【摘 要】
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井间电磁波CT成像是高效探测地下介质电磁特性的地球物理方法,它的探测深度大、范围广、分辨率高,主要应用于岩土工程以及煤炭、油气和金属矿产等资源的勘探开发。其主要是通过对电磁波反演来精确地界定地下目标体的属性(如吸收系数和电导率),最终得到两个钻孔之间的高分辨率地质剖面图像,并由此来判断地下目标体的位置与形态。本文在简单介绍了井间电磁波图像重建技术的基础理论—Radon变换和Radon逆变换的基础上
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井间电磁波CT成像是高效探测地下介质电磁特性的地球物理方法,它的探测深度大、范围广、分辨率高,主要应用于岩土工程以及煤炭、油气和金属矿产等资源的勘探开发。其主要是通过对电磁波反演来精确地界定地下目标体的属性(如吸收系数和电导率),最终得到两个钻孔之间的高分辨率地质剖面图像,并由此来判断地下目标体的位置与形态。本文在简单介绍了井间电磁波图像重建技术的基础理论—Radon变换和Radon逆变换的基础上,针对初始场强E0未知的问题,详细介绍了三种处理E0的方法:线性拟合法、矩阵反演法和双频电磁波CT成像法;针对反演算法图像重建问题,详细介绍了反投影算法(BPT)、代数重建算法(ART)、联合迭代算法(SIRT)和最小平方QR分解法(LSQR)。线性拟合法可以在反演之前求取初始场强E0;矩阵反演法将初始场强E0作为未知参数参与反演,通过求解大型矩阵计算出E0,并得到反演结果;双频电磁波CT成像法采用两种频率数据比值消除初始场强E0的影响,最终得到电导率图像,但该方法只适用于良导体。为了分析以上3种E0处理方法的适用性,本文以BPT算法作为反演的初始值,利用合成数据分析线性拟合法、矩阵反演法和双频电磁波CT成像法处理初始场强E0的优劣,优选成像效果最好的矩阵反演法用于实际数据E0的处理。此外,利用合成数据分析不同反演算法的成像效果,选择成像效果最好的LSQR算法作为实际数据的图像重建算法。由于不同的迭代次数在一定程度上影响LSQR算法的成像结果,本文采用实测数据分析迭代次数对反演算法成像效果的影响,经与钻孔资料对比,发现迭代90次的成像结果最好,由此得出适合研究区的成像反演算法。本文用LSQR算法迭代90次,对X1-X2、X2-X3、X4-X5、X6-X5和X7-X8钻孔采集到的信息进行反演运算得到的吸收系数等值线成果图,对比钻孔揭露的岩溶或破碎带的信息,发现二者无论在空间位置还是在范围和大小等方面都比较吻合。除此之外,吸收系数等值线成果图还可以反映出,视吸收系数小于2d B/m的岩区基本无异常,岩体一般比较完整;视吸收系数大于3d B/m的岩区为异常区,岩体一般为破碎区或者岩溶发育区。
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