Восстановление векторного магнитного поля по однокомпонентным данным с использованием эволюционного алгоритма

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Предложен простой эволюционный алгоритм для восстановления вектора аномального магнитного поля по данным измерения одной его компоненты. Алгоритм подбирает положения и магнитные моменты ансамбля точечных магнитных диполей, совокупное магнитное поле которых приближает с необходимой точностью данные однокомпонентных магнитных измерений на известной высоте над земной поверхностью. Найденное таким образом распределение источников позволяет восстановить все три компоненты магнитного поля. В данной работе с помощью эволюционного алгоритма решена задача восстановления компонент Hx и Hy магнитного поля по данным измеренной вертикальной Hz-компоненты. Предложена также итерационная процедура для расчета Hx , Hy , Hz-компонент магнитного поля по известным данным для аномальной составляющей геомагнитного поля.

Об авторах

Р. А. Рытов

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В.Пушкова РАН (ИЗМИРАН)

Автор, ответственный за переписку.
Email: ruslan.rytov2017@ya.ru
Россия, Москва, Троицк

Н. А. Усов

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В.Пушкова РАН (ИЗМИРАН)

Email: usov@obninsk.ru
Россия, Москва, Троицк

В. Г. Петров

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В.Пушкова РАН (ИЗМИРАН)

Email: vgpetrov2018@mail.ru
Россия, Москва, Троицк

Список литературы

  1. Колесова В.И. Аналитические методы магнитной картографии. Отв. ред. В.И. Почтарев. Москва: Наука, 222 c. 1985.
  2. Яновский Б.М. Земной магнетизм. Ленинград : Изд-во ЛГУ, 591 c. 1978.
  3. Alken P., Thébault E., Beggan C.D., et al. International Geomagnetic Reference Field: the thirteenth generation // Earth Planets and Space. V. 73. № 1. 2021. doi: 10.1186/s40623-020-01288-x
  4. Arturi C.M., Di Rienzo L., Haueisen J. Information Content in Single-Component Versus Three-Component Cardiomagnetic Fields // IEEE Transactions on Magnetics. V. 40. № 2. P. 631–634. 2004. doi: 10.1109/tmag.2004.824891
  5. Baniamerian J., Liu S., Hu X., Fedi M., Chauhan M.S., Abbas M.A. Separation of magnetic anomalies into induced and remanent magnetization contributions // Geophysical Prospecting. V. 68. № 7. P. 2320–2342. 2020. doi: 10.1111/1365-2478.12993
  6. Biswas A., Acharya T. A very fast simulated annealing method for inversion of magnetic anomaly over semi-infinite vertical rod-type structure // Modeling Earth Systems and Environment. V. 2. № 4. P. 1–10. 2016. doi: 10.1007/s40808-016-0256-x
  7. Buchanan A., Finn C.A., Love J.J. et al. Geomagnetic referencing—the real-time compass for directional drillers // Oilfield Review. V. 25. № 3. P. 32−47. 2013
  8. The National Centers for Environmental Information. (2018). [Online]. Available: https://www.ngdc.noaa.gov/geomag/geomag.shtml
  9. de Groot L.V., Fabian K., Béguin A., Kosters M.E., Cortés‐Ortuño D., Fu R.R., Jansen C.M.L., Harrison R.J., van Leeuwen T., Barnhoorn A. Micromagnetic Tomography for Paleomagnetism and Rock‐Magnetism // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. V. 126. № 10. 2021. doi: 10.1029/2021jb022364
  10. Ding X., Li Y., Luo M., Chen J., Li Z., Liu H. Estimating Locations and Moments of Multiple Dipole-Like Magnetic Sources From Magnetic Gradient Tensor Data Using Differential Evolution // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. V. 60. P. 1–13. 2022. doi: 10.1109/tgrs.2021.3094057.
  11. Essa K.S., Elhussein M. Interpretation of Magnetic Data Through Particle Swarm Optimization: Mineral Exploration Cases Studies // Natural Resources Research. V. 29. № 1. P. 521–537. 2020. doi: 10.1007/s11053-020-09617-3
  12. Ibrahim D. An overview of soft computing // Procedia Computer Science. V. 102. P. 34–38. 2016. doi: 10.1016/j.procs.2016.09.366
  13. Kaftan İ. Interpretation of magnetic anomalies using a genetic algorithm // Acta Geophysica. V. 65. № 4. P. 627–634. 2017. doi: 10.1007/s11600-017-0060-7
  14. Kaji C.V., Hoover R.C., Ragi S. Underwater Navigation using Geomagnetic Field Variations / 2019 IEEE Intern. Conference on Electro Information Technology (EIT). 2019. doi: 10.1109/eit.2019.8834192
  15. Lourenco J.S., Morrison H.F. Vector magnetic anomalies derived from measurements of a single component of the field // Geophysics. V. 38. № 2. P. 359–368. 1973. doi: 10.1190/1.1440346
  16. Maier H.R., Razavi S., Kapelan Z., Matott L.S., Kasprzyk J., Tolson B.A. Introductory overview: Optimization using evolutionary algorithms and other metaheuristics // Environmental Modelling & Software. V. 114. P. 195–213. 2019. doi: 10.1016/j.envsoft.2018.11.018
  17. Montesinos F.G., Blanco-Montenegro I., Arnoso J. Three-dimensional inverse modelling of magnetic anomaly sources based on a genetic algorithm // Physics of the Earth and Planetary Interiors. V. 253. P. 74–87. 2016. doi: 10.1016/j.pepi.2016.02.004
  18. Munschy M., Fleury S. Scalar, vector, tensor magnetic anomalies: measurement or computation? // Geophysical Prospecting. V. 59. № 6. P. 1035–1045. 2011. doi: 10.1111/j.1365-2478.2011.01007.x
  19. Pace F., Santilano A., Godio A. A Review of Geophysical Modeling Based on Particle Swarm Optimization // Surveys in Geophysics. V. 42. № 3. P. 505–549. 2021. doi: 10.1007/s10712-021-09638-4
  20. Pilkington M., Boulanger O. Potential field continuation between arbitrary surfaces — Comparing methods // Geophysics. V. 82. № 3. P. J9–J25. 2017. doi: 10.1190/geo2016-0210.1
  21. Zuo B., Hu X., Leão‐Santos M., Wang L., Cai Y. Downward Continuation and Transformation of Total‐Field Magnetic Anomalies Into Magnetic Gradient Tensors Between Arbitrary Surfaces Using Multilayer Equivalent Sources // Geophysical Research Letters. V. 47. № 16. 2020. doi: 10.1029/2020gl088678

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024