我国国土面积近 2 / 3 区域为高山、 沙漠、 湖泊沼泽、 森林覆盖区，给地面地球物理探测带来极大困难。 航空地球物理，特别是航空电磁探测技术是在这些区域进行地球物理勘探的有效手段。 国外航空电磁经过逾 50年的发展已成为非常成熟的探测技术，部分国家已实现国土面积全覆盖。我国自 20 世纪末开始，通过引进和消化国外技术研发基于固定翼和直升机平台的航空电磁探测装备，虽经多年技术攻关，关键技术仍没有取得重大突破。 目前尚没有能够形成生产力的探测设备及配套的数据处理和解释软件。 《航空电磁理论与勘查技术》基于作者在国外多年从事航空电磁探测技术和装备研发的经验，瞄准国际***的航空电磁探测技术，详细阐述航空电磁正反演理论、 关键技术、 装备发展现状、 数据处理和解释及航空电磁勘查技术在能源资源、 环境工程、 地下水和地热及防灾减灾等领域的应用。 期望《航空电磁理论与勘查技术》能够对推动我国航空电磁勘查技术发展和应用起积极作用。

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航空电磁法,研究 

目录
前言
第1 章 航空电磁勘查技术现状及展望 1
1. 1 航空电磁勘查技术现状 1
1. 1. 1 国外航空电磁勘查技术现状 1
1. 1. 2 国内航空电磁勘查技术现状 4
1. 2 航空电磁勘查系统发展现状 5
1. 2. 1 CGG/ Fugro 公司及其系统 5
1. 2. 2 Geotech 公司及其系统 10
1. 2. 3 Aeroquest 公司及其系统 13
1. 2. 4 SkyTEM Surveys 公司及其系统 14
1. 3 航空电磁数据处理技术现状 16
1. 3. 1 背景场去除 16
1. 3. 2 天电噪声去除 17
1. 3. 3 运动噪声去除 17
1. 3. 4 叠加 17
1. 3. 5 抽道 17
1. 3. 6 记录点位置校正 18
1. 3. 7 姿态校正 18
1. 3. 8 调平 18
1. 4 航空电磁反演技术现状 19
1. 4. 1 航空电磁成像技术 19
1. 4. 2 航空电磁一维反演 19
1. 4. 3 航空电磁三维反演 20
1. 5 航空电磁勘查技术展望 21
参考文献 22
第2 章 航空电磁正演理论 26
2. 1 频率域航空电磁一维正演理论及数值计算方法 26
2. 1. 1 电磁感应方程 26
2. 1. 2 层状介质中电磁TE 和TM 极化模式 27
2. 1. 3 自由空间中偶极子电磁场 29
2. 1. 4 波数域电磁场 30
2. 1. 5 层状介质中波数域电磁场求解 31
2. 1. 6 TE 和TM 模式源项耦合 33
2. 1. 7 波数域电磁场合成 34
2. 1. 8 电性源和磁性源电磁场 34
2. 1. 9 空气中电性源和磁性源电磁场积分表达式 38
2. 1. 10 快速汉克尔变换及频率域航空电磁响应数值计算 41
2. 2 时间域航空电磁一维正演理论及数值计算方法 49
2. 2. 1 脉冲响应和阶跃响应 49
2. 2. 2 任意波形时间域航空电磁响应 50
2. 3 航空电磁各向异性正演和影响特征分析 55
2. 3. 1 航空电磁各向异性研究现状 55
2. 3. 2 层状任意各向异性介质航空电磁正演模拟 57
2. 3. 3 数值算例 65
2. 3. 4 野外实测数据例子 71
2. 3. 5 小结 72
2. 4 航空电磁姿态效应 73
2. 4. 1 航空电磁系统吊舱姿态变化 73
2. 4. 2 层状介质电磁响应 76
2. 4. 3 直升机航空电磁系统姿态效应 76
2. 4. 4 基于叠加偶极的航空电磁姿态效应校正 84
2. 4. 5 实测航空电磁数据姿态校正 87
2. 4. 6 小结 89
2. 5 航空电磁激发极化效应 89
2. 5. 1 激发极化效应对航空瞬变电磁扩散的影响 89
2. 5. 2 航空瞬变电磁激电效应正演模拟 98
2. 5. 3 小结 103
2. 6 航空电磁位移电流效应 103
2. 6. 1 电磁场全解形式 104
2. 6. 2 自由空间位移电流的影响 104
2. 6. 3 地下介质位移电流的影响 106
2. 6. 4 理想导电半空间位移电流的影响 107
2. 6. 5 小结 108
2. 7 航空电磁多参数正演及影响特征 109
2. 7. 1 航空电磁多参数正演计算 109
2. 7. 2 频率域航空电磁多参数响应特征 109
2. 7. 3 时间域航空电磁多参数响应特征 112
2. 8 航空电磁扩散特征及“烟圈” 效应 119
2. 8. 1 一维介质中电磁场正演计算 120
2. 8. 2 频率域电磁场扩散特征 121
2. 8. 3 时间域电磁场扩散特征 124
2. 8. 4 “烟圈” 效应 127
2. 8. 5 成像深度 131
2. 8. 6 小结 132
2. 9 半航空电磁系统一维正演理论 132
2. 9. 1 半航空系统电磁响应正演计算 132
2. 9. 2 半航空系统电磁响应特征 133
2. 9. 3 小结 136
参考文献 137
第3 章 航空电磁成像及反演理论 141
3. 1 航空电磁成像理论 141
3. 1. 1 Sengpiel 成像方法 141
3. 1. 2 差分视电阻率成像方法 143
3. 1. 3 电导率深度成像方法(CDI) 146
3. 1. 4 基于浮动薄板的电磁成像方法 150
3. 1. 5 时间域航空电磁Tau 成像方法 151
3. 1. 6 小结 158
3. 2 Marquardt￣Levenberg 反演 159
3. 2. 1 基本原理 159
3. 2. 2 雅克比矩阵计算 160
3. 2. 3 频率域航空电磁理论数据反演 164
3. 2. 4 频率域航空电磁实测数据反演 165
3. 2. 5 时间域航空电磁理论数据反演 165
3. 2. 6 时间域航空电磁实测数据反演 167
3. 3 横向约束反演 169
3. 3. 1 电阻率和厚度横向约束 169
3. 3. 2 深度约束 170
3. 3. 3 总体反演方程与阻尼最小二乘解 171
3. 3. 4 频率域航空电磁理论模型横向约束反演 172
3. 3. 5 时间域航空电磁理论模型横向约束反演 173
3. 3. 6 频率域航空电磁实测数据横向约束反演 175
3. 3. 7 时间域航空电磁实测数据横向约束反演 176
3. 3. 8 小结 177
3. 4 拟三维模型空间约束反演 178
3. 4. 1 正演模拟 179
3. 4. 2 约束方案 180
3. 4. 3 反演理论 181
3. 4. 4 算例分析 183
3. 4. 5 小结 188
3. 5 Occam 反演 191
3. 5. 1 目标函数 191
3. 5. 2 模型更新 192
3. 5. 3 拉格朗日乘子搜索方法 193
3. 5. 4 数值算例 193
3. 5. 5 小结 198
3. 6 变维数贝叶斯反演 198
3. 6. 1 后验概率分布 200
3. 6. 2 模型参数初始化 201
3. 6. 3 建议分布 201
3. 6. 4 接受概率 203
3. 6. 5 收敛条件 203
3. 6. 6 数值算例 204
3. 6. 7 小结 215
3. 7 模拟金属淬火反演算法 215
3. 7. 1 模拟金属淬火基本原理 217
3. 7. 2 模型构造 218
3. 7. 3 随机行走用于模型更新 218
3. 7. 4 目标函数 219
3. 7. 5 模拟退火策略 219
3. 7. 6 反演结果 220
3. 7. 7 小结 224
3. 8 航空电磁多参数反演 225
3. 8. 1 多参数反演理论 225
3. 8. 2 雅克比矩阵计算 226
3. 8. 3 反演算例 227
3. 8. 4 小结 230
参考文献 230
第4 章 航空电磁勘查关键技术 236
4. 1 航空电磁系统Footprint 236
4. 1. 1 航空电磁系统Footprint 概念 236
4. 1. 2 航空电磁系统Footprint 计算方法 237
4. 1. 3 频率域航空电磁系统Footprint 239
4. 1. 4 航空电磁系统Footprint 的影响因素 244
4. 1. 5 小结 248
4. 2 导电异常环用于航空电磁系统测试 248
4. 2. 1 研究背景 248
4. 2. 2 理论推导 249
4. 2. 3 正演结果和实测数据分析 252
4. 2. 4 小结 256
4. 3 航空电磁系统一次场去除技术 256
4. 3. 1 频率域航空电磁一次场去除技术 257
4. 3. 2 时间域航空电磁一次场去除技术 257
4. 4 航空电磁视电阻率定义 258
4. 4. 1 概述 258
4. 4. 2 频率域航空电磁视电阻率定义 259
4. 4. 3 时间域航空电磁视电阻率定义 263
4. 4. 4 航空电磁全区视电阻率定义 264
4. 4. 5 小结 267
4. 5 航空电磁多波形发射技术 267
4. 5. 1 多波形发射研究现状 267
4. 5. 2 多波形发射系统 268
4. 5. 3 多波形发射技术应用 270
4. 6 航空电磁异常体探测能力分析 270
4. 6. 1 三维航空电磁系统正演模拟 271
4. 6. 2 柱状良导体模型 272
4. 6. 3 探测能力及影响因素分析 273
4. 6. 4 小结 278
4. 7 频率域航空电磁系统校准技术 278
4. 7. 1 理论模型 279
4. 7. 2 航空电磁系统在导电大地上的校准方法 281
4. 7. 3 航空电磁数据校正 288
4. 7. 4 小结 291
4. 8 航空电磁磁场计算和应用 291
4. 8. 1 磁场计算 291
4. 8. 2 磁场和磁感应探测能力分析 292
4. 8. 3 小结 295
4. 9 任意线圈系互感的计算 295
4. 9. 1 互感计算原理 295
4. 9. 2 互感计算方法 296
4. 9. 3 几种线圈系的互感算例 297
4. 10 高压线塔基接地电阻探测 298
4. 10. 1 高压线模型及感应电动势 299
4. 10. 2 电路求解 300
4. 10. 3 高压线-大地-接收机系统响应 301
4. 10. 4 发射机-大地-接收机系统响应 303
4. 10. 5 悬链线的影响 304
4. 10. 6 模型试验 304
4. 10. 7 小结 309
参考文献 310
第5 章 航空电磁数据处理 313
5. 1 航空电磁数据质量监控 313
5. 1. 1 航空电磁数据质量监控方法 313
5. 1. 2 航空电磁数据质量监控统计报告 317
5. 2 频率域航空电磁数据处理 318
5. 2. 1 频率域航空电磁数据预处理技术 318
5. 2. 2 频率域航空电磁数据处理技术 318
5. 3 时间域航空电磁数据处理 330
5. 3. 1 时间域航空电磁数据预处理技术 330
5. 3. 2 时间域航空电磁数据处理技术 342
5. 4 本章小结 354
参考文献 355
第6 章 航空电磁勘查技术应用 357
6. 1 航空电磁勘查技术应用范围 357
6. 2 金属矿产勘查 359
6. 3 油气资源勘查 362
6. 4 环境工程勘查 363
6. 5 地下水及地热资源勘查 368
6. 6 地质填图及其他应用 371
参考文献 372
附录1 频率域/时间域航空电磁dB/ dt 正演模拟程序 374
附录2 频率域/时间域航空电磁场B 正演模拟程序 393
附录3 频率域任意各向异性一维航空电磁正演模拟程序 410
附录4 任意两个环形线圈互感计算程序 442