NASVD方法在航空伽玛能谱数据降噪中的应用.pdf

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1、第26卷第2期地质Vo1．26NO．22010年3月GeologyMar．2O1ONASVD方法在航空伽玛能谱数据降噪中的应用①杨佳，葛良全，张庆贤，谷懿(成都理工大学核技术与自动化工程学院，四川成都610059)[摘要]介绍了一种基于多元统计分析的降噪处理方法——NAsVD方法的核心思想及其程序实现步骤。对某地区航空伽玛能谱测量数据集进行降噪处理的试验结果表明：NASVD方法能够显著地消除原始能谱数据中统计涨落的影响，其降噪效果明显优于传统的能谱降噪方法。[关键词]航空伽玛能谱测量；NASVD方法；谱线降噪；谱成分分析[文章编号]1000—0658(201

2、0)02—0108—06[中图分类号]P631．622[文献标识码]A航空伽玛能谱测量是一种快速、经济、能量窗计数值仍然存在噪声。对航空伽玛能有效的核地球物理测量方法_1]。现代航空伽玛谱数据进行降噪处理，能够消除或降低观测能谱测量采用航空伽玛射线能谱仪，能够记数据中的统计涨落影响，是提高放射性核素录O～3MeV能量范围内的多道(256道或更含量估计精度的关键步骤。多道)全谱数据，是一种单次测量，原始能加拿大的Hovgaard提出了一种采用统计谱测量数据的统计涨落现象明显。方法来降低多道谱噪声的方法]，即NASVD为了由观测到的全谱数据得到陆地铀、(Nois

3、eAdjustedSingularValueDecomposition)钍、钾的真实含量，需要对全谱数据进行处方法。该方法利用主成分(PC)类型的分析理。处理全谱数据的传统方法是采用IAEA方法从原始伽玛能谱数据集里提取出主要的1991推荐的“三窗法”。即分别对观测谱中用谱形状(PCs)，然后将这些主要谱形状用于于测定钾、铀、钍含量的特征峰所在的3个能重构谱线数据集，重构后的各条谱线都保留量窗(钾窗、铀窗、钍窗)内的各道计数值了绝大部分的原始信号而几乎不含噪声L2剐。求和，然后对这3个能量窗的计数值依次进行采用NASVD方法不仅能够显著地减少仪器活时间校正、

4、能量刻度、飞行器和宇宙航空伽玛能谱数据中存在的噪声，而且对原射线本底校正、大气氡本底校正、组分谱分始能谱数据集进行降噪处理后的谱线数据可离校正、飞行高度校正后，再将各能量窗内直接用于标准的“三窗法”进行分析]。另的计数值转换为相应核素的陆地含量]。显外，与多道谱线拟合法相比较，NASVD方法然，“三窗法”的局限性在于并没有利用观测不需要由模型实验推导得出不同飞行高度情谱中的全谱信息，而且“三窗法”处理后的况下的钾、铀、钍谱线l_4]。因此，该方法可以①国家“863”计划资助项目(编号：2006AA06A207)；国家自然科学基金资助项目(编号：4077406

5、3)。[收稿日期]2009—03—24[改回日期]2009—07—15[作者简介]杨佳(1980一)，女，讲师，成都理工大学在读博士研究生，研究方向：核技术及应用。E—mail：yangjrh609@hotmail．com第2期杨佳，等：NASVD方法在航空伽玛能谱数据降噪中的应用·109·作为航空伽玛能谱数据降噪处理的选择方法式中：G表示A中的各行元素求和后对应之一。的列向量。⑤由A—CS的低序主成分和相应的幅度lNASVD方法的核心思想重构谱线数据集。将A表示为A：(a)⋯，其中n，表NASVD方法基于多元统计分析的思想，示A中第i行第列的元素，A实现方

6、差调整从一系列原始观测谱线数据中提取出相互正的算法如下：交的谱线主成分，各主成分以各自对观测谱①A各列元素求和：的形状贡献大小按降序排列。低序主成分体S=(Sll，512，⋯，S1)(4)现观测谱线中绝大多数信号的谱形状，高序式中：s(j．一1，2，⋯，)表示A中第列主成分则体现观测谱线中不相关的噪声。通元素之和；sr表示由A中各列元素之和构成过仅采用低序主成分来重构谱线数据，以此的行向量。去除原始观测谱线中存在的绝大部分噪②归一化处理：声'。NASVD方法的两个重要特点是：第一，sL=s／∑Slj(5)J一1奇异值分解(SVD)方法被用于提取谱线主式中：s

7、表示对s进行归一化处理后的行成分；第二，为了使观测谱线中的绝大多数向量。信号能够集中体现在低序主成分中，先采用③A各行元素求和：噪声的先验模型将各输入谱线的每道计数率C1===(f1l，12，⋯，C1)／6)的方差调整至单位方差，然后再进行奇异值式中：C1(i一1，2，⋯，"2)表示A中第i分解。行元素之和；C表示由A中各行元素之和构成的列向量。2NASVD方法的算法实现④求出A对应的平均谱矩阵Cs⋯通过对NASVD方法的基本原理进行分⑤求出单位方差矩阵析，设计算法步骤如下：ANA=J_。。●。_。’一①读人原始观测谱线数据矩阵A(m~／(CsL)≥)，其中

8、，为输入谱线的个数，为各条谱线的道址数。3实例分析②