时间域航空电磁数值模拟与反演研究 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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强建科，汤井田著 著

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• 地球物理勘探
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出版社： 中南大学出版社

ISBN：9787548727309

商品编码：25275554848

出版时间：2017-09-01

作  者:强建科,汤井田 著 定  价:60 出 版 社:中南大学出版社 出版日期:2017年09月01日 页  数:232 装  帧:精装 ISBN:9787548727309 ●第1章 绪论
●1.1 时间域航空电磁正演模拟与反演方法研究现状
●1.1.1 有限差分法
●1.1.2 有限单元法
●1.1.3 积分方程法
●1.2 时间域航空电磁三分量及其梯度张量研究现状
●1.3 不同波形激励、各向异性介质的时间域电磁响应研究现状
●第2章 时间域航空电磁法一维正演算法
●2.1 一维正演理论
●2.2 逆拉氏变换
●2.3 汉克尔变换
●2.4 发送波形的影响
●2.5 -维正演算例与分析
●2.5.1 不同装置类型的响应比较
●2.5.2 不同装置参数的响应比较
●2.5.3 不同模型的响应比较
●2.6 高精度Chave-连分式变换
●2.6.1 理论
●2.6.2 数值试验
●2.6.3 小结
●部分目录

内容简介

时间域航空电磁法（也称航空瞬变电磁法）是一种快速高效的勘探手段，凝聚着许多高技术成分。
《时间域航空电磁数值模拟与反演研究/中南大学地球科学学术文库》系统总结了作者课题组多年来在时间域航空电磁法正演模拟与反演成像方面的一系列研究成果。
《时间域航空电磁数值模拟与反演研究/中南大学地球科学学术文库》主要介绍了航空瞬变电磁一维正演算法、定性和半定量解释算法、一维反演算法、2.SD有限差分正演模拟算法、2.5D有限单元正演模拟算法和2.5D有限单元反演成像算法的理论推导和程序实现。书中涉及了大量的数学方程，如汉克尔变换、傅氏变换、G-S逆拉氏变换、Chave-连分式变换、有限差分法和有限单元法等，详细阐述了怎样利用这些数学变换求解复杂的瞬变电磁场问题，很有参考价值。每章还计算了一些典型的地质模型，可以帮助理解地质模型与二次瞬变场之间的因果关系。
《时间域航空电磁数值模拟与等
强建科,汤井田 著 强建科，男，1967年出生，副教授，博士，现任教于中南大学地球科学与信息物理学院。2006年博士毕业于中国地质大学地球物理与空间信息学院地球探测与信息技术专业。长期从事地球物理电磁法正演与反演成像、工程地球物理应用等教学与研究工作。先后主讲了电磁法勘探原理、地球物理概论、固体地球物理学、Matlab程序设计与应用等课程。主持国家自然科学基金课题2项、国家“863”计划专题1项、国家深部探测项目专题1项。发表学术论文55篇，其中被SCI、EI收录13篇，出版专著1本。
汤井田，男，1965年出生，博士，中南大学教授，博士研究生导师。1992年毕业于中南工业大学，获工学博士学位。1994年等

地球深部电磁场探测与成像技术进展 图书简介 本书系统梳理了地球深部电磁场探测与成像技术的理论基础、关键技术及其在地球科学研究中的应用，旨在为地质勘探、资源评估以及地壳结构研究提供前沿的理论指导和技术参考。全书内容紧密围绕如何利用人工源和天然源电磁场方法，穿透地表复杂介质，获取深部地质体的电性结构信息展开。 第一部分：电磁场理论基础与正演模拟 本部分首先回顾了麦克斯韦方程组在各向异性、非均匀地球介质中的应用，重点阐述了大地电磁法（MT）、可控源电磁法（CSAMT）和宽频带电磁法（TEM）等核心技术的物理基础。详细讨论了电磁波在复杂地质环境（如含盐层、高导层、断裂带等）中的传播、反射、折射和散射机制。 在数值模拟方面，本书深入探讨了几种主流的数值计算方法，包括有限差分法（FDM）、有限元法（FEM）和积分方程法（IE）。针对大规模、三维问题的求解，重点介绍了基于大规模并行计算的高效正演模拟算法，包括边界元处理技术和混合网格划分策略。特别地，书中对高导层或超导层附近电磁场计算中的数值稳定性和精度控制进行了详尽的分析和优化方案探讨。此外，还涵盖了电磁场在非线性介质（如岩浆活动区）中的响应特征及其模拟方法。 第二部分：电磁反演方法与成像技术 反演是电磁地球物理的核心环节。本部分聚焦于如何从观测数据中可靠地重建地下电性结构。首先，详细介绍了基于线性近似的迭代反演方法，如阻抗张量反演、Occam反演等，并分析了这些方法的收敛性和对初始模型的敏感性。 随后，本书将重点放在了非线性反演理论和算法上。涵盖了全波形反演（FWI）的原理及其在电磁场中的实现挑战，特别是如何处理高维数据的计算复杂性。书中详细阐述了正则化理论，对比了L1、L2范数以及全变分（TV）正则化在提高反演分辨率和抑制噪声干扰方面的优劣。针对电磁法反演中常见的“黑箱”问题和多解性，本书提出了一系列基于约束信息和先验知识的联合反演策略，例如将地震数据或重磁数据约束引入电磁反演框架，以提高地下电性结构成像的唯一性。 第三部分：关键技术应用与数据处理 本部分侧重于实际勘探中的关键技术环节。首先，对人工源电磁法中的发射源设计（如大功率、宽频带源）和接收系统（如高精度磁通计、电场传感器）的性能优化进行了深入研究。随后，系统介绍了电磁数据采集、预处理与误差分析。这包括时间序列数据的去噪技术、仪器误差的校正方法，以及如何处理来自电离层或地磁脉冲的自然场干扰。 针对数据处理，书中详细讲解了三维张量数据的处理流程，包括数据插值、网格化以及去背景场的方法。特别地，本书提出了基于深度学习模型的数据预处理和快速反演框架，旨在提高复杂地质条件下电磁数据解释的效率和准确性。 第四部分：深部地球结构与资源勘查 最后一部分将理论与应用相结合，展示了电磁法在研究深部地球结构和资源勘查中的前沿应用。 在深部结构研究方面，本书通过多个全球和区域性的 MT 观测项目数据，分析了地幔、地核边界的导电性异常，探讨了与岩浆活动、俯冲带流体迁移相关的电性结构特征。 在资源勘查方面，重点阐述了电磁法在油气勘探（如监测油气藏流体变化）、矿产勘探（特别是深部隐伏矿体和热液蚀变带的识别）以及地热资源评估中的独特优势。书中提供了多个实际案例分析，展示了如何通过精细的反演结果，指导钻探决策，降低勘探风险。此外，还讨论了电磁法在监测碳捕集与封存（CCS）过程中地下CO2羽流的电性响应变化方面的潜力。 本书的读者对象主要为地球物理学、地质学、资源勘查工程等领域的研究人员、高校师生以及从事电磁勘探工作的工程师。它不仅是理论学习的参考书，也是解决实际工程问题的技术手册。

评分☆☆☆☆☆

读完之后，我发现这本书的最大特点在于它成功地搭建了一个从物理认知到数值实现的“桥梁”，但这个桥梁的设计非常强调“速度”与“精度”的动态平衡，这正是时域方法的核心挑战所在。书中对时域响应特性的剖析非常到位，成功地将电磁波在地下介质中的“记忆效应”——即介质的导电性如何影响信号衰减和相位延迟——用直观且可计算的方式表达了出来。特别是对于瞬变电磁（TEM）和窄脉冲AEM方法的结合应用，作者似乎提供了不同于主流文献的独特视角，可能融入了其团队特有的算法优化成果。然而，对于那些依赖于标准商业软件进行数据处理的同行来说，这本书中大量的自定义代码片段和底层算法的描述可能会让他们感到有些压力，因为它要求读者必须具备将理论转化为可执行代码的能力。总而言之，这是一部深度很高的专业参考书，它提供的知识深度远超一般会议论文集，但同时也意味着它需要读者投入大量的时间和精力去消化吸收，绝非一本可以快速翻阅的休闲读物。

评分☆☆☆☆☆

从内容编排来看，本书似乎是为那些已经掌握了基础数值方法，但希望将知识体系拓展到航空地球物理特定应用领域的专业人士量身定做的。它并没有花费大量篇幅去讲解傅里叶变换或拉普拉斯逆变换这些基础数学工具，而是直接将重点放在了如何将这些工具应用到电磁源的脉冲激发和接收信号的解析上。书中对航空电磁（AEM）系统的几何构型对采集数据影响的建模，做得相当细致，特别是对飞行高度和传感器姿态变化引起的误差耦合进行了深入分析。我感觉，这本书的价值不仅仅在于“怎么算”，更在于“为什么这样算”——即从 AEM 勘探的实际需求出发，反推最合适的数值模拟策略。不过，如果能增加一个专门的章节来对比分析不同反演算法（比如正则化方法）在处理实际多源、多频率数据时的计算效率和结果稳定性，我想这本书的实用价值会再上一个台阶。现在的内容更侧重于理论构建，对工程实现中的性能瓶颈讨论略显不足。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排，坦率地说，有些出乎我的意料，它更像是一系列高度专业化报告的汇编，而非传统意义上层层递进的线性叙事。前半部分对时域电磁场基本方程的重新审视，显得有些冗长，虽然这为后续的数值离散奠定了基础，但对于希望快速进入核心算法的读者来说，可能需要一些耐心来“熬”过去。然而，一旦进入到具体的有限差分时域（FDTD）方法的具体实现细节时，那种豁然开朗的感觉便油然而生。作者对复杂地质结构（比如高对比度的电导率层界面）的处理技巧描述得淋漓尽致，尤其是在如何避免网格畸变导致的数值散射方面，给出了很多实用的建议。我个人非常欣赏作者在章节末尾设置的“研究局限与未来展望”小节，它保持了一种批判性的学术态度，没有将任何一种方法描述为“万能钥匙”，这种诚恳的态度在学术著作中是难能可贵的，它引导读者去思考而不是盲目接受结论。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计倒是挺吸引眼球的，封面采用了深邃的蓝色调，配上一些抽象的电磁波纹理，给人一种专业而又不失神秘的感觉。书脊的字体清晰有力，排版上也显得颇为考究。不过，我更关心的是内容本身。初翻几页，就能感受到作者在理论深度上的追求，大量的数学公式和物理模型让人在阅读时需要保持高度集中的精神。对于一个非专业背景的读者来说，门槛确实不低，很多前沿概念需要反复咀嚼才能勉强理解其大致轮廓。这本书似乎更倾向于服务于已经有扎实电磁学和数值计算基础的研究人员，它更像是一份高度浓缩的、面向前沿课题的研讨资料集，而不是一本面向初学者的入门教材。希望后续章节在案例分析上能有所侧重，这样能帮助我们这些“门外汉”更好地将抽象的理论与实际应用场景联系起来，否则，再精妙的理论也容易变成纸上谈兵。总而言之，这本书在视觉呈现上达到了专业水准，但其内在的学术密度预示着它将是一场硬核的智力挑战。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程中，我最大的感受是它极其强调“过程”的严谨性。作者似乎对每一个推导步骤都倾注了心血，力求逻辑链条的无懈可击。这在数值模拟的章节尤为明显，从网格划分的策略选择，到边界条件的设定，再到求解器的迭代收敛标准，每一步的权衡和取舍都展现出作者在实际工程经验中的深刻洞察。我特别注意到，作者在讨论不同时间步长对计算稳定性和精度的影响时，引用了大量的对比图和数据分析，这些都是教科书上很少会详细展开的“陷阱”与“技巧”。这种深入骨髓的细节处理，让这本书超越了一般的综述性质的文献，更像是一份作者多年实验和调试经验的结晶。遗憾的是，在反演部分，虽然理论框架搭建得很扎实，但在实际处理噪声数据和非唯一性问题时，略显保守，如果能加入更多关于现代优化算法（比如深度学习方法在反演中的探索性应用）的讨论，或许能使其更具时效性和前瞻性，但就其当前的定位而言，其对经典反演方法的梳理已属上乘。