大地電磁多參考站陣列數(shù)據(jù)處理方法

周 聰 湯井田 原 源 鄧居智 石福升 李 勇

(①核資源與環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(東華理工大學(xué))，江西南昌 330013； ②自然資源部地球物理電磁法探測技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北廊坊 065000； ③有色金屬成礦預(yù)測與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中南大學(xué))，湖南長沙 410083；④自然資源部覆蓋區(qū)深部資源勘查工程技術(shù)創(chuàng)新中心，安徽合肥 230001)

0 引言

大地電磁法(Magnetotelluric，MT)是一類重要的地球物理方法[1-2]。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和應(yīng)用環(huán)境的多樣化，MT方法所面臨的噪聲問題越來越復(fù)雜。如何有效壓制各種電磁噪聲，獲得高質(zhì)量的阻抗估計(jì)，一直是MT方法最重要的任務(wù)之一[1,3-5]。

遠(yuǎn)參考法是大地電磁法壓制噪聲最有效的策略之一。Goubau等[6]首先提出互功率譜估計(jì)法，以壓制常規(guī)單站處理阻抗估計(jì)中自功率譜計(jì)算所引起的噪聲。在此基礎(chǔ)上，Gamble等[7]提出了遠(yuǎn)參考估計(jì)法，該方法要求在距離測點(diǎn)一定范圍內(nèi)觀測磁場信號(hào)的變化，利用遠(yuǎn)參考站與測站間信號(hào)相干、噪聲不相干的性質(zhì)，以互功率譜代替自功率譜計(jì)算，以數(shù)據(jù)相干性壓制噪聲的影響。隨著人文噪聲的影響日益嚴(yán)重，遠(yuǎn)參考法得到了極大的發(fā)展并逐步普及[8-12]。

遠(yuǎn)參考技術(shù)的發(fā)展要求參考數(shù)據(jù)規(guī)模不斷地增大；數(shù)據(jù)的利用從雙磁道向電磁多測道、多站疊加及多站處理不斷發(fā)展。常規(guī)參考道數(shù)據(jù)一般選擇兩道水平磁場，這是因?yàn)榇艌鰝鞑ミ^程相對(duì)更穩(wěn)定，不同測站間磁場的相關(guān)性更好。但當(dāng)參考站的磁場數(shù)據(jù)質(zhì)量不佳時(shí)，電場數(shù)據(jù)也可被用于作為參考道進(jìn)行互功率譜的計(jì)算，即所謂“電參考”[13]。Epishkin[14]提出一種利用所有測道的遠(yuǎn)參考技術(shù)，可同時(shí)利用電場和磁場分別計(jì)算一套權(quán)重系數(shù)，提高了參考道數(shù)據(jù)的利用率，進(jìn)而提高了MT數(shù)據(jù)處理質(zhì)量。但該算法僅限于單參考站的處理。Varentsov等[15]提出利用遠(yuǎn)參考站的磁場與測站磁場間的相干性分析，計(jì)算一系列閾值參數(shù)，據(jù)此對(duì)測站的含噪功率譜數(shù)據(jù)進(jìn)行挑選，從而提高阻抗估計(jì)的穩(wěn)健性，即所謂“遠(yuǎn)參考磁場控制法(RRMC)”。張剛等[16]將這一思想進(jìn)一步發(fā)展到多點(diǎn)遠(yuǎn)參考數(shù)據(jù)，但其實(shí)質(zhì)仍是不同參考站處理結(jié)果的疊加，因而對(duì)于持續(xù)性噪聲，仍難以通過功率譜數(shù)據(jù)的挑選提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。MT多站疊加技術(shù)、“偽遠(yuǎn)參”及站間依賴關(guān)系等方法[17-19]拓展了遠(yuǎn)參考法的應(yīng)用，但這些方法未明確多參考站的應(yīng)用方式。Larsen等[20]提出基于遠(yuǎn)參考站的信噪分量方法，Oettinger等[21]在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出一種可利用雙遠(yuǎn)參考數(shù)據(jù)壓制相干噪聲的技術(shù)，并可同時(shí)獲得相干噪聲的阻抗信息。該方法為雙遠(yuǎn)參考站數(shù)據(jù)的合理利用提供了可行策略，但當(dāng)遠(yuǎn)參考站超過兩個(gè)時(shí)，該方法無法進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)利用率。

進(jìn)一步提高參考數(shù)據(jù)的利用率是遠(yuǎn)參考技術(shù)的發(fā)展方向之一。隨著陣列觀測技術(shù)的不斷發(fā)展[22]，多參考站數(shù)據(jù)的獲取已具備實(shí)際可操作性。多參考站數(shù)據(jù)不僅可以從測區(qū)外直接進(jìn)行選點(diǎn)觀測，還可以從測區(qū)內(nèi)的低噪數(shù)據(jù)中選擇。例如，從測區(qū)內(nèi)低噪數(shù)據(jù)中選擇參考站數(shù)據(jù)作互參考處理[23]就是常用的一種選擇。一些學(xué)者研究了多個(gè)遠(yuǎn)參考站條件下不同參考距離對(duì)處理結(jié)果的影響[24-26]，然而算法的實(shí)質(zhì)仍是各參考站數(shù)據(jù)相互獨(dú)立地進(jìn)行處理，未能充分利用多點(diǎn)遠(yuǎn)參考數(shù)據(jù)間的相干信息。顯而易見，多點(diǎn)遠(yuǎn)參考站間均可能滿足信號(hào)相干、噪聲不相干的條件。如何更加有效地利用多參考站數(shù)據(jù)，統(tǒng)一提取多站、多道間的相干信息，增加數(shù)據(jù)利用率，提高處理質(zhì)量，仍是重要的研究方向。

陣列電磁數(shù)據(jù)處理方法的提出與發(fā)展為多參考站數(shù)據(jù)的利用提供了基礎(chǔ)[27-31]。常規(guī)陣列處理僅構(gòu)建單一數(shù)據(jù)陣列[28]，天然場源極化參數(shù)的提取精度易受影響。本文在常規(guī)陣列電磁數(shù)據(jù)處理方法的基礎(chǔ)上，發(fā)展了多參考站條件下的陣列電磁數(shù)據(jù)處理技術(shù)，提出分別構(gòu)建天然場占優(yōu)的數(shù)據(jù)陣列和含噪的目標(biāo)數(shù)據(jù)陣列，以陣列數(shù)據(jù)分析方法提取高精度天然電磁場極化參數(shù)，繼而提高目標(biāo)數(shù)據(jù)陣列的天然場響應(yīng)估計(jì)質(zhì)量。實(shí)測數(shù)據(jù)試驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的有效性。

1 陣列電磁數(shù)據(jù)處理模型

對(duì)于頻域電磁場，假設(shè)在I個(gè)激勵(lì)時(shí)窗內(nèi)，系統(tǒng)輸入端共有L個(gè)電磁場源同時(shí)進(jìn)行激勵(lì)，輸出端共有K個(gè)測道同步測量系統(tǒng)對(duì)所有輸入激勵(lì)的總響應(yīng)。第l(l=1,2,…,L)個(gè)場源在第i(i=1,2,…,I)個(gè)時(shí)窗內(nèi)的極化參數(shù)記為Ali，L×I個(gè)極化參數(shù)構(gòu)成輸入陣列A；第k(k=1,2,…,K)個(gè)測道在第i個(gè)時(shí)窗的觀測數(shù)據(jù)記為Xki，K×I個(gè)觀測數(shù)據(jù)構(gòu)成輸出陣列X。線性時(shí)不變系統(tǒng)條件下，系統(tǒng)頻率特性響應(yīng)Ukl不隨時(shí)間變化，輸出與輸入滿足線性關(guān)系[27,30]

(1)

矩陣形式為

X=UA+R

(2)

式中：R為頻域輸出端噪聲矩陣，可存在于各個(gè)測道與時(shí)窗中；A為場源的極化信息，或稱為極化參數(shù)矩陣；K×L維矩陣U反映了地球電磁系統(tǒng)本身的特性，以及激勵(lì)源與道的空間信息，與激勵(lì)延時(shí)(觀測時(shí)窗)無關(guān)，稱為系統(tǒng)響應(yīng)矩陣。式(1)和式(2)即為陣列電磁勘探模型的頻率域輸出—輸入關(guān)系表達(dá)式。

式(1)和式(2)亦是大地電磁法陣列數(shù)據(jù)處理的基本模型。通過合理的實(shí)施方案，可獲得陣列觀測數(shù)據(jù)。求解上述陣列方程組，并從中提取相應(yīng)的地電解釋參數(shù)，可以建立陣列數(shù)據(jù)處理的基本理論。

2 多參考站陣列數(shù)據(jù)處理技術(shù)

由于天然場源及噪聲的隨機(jī)性和不可預(yù)測性，很難準(zhǔn)確地知道場源個(gè)數(shù)，因此采用數(shù)據(jù)降維類算法(如主成分分析等)求解式(2)是合理的。一般而言，在大地電磁法和音頻大地電磁法涉及的觀測頻段范圍內(nèi)，天然場源信號(hào)可被認(rèn)為是均勻平面電磁波，因其發(fā)收距遠(yuǎn)大于觀測尺度，不同方向場源的主要能量可以通過分解、合并等效為兩個(gè)正交水平場源的作用，或者說天然場源的主要極化可等效至兩個(gè)正交水平方向上。

根據(jù)上述特點(diǎn)，Egbert[27]設(shè)計(jì)了基于穩(wěn)健主成分分析的常規(guī)陣列電磁數(shù)據(jù)處理方案。該方案將遠(yuǎn)參考與目標(biāo)測站置于同一陣列，在低噪環(huán)境下，可獲得較好的處理結(jié)果。然而，當(dāng)環(huán)境中存在相干噪聲時(shí)，含噪數(shù)據(jù)會(huì)嚴(yán)重影響阻抗數(shù)據(jù)的估計(jì)質(zhì)量。

多點(diǎn)遠(yuǎn)參考數(shù)據(jù)為提高天然場源極化參數(shù)的估計(jì)質(zhì)量提供了可能。利用多點(diǎn)遠(yuǎn)參考數(shù)據(jù)，將遠(yuǎn)參考測站與目標(biāo)測站物理分離，分別構(gòu)建兩類陣列數(shù)據(jù)集，即天然場信號(hào)占主導(dǎo)的低噪?yún)⒖缄嚵袛?shù)據(jù)集和含噪的目標(biāo)陣列數(shù)據(jù)集。先提取高精度的天然場源極化參數(shù)，再利用該參數(shù)提高目標(biāo)陣列數(shù)據(jù)集的處理質(zhì)量。在此思路下，本文提出一種分步求解方案，即先估計(jì)場源極化參數(shù)，后求系統(tǒng)響應(yīng)參數(shù)。

2.1 優(yōu)選參考站數(shù)據(jù)，分別構(gòu)建參考數(shù)據(jù)陣列和目標(biāo)測站陣列

一般可通過在測區(qū)外布設(shè)兩個(gè)甚至多個(gè)遠(yuǎn)參考站獲得多點(diǎn)遠(yuǎn)參考數(shù)據(jù)。當(dāng)測區(qū)范圍較大、噪聲分布不均勻時(shí)，還可優(yōu)選測區(qū)內(nèi)的同步低噪測站數(shù)據(jù)，或在低噪時(shí)段中加入?yún)⒖紨?shù)據(jù)陣列。參考站數(shù)據(jù)的選擇與常規(guī)單站遠(yuǎn)參考、互參考數(shù)據(jù)的挑選方法相同，以阻抗估計(jì)誤差、信號(hào)相干度和極化方向等多種參數(shù)進(jìn)行信、噪識(shí)別，挑選低噪測站和時(shí)段，需保證參考站本身的數(shù)據(jù)品質(zhì)較高，并且盡可能與待處理的測站噪聲不相干。

實(shí)際中，根據(jù)參考測站的測道組合方式，主要有以下幾種參考陣列組合： ①經(jīng)過挑選的磁道組合；②經(jīng)過挑選的電道組合； ③經(jīng)過挑選的混合測道組合，包括電道、磁道甚至其他可能的梯度測道等。記參考數(shù)據(jù)矩陣為Xr，對(duì)應(yīng)上述三種組合方式可分別寫為

(3)

(4)

(5)

式中：電磁場分量的上角標(biāo)1、2、… 、J表示經(jīng)過挑選的參考測站序號(hào)，J為參考測站總數(shù)；E表示電場；H表示磁場。

同樣地，可以將待處理目標(biāo)測站的張量電道、磁道數(shù)據(jù)寫入同一個(gè)數(shù)據(jù)矩陣中，記為Xn。

(2)利用參考數(shù)據(jù)陣列，建立陣列方程組

Xr=UrA+Rr

(6)

式中Rr為參考陣列的信號(hào)殘差。

(3)根據(jù)多個(gè)目標(biāo)測站的數(shù)據(jù)可建立陣列方程組

Xn=UnA+Rn

(7)

式中Rn為目標(biāo)陣列的信號(hào)殘差，高噪條件下，該殘差的方差較大。

2.2 估計(jì)天然場源極化參數(shù)

通過合適的數(shù)據(jù)選擇，可確保參考數(shù)據(jù)陣列中天然場占主導(dǎo)。如前文所述，天然場源的主要極化可等效至兩個(gè)正交水平方向上，即L≈2。此時(shí)遵循Egbert[27]和Smirnov等[29]提出的穩(wěn)健主成分分析(Robust Principal Component Analysis,RPCA)方法，可提取出數(shù)據(jù)中的主成分信息

(8)

穩(wěn)健估計(jì)式(7)的實(shí)現(xiàn)可直接采用現(xiàn)有的RPCA算法，如公開的Libra統(tǒng)計(jì)學(xué)代碼[31]。但經(jīng)測試，該算法在數(shù)據(jù)量較大時(shí)，對(duì)計(jì)算資源要求較高，計(jì)算速度慢。因此，本文采用常規(guī)陣列處理中所用的RPCA算法[27,29]，其簡要流程如下。

(1)計(jì)算K個(gè)測道的不相干噪聲方差，構(gòu)建K×K維對(duì)角矩陣CK。

(4)設(shè)置最大循環(huán)次數(shù)jmax、迭代終止條件閾值ε，對(duì)j(j=0,1,…,jmax)作循環(huán)計(jì)算

作SVD，Y(j)W(j)=u(j+1)s(j+1)[v(j+1)]T

如果‖u(j+1)s(j+1)s(j+1)[u(j+1)]*-I‖<ε,停止迭代； 其中：Y、r、w、W分別為預(yù)測矩陣、誤差、權(quán)系數(shù)及權(quán)系數(shù)矩陣； diag(·)表示求對(duì)角矩陣。

2.3 估計(jì)目標(biāo)測站的阻抗張量

利用最小二乘法，對(duì)目標(biāo)數(shù)據(jù)矩陣Xn及式(7)進(jìn)行帶參考信號(hào)的穩(wěn)健回歸分析，可求得系統(tǒng)響應(yīng)

(9)

式中W′為對(duì)式(5)進(jìn)行分析時(shí)的穩(wěn)健估計(jì)權(quán)值矩陣。

獲得Un的估計(jì)后，再利用陣列響應(yīng)參數(shù)的提取方法計(jì)算阻抗及其視電阻率和相位[30]。阻抗的計(jì)算公式為

ZMT=[UE(UH)T][UH(UH)T]-1

(10)

式中UE和UH分別為電場和磁場張量矩陣。上式省略了測站的角標(biāo)編號(hào)。

分析以上過程可知，與常規(guī)方法不同，本文將多參考站數(shù)據(jù)集中于統(tǒng)一的陣列數(shù)據(jù)中進(jìn)行分析處理，而不是簡單的多點(diǎn)參考數(shù)據(jù)疊加。由于以上陣列數(shù)據(jù)分析的引入，提高了多參考站數(shù)據(jù)的利用率和天然場信息提取精度?；谠肼暤慕y(tǒng)計(jì)特征，理論上參與計(jì)算的數(shù)據(jù)越多，噪聲壓制效果越好。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 實(shí)測多參考站觀測試驗(yàn)

2016年10月，中南大學(xué)在中國東部地區(qū)開展了多點(diǎn)遠(yuǎn)參考觀測及處理試驗(yàn)，測點(diǎn)分布如圖1所示。共包含目標(biāo)測站1個(gè)(S1)，位于安徽省霍山地區(qū)，該處背景噪聲較高；同步在背景噪聲相對(duì)較低的地區(qū)布設(shè)參3個(gè)參考站，分別位于安徽省滁州市定遠(yuǎn)縣(R1)、安徽省黃山市(R2)、江西省景德鎮(zhèn)市(R3)，與S1的距離分別約為160、200、280km；各測站的張量布設(shè)方向均為正南或正北，以北向?yàn)閤方向。R1、R2參考站觀測水平4分量電磁場(Ex、Ey、Hx、Hy)，R3僅觀測水平2分量磁場(Hx、Hy)。數(shù)據(jù)采集儀器采用加拿大鳳凰公司生產(chǎn)的V5-2000型大地電磁儀，采樣率為15Hz，同步采集時(shí)長約18h。

圖1 試驗(yàn)測點(diǎn)位置分布示意圖

3.2 觀測數(shù)據(jù)分析

陣列數(shù)據(jù)處理的理論依據(jù)之一是認(rèn)為不同空間測站的觀測數(shù)據(jù)中包含大量相干信息，并可從中提取出相應(yīng)的場源極化參數(shù)。為此，分析了實(shí)例中同步陣列觀測的時(shí)間域、時(shí)頻譜數(shù)據(jù)，如圖2所示。不難看出，S1、R1、R2和R3盡管相距數(shù)百千米，所處的噪聲環(huán)境各不相同，但各測站的同步電磁場間時(shí)間序列的總體輪廓及細(xì)節(jié)變化均具有相似性，功率譜隨時(shí)間的變化趨勢也一致，只是強(qiáng)度存在差異。這說明電磁數(shù)據(jù)處理可考慮空間多測站間的同步信息，進(jìn)行多站聯(lián)合處理。

圖2 同步陣列觀測的Hy時(shí)間序列(左)和時(shí)頻譜(右)片段

為進(jìn)一步分析各測站的含噪情況，進(jìn)行了不同頻率的極化方向?qū)Ρ确治觯鐖D3所示。可以看出，S1測站1Hz和0.1Hz的極化方向呈集中趨勢，并且在整個(gè)觀測時(shí)段趨勢一致，說明該測站處包含穩(wěn)定的人文噪聲場，且影響貫穿整個(gè)觀測時(shí)段。由于噪聲超過了穩(wěn)健估計(jì)的“崩潰點(diǎn)”[32]，常規(guī)穩(wěn)健估計(jì)方法很難得到可靠的處理結(jié)果。并且，因噪聲包含在所有觀測時(shí)段中，數(shù)據(jù)挑選類方法往往也難以湊效。各參考測站的極化方向分布相對(duì)均勻，僅R2測站略呈集中趨勢?？紤]到0.1～1Hz處于MT的“死頻帶”范圍[33]，結(jié)合后文的視電阻率、相位數(shù)據(jù)分析可知，各參考測站在0.1～1Hz范圍內(nèi)未包含明顯的人文噪聲，但天然場信號(hào)強(qiáng)度較低，分散的極化方向可能為天然場和隨機(jī)噪聲的混合表現(xiàn)。

圖3 同步陣列觀測在1 Hz和0.1Hz時(shí)的極化方向?qū)Ρ?/p>

3.3 處理結(jié)果對(duì)比

經(jīng)過時(shí)頻轉(zhuǎn)換，先對(duì)張量觀測的S1、R1和R2測站進(jìn)行了常規(guī)Robust處理和常規(guī)陣列處理，獲得了視電阻率和相位結(jié)果(圖4)。常規(guī)陣列處理中R3的兩道磁場也參與了計(jì)算，只是因該點(diǎn)未觀測電場，因此未獲得視電阻率、相位數(shù)據(jù)?？梢钥闯?，S1測站在0.1～1Hz的MT“死頻帶”范圍內(nèi)出現(xiàn)了明顯的畸變，視電阻率曲線在低于0.1Hz頻段明顯脫節(jié)，yx模式的數(shù)據(jù)表現(xiàn)尤為明顯。而參考站R1和R2在0.1Hz附近頻段也出現(xiàn)了一定程度的畸變，這正是MT“死頻帶”畸變的顯著表現(xiàn)。由于“死頻帶”內(nèi)天然場信號(hào)強(qiáng)度極低，甚至可能低于儀器的本底噪聲，因此即使在人文噪聲較低的測區(qū)，也難以獲得高質(zhì)量的天然場響應(yīng)。這也是目前MT數(shù)據(jù)處理中最棘手的問題之一。經(jīng)過常規(guī)陣列處理后，利用多測道數(shù)據(jù)壓制了隨機(jī)噪聲的干擾，S1測站在0.1～1Hz內(nèi)的形態(tài)得到明顯改善，但yx模式視電阻率曲線在0.1Hz前后頻段仍表現(xiàn)出一定的脫節(jié)，顯示出相干噪聲的影響仍然存在。這說明在陣列規(guī)模不大的條件下，常規(guī)陣列處理可較好地壓制隨機(jī)噪聲的影響，但對(duì)于相干噪聲，其處理效果不容樂觀。

圖4 單站Robust處理與常規(guī)陣列處理的視電阻率(上)和相位(下)曲線

基于本文所述的多參考站陣列數(shù)據(jù)處理方法，對(duì)測站S1進(jìn)行了處理。結(jié)合前述算法可知，多參考站陣列處理與常規(guī)陣列處理的區(qū)別主要在于天然場源極化參數(shù)的估計(jì)策略不同。圖5是兩種算法估計(jì)得到的極化參數(shù)。由于極化參數(shù)為復(fù)數(shù)，圖中顯示的是其絕對(duì)值。可以看出，盡管兩種算法得到的天然場源極化參數(shù)變化規(guī)律基本一致，但細(xì)節(jié)仍存在諸多不同，說明了本文方法有別于常規(guī)陣列處理，取得的處理結(jié)果也不同。進(jìn)一步地，圖6給出了多參考站陣列處理的阻抗視電阻率計(jì)算結(jié)果。對(duì)比可見，常規(guī)陣列處理的S1點(diǎn)(圖4d上)yx模式視電阻率曲線的相對(duì)高(0.2～2Hz)、低(0.01～0.6Hz)兩個(gè)頻段出現(xiàn)脫節(jié)。而多參考站陣列處理(圖6g)曲線在全頻段連續(xù)，顯然更合理。由大地電磁響應(yīng)曲線連續(xù)的特征[1]可判斷，圖4d上中0.2～2Hz頻段的曲線為畸變形態(tài)，包含相了干噪聲的影響。這說明多參考站陣列處理可取得優(yōu)于常規(guī)陣列處理的結(jié)果。

圖5 不同處理估計(jì)得到的天然場源極化參數(shù)x方向(a)和y方向(b)絕對(duì)值對(duì)比

圖6 測站S1采用不同參考站信息處理的視電阻率曲線對(duì)比

圖6中還給出了利用常規(guī)遠(yuǎn)參考方法處理所得的結(jié)果，這里采用了不同的參考道組合。對(duì)比利用3個(gè)遠(yuǎn)參考站磁道分別對(duì)S1進(jìn)行常規(guī)遠(yuǎn)參考處理的結(jié)果(圖6g～圖6i)與圖4所示的S1常規(guī)處理結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)3個(gè)遠(yuǎn)參考站數(shù)據(jù)對(duì)S1在0.1～1Hz的畸變均有一定程度的改善，人文噪聲的畸變影響得到了壓制。相對(duì)而言，R1的參考效果相對(duì)最差，視電阻率在多個(gè)頻點(diǎn)仍有較強(qiáng)的畸變；R2的參考效果略好，但yx模式的誤差棒最大。R3的參考效果最優(yōu)，僅在0.8Hz、 0.2Hz左右?guī)讉€(gè)頻點(diǎn)處出現(xiàn)了跳變。這也說明，實(shí)際中，通過優(yōu)選遠(yuǎn)參考可以得到更好的處理效果。對(duì)比單參考處理與兩兩組合的多參考處理，可以發(fā)現(xiàn)，R1、R2組合多參考處理結(jié)果(圖6d)優(yōu)于他們各自的單參考處理(圖6a、圖6b))，前者不僅減少了畸變的頻點(diǎn)，也壓制了誤差棒； R1、R3的多參考處理結(jié)果(圖6e)和R2、R3的多參考處理結(jié)果(圖6f)分別優(yōu)于R1的單參考處理(圖6a)和R2的單參考處理(圖6b)，前者均有效壓制了0.8Hz處R3單參考處理結(jié)果里的跳變點(diǎn)(圖6c)。整體上，3個(gè)參考站的磁道組合多參考結(jié)果(圖6g)僅在0.2Hz頻點(diǎn)處出現(xiàn)了跳變，取得了最佳處理效果。

圖6h和圖6i分別是3個(gè)參考站的電道組合及混合測道多參考處理結(jié)果，分別對(duì)應(yīng)式(4)、式(5)兩種參考數(shù)據(jù)組合情況。可以看出，遠(yuǎn)參考電道數(shù)據(jù)的參考效果不如磁道數(shù)據(jù)，混合測道的處理結(jié)果優(yōu)于電道組合，但不如磁道組合。這與常規(guī)遠(yuǎn)參考處理的測道選擇認(rèn)識(shí)一致[6,14,34]。實(shí)際中，可通過噪聲分析，選擇含噪較低的測道組合進(jìn)行處理，并經(jīng)過對(duì)比評(píng)價(jià)，優(yōu)選最終的處理方案。特別需注意的是，電道參考可能會(huì)較大程度地改變曲線形態(tài)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)需進(jìn)一步論證其可靠性。

4 結(jié)論

(1)多參考站陣列數(shù)據(jù)處理技術(shù)有別于常規(guī)遠(yuǎn)參考、互參考及多點(diǎn)遠(yuǎn)參考疊加處理方法，該方法將多參考站、多參考道數(shù)據(jù)整合于統(tǒng)一的參考陣列數(shù)據(jù)集，利用陣列處理方法提取天然場源極化參數(shù)，可有效提高多參考站條件下的數(shù)據(jù)利用率。

(2)實(shí)測含“死頻帶”畸變的MT數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明，多參考站陣列數(shù)據(jù)處理技術(shù)可獲得優(yōu)于常規(guī)單站處理、常規(guī)陣列處理以及常規(guī)單參考站處理的結(jié)果。當(dāng)存在多參考站條件時(shí)，可采用多種測站及測道組合進(jìn)行處理MT數(shù)據(jù)，并對(duì)比優(yōu)選處理結(jié)果。

需指出的是，強(qiáng)干擾條件下，“死頻帶”畸變MT數(shù)據(jù)的處理仍是十分棘手的問題。本文提供了一種改善質(zhì)量的可行策略，但提高遠(yuǎn)參考站本身的質(zhì)量并盡可能提高采集數(shù)據(jù)的信噪比仍是改善目標(biāo)測站數(shù)據(jù)處理質(zhì)量的最關(guān)鍵因素。