一种基于站间传递函数的大地电磁噪声压制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于大地电磁测深方法的数据处理领域，设及一种基于站间传递函数的大 地电磁噪声压制方法，该方法通过利用多个同步大地电磁测点，处理测点间电磁场的传递 函数关系，达到压制大地电磁测深数据噪声的目的。
【背景技术】
[0002] 大地电磁测深是一种天然场源的地球物理勘探方法，具有野外施工方便、探测深 度大、不受高阻层屏蔽等优点，为研究深部流体分布、板块构造和大陆动力学等科学问题， 提供了重要的地球物理依据。天然电磁场信号幅值微弱、频带宽，极易受到噪声干扰，如矿 区资源开采产生很强的相关噪声，导致测点即使偏离干扰源十几公里也无法获得较好的数 据，造成重要地质构造区域深部物质电性资料的缺失。另外人文噪声成分非常复杂，先验信 息少，各地区也有差异，加之大大电磁信号场源也比较复杂，两者禪合在一起，很难精确分 离。目前大地电磁噪声压制方法主要有最小二乘法、Robust估计、远参考、小波变换和希尔 伯特-黄变换等去噪方法。最小二乘法可W压制高斯随机噪声，但少数飞点也会导致估算值 偏离真值，无法压制相关噪声。远参考方法利用参考点信号与本地点信号相关的特点，压制 不相关噪声，远参考的处理效果依赖于参考点与本地点信号和噪声的相关性，实际中很难 选择合适的参考距离，W保证测点之间信号相关的同时尽可能地远离噪声。小波变换和希 尔伯特-黄变换可W抑制随机噪声和局部相关噪声。W上去噪方法的缺点在于难W压制强 相关噪声和电场噪声，导致阻抗在某个频段甚至整个频带具有明显的近场源效应、飞点数 量多、误差大。
【发明内容】
[0003] 针对目前现有大地电磁去噪方法的缺陷，本发明提供一种基于站间阻抗的大地电 磁噪声压制方法，避免本地点相关噪声对阻抗估算的影响，压制飞点、减少误差，提高大地 电磁的数据质量。
[0004] 为实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种基于站间阻抗的大地电磁噪声压 制方法，包括如下步骤：
[0005] 1)对多个大地电磁测点时间序列数据进行同步；
[0006] 2)估算站间电磁场之间的传递函数；
[0007] 3)利用参考测点数据和步骤2)的站间传递函数，合成本地测点的时间序列信号， 称为合成信号；
[000引4)识别本地测点噪声所在的位置；
[0009] 5)用步骤3)中的合成信号替换步骤4)中的噪声，得到去噪后的新数据。在上述技 术方案中，进一步，步骤2)中估算站间电磁场之间的传递函数，站间传递函数包括拟阻抗、 水平电场传递函数、水平磁场传递函数和拟倾子，拟阻抗表示本地测点水平电场与参考测 点水平磁场之间的传递函数，水平电场传递函数表示本地测点水平电场与参考测点水平电 场之间的传递函数，水平磁场传递函数表示本地测点水平磁场与参考测点水平磁场之间的 传递函数，拟倾子表示本地垂直磁场与参考测点水平磁场之间的传递函数。站间传递函数 的估算方法包括最小二乘法、Robust估计和远参考方法等常用估算本地测点阻抗张量的方 法;若存在两个同步测点，优选Robust估计，W压制非高斯噪声;若存在Ξ个W上同步测点， 优选远参考方法，压制相关噪声。
[0010] 步骤3)对步骤1)中的同步参考测点时间序列数据进行快速傅里叶变换，得到参考 测点水平电场和磁场的频谱，再结合站间传递函数，采用公式（1)或公式(2)计算得到本地 测点水平电场的频谱，采用公式(3)或(4)得到本地测点水平磁场的频谱，采用公式(5)得到 本地测点垂直磁场的频谱，最后对本地测点电场频谱和磁场频谱分别进行傅里叶反变换， 得到本地测点电场和磁场的时间序列，称为合成信号。
[0011] El = LlnEn (1)
[0012] El = ZlnHn (2)
[OOU] Hl=IlnEn (3)
[0014] 化= MlnHn (4)
[0015] Hlz = TlnHn (5)
[0016] 其中El为本地测点水平电场的频谱，出本地测点水平磁场的频谱，巧，本地测点垂 直磁场的频谱，Lin表示本地测点水平电场与参考测点水平电场的传递函数，Zln表示本地测 点水平电场与参考测点水平磁场的传递函数，Iln表示本地测点水平磁场与参考测点水平电 场的传递函数，Min表示本地测点水平磁场与参考测点水平磁场的传递函数，Tin表示本地测 点垂直磁场与参考测点水平磁场的传递函数。
[0017] 步骤4)对本地测点噪声数据进行识别，首先对本地测点原始时间序列数据和合成 信号进行加窗，利用公式(6)相对能量比的方法对电磁场各个分量进行噪声识别，相对能量 比值大于设定阔值的窗口，表示该场分量的该窗口时间序列含有噪声，也可W采用相关系 数、极化参数、小波系数等方法对噪声进行识别。
[001 引
(6)
[0019]其中NR表示相对能量比，N表示窗口长度，W康示第j个窗口，Wi,康示第j个窗口的 第i个数对应的电场或磁场，^表示对第j个窗口 N个数据的平均值，上标0表示本地测点的 原始观测数据，上标S表示步骤3)中本地测点的合成信号。
[0020]步骤5)用合成信号替换噪声数据，得到去噪后的新数据，为了使合成数据与原始 数据光滑的衔接，在窗口的左边界和右边界分别采用公式(7)和公式(8)进行加权处理，避 免引入阶跃噪声。
[0023] 其中dnew表示本地测点的新数据，(Us表示本地测点的观测数据，cUyn表示本地测点 的合成数据，L为窗口边界的长度，L小于窗口长度N，COS ^为加权权重。
【附图说明】
[0024] 图1为本发明方法的流程图。
[0025] 图2为本地测点电场与参考测点磁场之间的传递函数图。
[0026] 图3为本地测点磁场与参考测点磁场之间的传递函数图。
[0027] 图4为去噪前后的时间序列图。
[0028] 图5为去噪前后的视电阻率和相位图。
[0029] 图6为去噪前后的阻抗误差统计图。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述，但不作为对