[發明專利]一種基于克里金插值的三維地面核磁共振反演方法

有效

• 申請號: 202010068710.3
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111221047B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 林婷婷;趙汗青;楊玉晶;葉瑞
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01V3/38
• 分類號: G01V3/38;G01V3/14
• 代理公司: 沈陽銘揚聯創知識產權代理事務所(普通合伙) 21241
• 代理人: 屈芳

本發明屬于地球物理探測數據的正反演解釋領域，尤其是以三維的測量方式同時實現的一種基于克里金插值的地面核磁共振正反演方法，包括：獲取三維反演結果包括含水量矩陣、弛豫時間矩陣以及對位置信息矩陣；將反演結果作為已知點數據，利用回歸函數和相關函數建立求未知點的數據DACE模型；利用建好的DACE模型，對含水量以及弛豫時間進行克里金插值，獲得預測點的含水量和弛豫時間信息得到新的三維反演結果，解決了三維核磁共振探測布線時間長，探測效率低，反演精度不高的難題，可應用于裂隙水和巖溶水等復雜條件地下水的高效率、高分辨率、高精度探測，極大地提高了探測效率，節省了野外測量時間。

技術領域

本發明屬于地球物理探測數據的正反演解釋領域，尤其是以三維的測量方式同時實現的一種基于克里金插值的地面核磁共振正反演方法。

背景技術

地面核磁共振(Surface Nuclear Magnetic Resonance，簡稱SNMR)是國際上發展起來的一種新的地球物理直接探測地下水的方法，這種在地面直接探測地下介質中氫核豐度的技術，不僅可以用于缺水地區的地下水資源勘查與評價，還可以在地下水引起的堤壩滲漏、礦井突水、隧道涌水、滑坡等地質災害水源的探測預警中發揮獨特的作用。然而，隨著技術的廣泛應用，針對裂隙水和巖溶水等復雜條件地下水的探測需求逐漸增多，對于這種非層狀不均勻水體的探測，技術需要從一維垂向測深轉向二維以及三維地下水成像，有必要探索和發展適合于復雜水體的高效率高分辨率的探測方法以及高精度的三維反演方法。

CN201410252327.8公開了一種“基于和聲搜索算法的地面核磁共振反演方法”，其先建立了約束R-TLS反演模型，在背景區域電阻率值分布序列和測量信號的初始振幅序列都存在誤差的條件下，提高反演精度，后提出了IHS改進的和聲搜索算法以求解通過公式推導將該模型轉化為受條件約束的非線性優化的問題，消除了反演模型中對含水層最大劃分層數的限制，適用于現有層狀地質模型中反演算法對背景區域電阻率的分布存在估計誤差的情況。蔣川東在Geophysical Journal International[2015，200(2)，824-836]上發表的論文“magnetic resonance tomography using elongated transmitter and in-loopreceiver arrays for time-efficient 2-D imaging of subsurface aquiferstructures”，首先設計陣列線圈的二維測量模式，即一次測量中，采用一個較大線圈作為發射線圈，多個小線圈同時采集磁共振信號，并給出了基于分辨率半徑分析的陣列線圈組合模式的優化設計方法，最后通過二維初始振幅反演獲取地下含水量信息，對比分析了正方形以及長方形陣列線圈的邊對邊型和半覆蓋型測量模式，得出了當儀器系統的采集通道足夠多時，長方形陣列線圈半覆蓋測量模式是實現快速高分辨率二維地下水探測的最優測量模式。

上述發明的基于和聲搜索算法只能解決一維地面核磁共振反演問題，橫向分辨率低，反演結果不穩定；長方形陣列線圈半覆蓋測量模式與正方形陣列線圈相比，提高了探測分辨率，但受儀器系統采集通道個數的限制，需要進行多次測量，存在耗時耗力、測量效率低、反演結果精度不高、不平滑等缺點，此外，為提高水平分辨率，采用短邊長的線圈對已知長度的測線進行探測及反演成像時，長方形陣列線圈半覆蓋模式的測量效率將嚴重降低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種適用于非層狀不均勻水體的高效率高分辨率探測，既能節省測量時間，又能得到高精度平滑的反演結果，對裂隙水和巖溶水等復雜條件的一種基于克里金插值的三維地面核磁共振反演方法。

本發明是這樣實現的，

一種基于克里金插值的三維地面核磁共振反演方法，該方法包括如下的步驟：

1)獲取三維反演結果包括含水量矩陣、弛豫時間矩陣以及對位置信息矩陣；

2)將反演結果作為已知點數據，利用回歸函數和相關函數建立求未知點的數據DACE模型；