磁理論與勘查技術

《航空電磁理論與勘查技術》是2018年科學出版社出版的圖書，作者是殷長春。

基本介紹

• 中文名：航空電磁理論與勘查技術
• 作者：殷長春
• 出版社：科學出版社
• 出版時間：2018年11月 
• 頁數：445 頁
• 定價：368 元
• 開本：16 開
• 裝幀：精裝
• ISBN：9787030590954

內容簡介

我國國土面積近 2 / 3 區域為高山、 沙漠、 湖泊沼澤、 森林覆蓋區，給地面地球物理探測帶來極大困難。 航空地球物理，特別是航空電磁探測技術是在這些區域進行地球物理勘探的有效手段。 國外航空電磁經過逾 50年的發展已成為非常成熟的探測技術，部分國家已實現國土面積全覆蓋。我國自 20 世紀末開始，通過引進和消化國外技術研發基於固定翼和直升機平台的航空電磁探測裝備，雖經多年技術攻關，關鍵技術仍沒有取得重大突破。 目前尚沒有能夠形成生產力的探測設備及配套的數據處理和解釋軟體。 《航空電磁理論與勘查技術》基於作者在國外多年從事航空電磁探測技術和裝備研發的經驗，瞄準國際最先進的航空電磁探測技術，詳細闡述航空電磁正反演理論、 關鍵技術、 裝備發展現狀、 數據處理和解釋及航空電磁勘查技術在能源資源、 環境工程、 地下水和地熱及防災減災等領域的套用。 期望《航空電磁理論與勘查技術》能夠對推動我國航空電磁勘查技術發展和套用起積極作用。

目錄

目錄

前言

第1 章 航空電磁勘查技術現狀及展望 1

1. 1 航空電磁勘查技術現狀 1

1. 1. 1 國外航空電磁勘查技術現狀 1

1. 1. 2 國內航空電磁勘查技術現狀 4

1. 2 航空電磁勘查系統發展現狀 5

1. 2. 1 CGG/ Fugro 公司及其系統 5

1. 2. 2 Geotech 公司及其系統 10

1. 2. 3 Aeroquest 公司及其系統 13

1. 2. 4 SkyTEM Surveys 公司及其系統 14

1. 3 航空電磁數據處理技術現狀 16

1. 3. 1 背景場去除 16

1. 3. 2 天電噪聲去除 17

1. 3. 3 運動噪聲去除 17

1. 3. 4 疊加 17

1. 3. 5 抽道 17

1. 3. 6 記錄點位置校正 18

1. 3. 7 姿態校正 18

1. 3. 8 調平 18

1. 4 航空電磁反演技術現狀 19

1. 4. 1 航空電磁成像技術 19

1. 4. 2 航空電磁一維反演 19

1. 4. 3 航空電磁三維反演 20

1. 5 航空電磁勘查技術展望 21

參考文獻 22

第2 章 航空電磁正演理論 26

2. 1 頻率域航空電磁一維正演理論及數值計算方法 26

2. 1. 1 電磁感應方程 26

2. 1. 2 層狀介質中電磁TE 和TM 極化模式 27

2. 1. 3 自由空間中偶極子電磁場 29

2. 1. 4 波數域電磁場 30

2. 1. 5 層狀介質中波數域電磁場求解 31

2. 1. 6 TE 和TM 模式源項耦合 33

2. 1. 7 波數域電磁場合成 34

2. 1. 8 電性源和磁性源電磁場 34

2. 1. 9 空氣中電性源和磁性源電磁場積分表達式 38

2. 1. 10 快速漢克爾變換及頻率域航空電磁回響數值計算 41

2. 2 時間域航空電磁一維正演理論及數值計算方法 49

2. 2. 1 脈衝回響和階躍回響 49

2. 2. 2 任意波形時間域航空電磁回響 50

2. 3 航空電磁各向異性正演和影響特徵分析 55

2. 3. 1 航空電磁各向異性研究現狀 55

2. 3. 2 層狀任意各向異性介質航空電磁正演模擬 57

2. 3. 3 數值算例 65

2. 3. 4 野外實測數據例子 71

2. 3. 5 小結 72

2. 4 航空電磁姿態效應 73

2. 4. 1 航空電磁系統吊艙姿態變化 73

2. 4. 2 層狀介質電磁回響 76

2. 4. 3 直升機航空電磁系統姿態效應 76

2. 4. 4 基於疊加偶極的航空電磁姿態效應校正 84

2. 4. 5 實測航空電磁數據姿態校正 87

2. 4. 6 小結 89

2. 5 航空電磁激發極化效應 89

2. 5. 1 激發極化效應對航空瞬變電磁擴散的影響 89

2. 5. 2 航空瞬變電磁激電效應正演模擬 98

2. 5. 3 小結 103

2. 6 航空電磁位移電流效應 103

2. 6. 1 電磁場全解形式 104

2. 6. 2 自由空間位移電流的影響 104

2. 6. 3 地下介質位移電流的影響 106

2. 6. 4 理想導電半空間位移電流的影響 107

2. 6. 5 小結 108

2. 7 航空電磁多參數正演及影響特徵 109

2. 7. 1 航空電磁多參數正演計算 109

2. 7. 2 頻率域航空電磁多參數回響特徵 109

2. 7. 3 時間域航空電磁多參數回響特徵 112

2. 8 航空電磁擴散特徵及“煙圈” 效應 119

2. 8. 1 一維介質中電磁場正演計算 120

2. 8. 2 頻率域電磁場擴散特徵 121

2. 8. 3 時間域電磁場擴散特徵 124

2. 8. 4 “煙圈” 效應 127

2. 8. 5 成像深度 131

2. 8. 6 小結 132

2. 9 半航空電磁系統一維正演理論 132

2. 9. 1 半航空系統電磁回響正演計算 132

2. 9. 2 半航空系統電磁回響特徵 133

2. 9. 3 小結 136

參考文獻 137

第3 章 航空電磁成像及反演理論 141

3. 1 航空電磁成像理論 141

3. 1. 1 Sengpiel 成像方法 141

3. 1. 2 差分視電阻率成像方法 143

3. 1. 3 電導率深度成像方法(CDI) 146

3. 1. 4 基於浮動薄板的電磁成像方法 150

3. 1. 5 時間域航空電磁Tau 成像方法 151

3. 1. 6 小結 158

3. 2 Marquardt￣Levenberg 反演 159

3. 2. 1 基本原理 159

3. 2. 2 雅克比矩陣計算 160

3. 2. 3 頻率域航空電磁理論數據反演 164

3. 2. 4 頻率域航空電磁實測數據反演 165

3. 2. 5 時間域航空電磁理論數據反演 165

3. 2. 6 時間域航空電磁實測數據反演 167

3. 3 橫向約束反演 169

3. 3. 1 電阻率和厚度橫向約束 169

3. 3. 2 深度約束 170

3. 3. 3 總體反演方程與阻尼最小二乘解 171

3. 3. 4 頻率域航空電磁理論模型橫向約束反演 172

3. 3. 5 時間域航空電磁理論模型橫向約束反演 173

3. 3. 6 頻率域航空電磁實測數據橫向約束反演 175

3. 3. 7 時間域航空電磁實測數據橫向約束反演 176

3. 3. 8 小結 177

3. 4 擬三維模型空間約束反演 178

3. 4. 1 正演模擬 179

3. 4. 2 約束方案 180

3. 4. 3 反演理論 181

3. 4. 4 算例分析 183

3. 4. 5 小結 188

3. 5 Occam 反演 191

3. 5. 1 目標函式 191

3. 5. 2 模型更新 192

3. 5. 3 拉格朗日乘子搜尋方法 193

3. 5. 4 數值算例 193

3. 5. 5 小結 198

3. 6 變維數貝葉斯反演 198

3. 6. 1 後驗機率分布 200

3. 6. 2 模型參數初始化 201

3. 6. 3 建議分布 201

3. 6. 4 接受機率 203

3. 6. 5 收斂條件 203

3. 6. 6 數值算例 204

3. 6. 7 小結 215

3. 7 模擬金屬淬火反演算法 215

3. 7. 1 模擬金屬淬火基本原理 217

3. 7. 2 模型構造 218

3. 7. 3 隨機行走用於模型更新 218

3. 7. 4 目標函式 219

3. 7. 5 模擬退火策略 219

3. 7. 6 反演結果 220

3. 7. 7 小結 224

3. 8 航空電磁多參數反演 225

3. 8. 1 多參數反演理論 225

3. 8. 2 雅克比矩陣計算 226

3. 8. 3 反演算例 227

3. 8. 4 小結 230

參考文獻 230

第4 章 航空電磁勘查關鍵技術 236

4. 1 航空電磁系統Footprint 236

4. 1. 1 航空電磁系統Footprint 概念 236

4. 1. 2 航空電磁系統Footprint 計算方法 237

4. 1. 3 頻率域航空電磁系統Footprint 239

4. 1. 4 航空電磁系統Footprint 的影響因素 244

4. 1. 5 小結 248

4. 2 導電異常環用於航空電磁系統測試 248

4. 2. 1 研究背景 248

4. 2. 2 理論推導 249

4. 2. 3 正演結果和實測數據分析 252

4. 2. 4 小結 256

4. 3 航空電磁系統一次場去除技術 256

4. 3. 1 頻率域航空電磁一次場去除技術 257

4. 3. 2 時間域航空電磁一次場去除技術 257

4. 4 航空電磁視電阻率定義 258

4. 4. 1 概述 258

4. 4. 2 頻率域航空電磁視電阻率定義 259

4. 4. 3 時間域航空電磁視電阻率定義 263

4. 4. 4 航空電磁全區視電阻率定義 264

4. 4. 5 小結 267

4. 5 航空電磁多波形發射技術 267

4. 5. 1 多波形發射研究現狀 267

4. 5. 2 多波形發射系統 268

4. 5. 3 多波形發射技術套用 270

4. 6 航空電磁異常體探測能力分析 270

4. 6. 1 三維航空電磁系統正演模擬 271

4. 6. 2 柱狀良導體模型 272

4. 6. 3 探測能力及影響因素分析 273

4. 6. 4 小結 278

4. 7 頻率域航空電磁系統校準技術 278

4. 7. 1 理論模型 279

4. 7. 2 航空電磁系統在導電大地上的校準方法 281

4. 7. 3 航空電磁數據校正 288

4. 7. 4 小結 291

4. 8 航空電磁磁場計算和套用 291

4. 8. 1 磁場計算 291

4. 8. 2 磁場和磁感應探測能力分析 292

4. 8. 3 小結 295

4. 9 任意線圈系互感的計算 295

4. 9. 1 互感計算原理 295

4. 9. 2 互感計算方法 296

4. 9. 3 幾種線圈系的互感算例 297

4. 10 高壓線塔基接地電阻探測 298

4. 10. 1 高壓線模型及感應電動勢 299

4. 10. 2 電路求解 300

4. 10. 3 高壓線-大地-接收機系統回響 301

4. 10. 4 發射機-大地-接收機系統回響 303

4. 10. 5 懸鏈線的影響 304

4. 10. 6 模型試驗 304

4. 10. 7 小結 309

參考文獻 310

第5 章 航空電磁數據處理 313

5. 1 航空電磁數據質量監控 313

5. 1. 1 航空電磁數據質量監控方法 313

5. 1. 2 航空電磁數據質量監控統計報告 317

5. 2 頻率域航空電磁數據處理 318

5. 2. 1 頻率域航空電磁數據預處理技術 318

5. 2. 2 頻率域航空電磁數據處理技術 318

5. 3 時間域航空電磁數據處理 330

5. 3. 1 時間域航空電磁數據預處理技術 330

5. 3. 2 時間域航空電磁數據處理技術 342

5. 4 本章小結 354

參考文獻 355

第6 章 航空電磁勘查技術套用 357

6. 1 航空電磁勘查技術套用範圍 357

6. 2 金屬礦產勘查 359

6. 3 油氣資源勘查 362

6. 4 環境工程勘查 363

6. 5 地下水及地熱資源勘查 368