本技术涉及地球物理勘探和电磁场仿真模拟，具体而言，涉及一种瞬变电磁场的三维仿真模拟方法、装置及设备。
背景技术：
1、瞬变电磁法(tem)是一种基于电磁感应原理的时间域人工源电磁探测方法，其利用不接地回线或接地导线向地下发送一次脉冲场，通过测量二次场随时间的变化来探测地下各种地质目标体。正演数值模拟是研究瞬变电磁响应规律的重要手段，也是反演和资料处理解释的基础。
2、瞬变电磁场的三维正演方法主要有两种：第一种是采用积分方程法、有限单元法等先计算频率域电磁响应，再采用余弦变换或gaver-stehfest算法将结果变换到时间域；第二种是采用时域有限差分法、时域有限元法、积分方程法和有限体积法等，直接从时域maxwell方程组出发，采用显式或隐式迭代格式直接在时间域获得瞬变电磁响应；但是显式格式的迭代时间步长需满足cfl稳定性条件；隐式迭代格式在每个时间步均需求解大型线性方程组。
3、现有的电磁场有限差分仿真模拟方法基于有限差分方法采用位场向上延拓的方式处理地空边界，将地表的场转换到波数域进行处理，避免了直接对空气层进行剖分计算，保证了计算的稳定性；但是向上延拓边界要求空气-地球表面为水平，无法在起伏地形模型实施；同时，现有方法是基于二维傅里叶变换实现的，其并行计算效率较低。
4、同时，空气层计算的稳定性也限制了电磁场仿真模拟方法的发展；在瞬变电磁场计算中采用的麦克斯韦方程组一般为忽略位移电流后的准静态形式，但由于时域有限差分法采用了显式差分格式，位移电流项又必须加入进去。但是若将计算域扩展到空气层，由于空气为高阻介质，过大的位移电流会使计算结果产生振荡。
技术实现思路
1、本技术实施例的目的在于提供一种瞬变电磁场的三维仿真模拟方法、装置及设备，用以解决了现有技术存在的无法兼顾瞬变电磁法正演中空气层计算精度与计算效率之间的上述问题，可实现瞬变电磁场的快速、高精度三维模拟。
2、第一方面，提供了一种瞬变电磁场的三维仿真模拟方法，该方法可以包括：
3、获取三维地电模型和所述三维地电模型对应的地电参数；
4、根据所述三维地电模型的特征，将所述地电参数划分为第一地电参数和第二地电参数；
5、分别基于所述第一地电参数和所述第二地电参数，得到第一空气电导率和第二空气电导率；
6、分别基于所述第一空气电导率和所述第二空气电导率，确定第一计算结果和第二计算结果；
7、将所述第一计算结果和所述第二计算结果进行合并处理，得到所述瞬变电磁场的阶跃波响应的全期结果；
8、对所述阶跃波响应的全期结果进行转换，得到所述三维地电模型对应的瞬变电磁场的全波形响应结果。
9、在一个可选的实现中，所述三维地电模型包含发射源；
10、所述地电参数包括观测时间、介质磁导率、地下介质电导率；
11、在分别基于所述第一地电参数和所述第二地电参数，得到第一空气电导率和第二空气电导率之前，所述方法还包括：
12、获取预设的收发距、空气电导率系数和向所述发射源供应的电流。
13、在一个可选的实现中，所述第一空气电导率的计算公式，如下：
14、
15、其中，σa表示第一空气电导率；t0表示起始观测时间；μ为介质磁导率；k表示时间倍数；s表示收发距；
16、所述第二空气电导率的计算公式如下：
17、σb＝γσ0；
18、其中，σb表示第二空气电导率；γ表示空气电导率系数；σ0表示地下介质电导率。
19、在一个可选的实现中，所述第一计算结果和所述第二计算结果的合并处理公式，如下：
20、fc＝facos2(u(t))+fbsin2(u(t))；
21、其中，fc表示阶跃波响应的全期结果；fa表示第一计算结果，fb表示第二计算结果；u(t)表示时间函数。
22、在一个可选的实现中，所述阶跃波响应的全期结果为正阶或负阶；
23、在对所述阶跃波响应的全期结果进行转换之前，所述方法还包括：
24、若所述阶跃波响应的全期结果为正阶，则将正阶的阶跃波响应的全期结果转换为负阶的阶跃波响应的全期结果。
25、在一个可选的实现中，正阶的阶跃波响应的全期结果转换为负阶的阶跃波响应的全期结果的公式，如下：
26、f-(t)＝f0-f+(t)；
27、其中，f-(t)表示负阶的阶跃波响应的全期结果；f0表示直流条件下的恒定场；f+(t)表示正阶的阶跃波响应的全期结果；t表示观测时间。
28、在一个可选的实现中，对所述阶跃波响应的全期结果进行转换，得到所述三维地电模型对应的瞬变电磁场的全波形响应结果，包括：
29、利用积分转换公式将所述负阶的阶跃波响应的全期结果转换为全波形响应结果；
30、所述积分转换公式，如下：
31、
32、其中，fw(t)表示瞬变电磁场的全波形响应结果；fs表示负阶的阶跃波响应的全期结果，i表示发射电流；τ表示积分变量。
33、第二方面，提供了一种瞬变电磁场的三维仿真模拟装置，该装置可以包括：
34、获取单元，用于获取三维地电模型和所述三维地电模型对应的地电参数；
35、划分单元，用于根据所述三维地电模型的特征，将所述地电参数划分为第一地电参数和第二地电参数；
36、确定单元，用于分别基于所述第一地电参数和所述第二地电参数，得到第一空气电导率和第二空气电导率；分别基于所述第一空气电导率和所述第二空气电导率，确定第一计算结果和第二计算结果；
37、合并单元，用于将所述第一计算结果和所述第二计算结果进行合并处理，得到所述瞬变电磁场的阶跃波响应的全期结果；
38、转换单元，用于对所述阶跃波响应的全期结果进行转换，得到所述三维地电模型对应的瞬变电磁场的全波形响应结果。
39、第三方面，提供了一种电子设备，该电子设备包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
40、存储器，用于存放计算机程序；
41、处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述第一方面中任一所述的方法步骤。
42、第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面中任一所述的方法步骤。
43、本技术通过对发射源的波形图进行高斯滤波处理，去除了高于瞬变电磁法工作频率的频谱成分，确保了计算结果的稳定；基于时间域电磁场在不同时段的扩散特点和频率特征，本技术针对瞬变电磁场在不同阶段的不同的变化和分布特征采用分阶段独立求解的方式，同时保证了瞬变电磁场在早期阶段的计算精度和在晚期阶段的计算效率。本技术引入含空气层模型，避免了向上延拓边界条件的施加，能够用于地形模型求解。
44、本技术通过给定的三维地电模型，能够正演得到该三维地电模型对应的瞬变电磁场，得到不同介质模型的瞬变电磁场的响应结果，从而用于地球物理勘探中。
1.一种瞬变电磁场的三维仿真模拟方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三维地电模型包含发射源；
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一空气电导率的计算公式，如下：
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一计算结果和所述第二计算结果的合并处理公式，如下：
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述阶跃波响应的全期结果为正阶或负阶；
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，正阶的阶跃波响应的全期结果转换为负阶的阶跃波响应的全期结果的公式，如下：
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，
8.一种瞬变电磁场的三维仿真模拟装置，其特征在于，所述装置包括：
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一所述的方法。
