Primary Solution Evaluations for Interpreting Electromagnetic Data

전자탐사 자료 해석을 위한 1차장 계산

Layered-earth Green's functions in electormagnetic (EM) surveys play a key role in modeling the response of exploration targets. They are computed through the Hankel transforms of analytic kernels. Computational precision depends upon the choice of algebraically equivalent forms by which these kemels are expressed. Since three-dimensional (3D) modeling can require a huge number of Green's function evaluations, total computational time can be influenced by computational time for the Hankel transform evaluations. Linear digital filters have proven to be a fast and accurate method of computing these Hankel transforms. In EM modeling for 3D inversion, electric fields are generally evaluated by the secondary field formulation to avoid the singularity problem. In this study, three components of electric fields for five different sources on the surface of homogeneous half-space were derived as primary field solutions. Moreover, reflection coefficients in TE and TM modes were produced to calculate EM responses accurately for a two-layered model having a sea layer. Accurate primary fields should substantially improve accuracy and decrease computation times for Green's function-based problems like MT problems and marine EM surveys.

전자탐사에서 수평 층서구조에 대한 Green 함수의 계산은 전자기 반응의 모델링에서 핵심적인 부분을 담당한다. 해석적으로 구해진 핵함수의 Hankel 변환으로 계산되는 Green 함수는 핵함수의 대수적 등가 표현방식에 의해 그 정확도가 결정된다. 특히 3차원 모델링의 경우 Green 함수 계산 횟수가 매우 많아서 Hankel 변환 계산이 전체 계산시간의 상당량을 차지하므로, 빠르고 정확한 Hankel 변환의 계산을 위해서 선형 수치필터를 이용한다. 최근 많이 시도되는 3차원 역산을 위한 모델링에서는 송신점에서의 특이성 문제를 피하기 위해 전기장을 1차장과 2차장으로 나누어 계산하는 것이 보통이다. 이 연구에서는 균질 반무한공간에 대해 지표면에 놓인 다섯 종류의 송신원에 대한 지하 매질에서의 전기장 세성분을 Hankel 변환을 이용하여 정리하고, 그 계산 방법에 대해 고찰하였다. 그리고 2중 반공간에서 EM1D를 이용하여 공기와 바다의 영향을 모두 고려한 전자기장을 계산할 때, 보다 정확한 해의 계산을 위해 TE 및 TM 모드에서의 반사계수를 유도하였다. 여기서 정리한 해를 이용하면 MT 문제는 물론, 해양 전자탐사의 경우에도 1차장을 정확히 계산할 수 있으므로 3차원 역산에서 보다 정확하고 효율적인 감도 계산이 가능할 것이다.