针对矿集区电磁噪声类型复杂、能量大,相关性强,频率范围宽,现有大地电磁噪声压制技术效果不佳的现状,本项目拟针对矿集区不同的噪声类型,系统地研究数学形态滤波器结构元素类型及尺寸的选择规律,给出相应的最优结构元素;联合其它信号处理方法,对信噪分离后的噪声系列进行二次信噪分离,最大限度地保留大地电磁信号,以逼近大地电磁信号的原始形态。重点研究非线性滤波及噪声识别技术在信噪分离中的有效组合应用,最终形成一套基于数学形态滤波的高保真信噪分离方案,并编制快速可视化处理软件,为改善矿集区大地电磁数据品质和提高大地电磁测深的深部探测能力提供技术支持。项目成果不仅可以提升本领域的整体学术水平,促进学科发展,而且在大地电磁测深资料处理中有极大的应用前景,具有非常重要的理论意义及实际价值。
Magnetotelluric;mathematical morphology;Ore Concentrated Area;strong interference;high fidelity separation
大地电磁测深法(Magnetotelluric,MT)是通过在地表测量相互正交的电场与磁场,获得地下电性结构的一种地球物理方法。目前已被广泛地应用于地球深部结构研究和资源环境勘探。开展MT去噪技术研究,能够提高MT数据质量,有助于提升MT的应用效果,扩展MT的应用范围。本项目采用数学形态滤波放法,在时间域进行大地电磁信号与强干扰噪声分离技术研究。首先以庐枞矿集区MT数据为例,分析了含强干扰噪声的MT数据的时间域波形及其频谱特征,通过仿真计算研究了矿集区典型强干扰噪声对MT测深曲线的影响规律;提出了组合广义形态滤波器的构建办法,并进行了去噪效果分析;以直线型结构元素为例进行仿真实验,计算了不同尺寸的结构元素对类方波及类三角波噪声的去噪结果,通过方差、信噪比、曲线相似度等参数的对比分析,总结了结构元素尺寸的选择的规律;在数学形态滤波的基础上,提出了基于top-hat变换、中值滤波和信号子空间增强的大地电磁二次信噪分离方法;在分析然电磁场源的信号及频谱特征的基础上,提出了基于小波能量谱及电磁场极化方向的信噪分离评价方法;编程实现了基于数学形态滤波的MT去噪方法,基于MATLAB平台实现了程序的可视化,并应用该程序对庐枞矿集区的MT数据进行了去噪处理,提高了该区MT数据的整体质量。本项目经过三年的研究工作,完成了设计任务要求。已发表学术论文12篇,其中SCI检索2篇,EI检索7篇。培养研究生5人,获得博士学位1人,获得硕士学位3人。