基于高斯过程回归的瞬变电磁信号去噪方法OA

【目的】瞬变电磁法是当前探测煤田地下水的主要地球物理方法,探测结果直接影响煤矿防治水工作的开展。针对数据采集过程难以避开输电线路等电磁干扰源,瞬变信号容易混入电磁噪声,而主要的小波变换、经验模态分解去噪技术尚需进一步改进的客观现状,提出一种基于高斯过程回归的瞬变电磁信号去噪新方法。【方法】对含噪信号进行时间补偿,使信号幅值处于基本相当的幅度;采用径向基函数核对时间补偿后的信号进行非参数回归拟合,捕捉信号非线性趋势并分离噪声;恢复时间补偿得到去噪结果。【结果】(1)对分别添加正弦噪声、三角波噪声、均匀噪声和高斯噪声4种单类型噪声的瞬变电磁理论信号进行去噪后,信噪比提升24.61 dB~36.03 dB,平均相对误差降低5.93%~9.06%;(2)对分别添加2种混合噪声的瞬变电磁信号去噪后,信噪比分别提升28.05 dB、26.92 dB,平均相对误差分别降低5.22%、8.35%;(3)现场实验数据去噪结果相比含噪信号的信噪比提升18.76 dB,平均相对误差降低175.92%,实验点感应曲线中噪声的振荡影响被大幅消除,实验线反演电阻率断面恢复了地层的纵向地电结构和横向连续性,与无噪实验结果基本一致,相对小波变换结果有明显提升。【结论】基于高斯过程回归的去噪算法对含有理论噪声或现场实验噪声的瞬变电磁信号,均取得了较为明显的去噪效果,可改进其协方差函数以进一步提高去噪效果,并在生产工作中应用。研究成果为瞬变电磁信号去噪提供了新手段并具有实用价值。