[发明专利]一种基于自然电位等效融合成像的地下流体监测方法

摘要

本发明公布了一种基于自然电位等效融合成像的地下流体监测方法，包括以下步骤：布设观测系统采集自然电位信号；对某时刻的一条自然电位测线数据进行连续复小波分析得到小波变换系数；通过小波变换系数获得地下流体源可能的位置，并通过拟合方差和极值线能量进行高斯分布成像；另对某时刻的一条自然电位测线数据进行源发生概率成像分析，以矢量箭头形式表示偶极子发生概率，进而了解地下流体流动状态；计算得到在一定概率区间内的等效概率质心的位置，作为最有可能出现自然电位源的位置；加权叠加小波概率成像与电荷源发生概率成像作为融合概率成像结果，从而更准确地显示地下流体聚集区域。

主权项

1.一种基于自然电位等效融合成像的地下流体监测方法，采用矢量形式表示偶极子发生概率成像；计算在一定概率区间内的等效概率质心；通过融合概率成像方法定位地下流体源；由此通过处理地表观测的自然电位信号监测地下流体流动；具体包括以下步骤：步骤1：布设观测系统采集自然电位信号；采集自然电位信号的参数包括：各电极在笛卡尔坐标系下的位置坐标(x_i，y_i，z_i)，其中i为传感器编号，i＝1，2，3...N；记录采集时刻t_j，其中j为采集时刻编号，j＝1，2，3...M；各测点测得的对应的自然电位U(x_i，y_i，z_i，t_j)；布设多条自然电位测线进行数据采集；单条自然电位测线数据记为U(x，z(x))，z(x)取决于电极埋深和地形参数；步骤2：取一条自然电位测线数据U(x，z(x))做多尺度的连续复小波分析，得到小波变换系数；步骤3：通过小波变换系数获得地下流体源可能的位置，并通过拟合方差和极值线能量进行高斯分布成像；步骤4：计算得到地下流体的流动状态；用相应的自然电位测线数据U(x，z(x))计算电荷源发生概率MP_q或偶极子源发生概率DP_q；以矢量箭头形式表示偶极子源发生概率DP_q，得到地下流体的流动状态；步骤5：计算得到在一定概率区间内的等效概率质心的位置，作为最有可能出现自然电位源的位置；设定置信阈值P_α，通过公式三计算出超出阈值P_α的等效概率质心的位置(x₀，z₀)：其中，P_i是网格点的源发生概率在区间P_α≤|MP_q|≤|MAX(MP_q)|内的概率值；(x_i，z_i)为相应的在所选择的概率区间的网格点坐标；等效概率质心的位置(x₀，z₀)即作为最有可能出现自然电位源的位置；步骤6：通过融合概率成像，得到叠加小波概率成像和电荷源发生概率成像的融合概率成像结果；融合概率FP_i，j定义为公式四：其中，和分别是归一化后电荷源发生概率和加高斯分布的小波方法概率；α是加权因子，取值在0至1之间；通过上述步骤，实现基于自然电位等效融合成像的地下流体监测，得到的监测结果包括地下流体异常源的位置和地下流体的流动状态。