一種消除瞬變電磁觀測(cè)數(shù)據(jù)地形影響的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及煤田水文地質(zhì)與地球物理領(lǐng)域，具體涉及一種消除瞬變電磁觀測(cè)數(shù)據(jù) 地形影響的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 瞬變電磁法是近年來(lái)應(yīng)用較多的地球物理勘探方法之一，可根據(jù)地殼中巖石或者 礦體的導(dǎo)電性及介電性等電學(xué)性質(zhì)的差異，研究電磁場(chǎng)的空間或時(shí)間分布規(guī)律，從而解決 各種地質(zhì)問題。尤其是在煤炭采空區(qū)探測(cè)、以及金屬礦探測(cè)方面方面發(fā)揮著重要的作用。
[0003] 在煤炭領(lǐng)域，瞬變電磁法的應(yīng)用比較多，在面對(duì)尋找煤礦采空區(qū)、煤礦巷道掘進(jìn)面 的連續(xù)跟蹤與超前探測(cè)、煤層水的探測(cè)與防治等相關(guān)地質(zhì)問題時(shí)，首選的方法是瞬變電磁 探測(cè)技術(shù)。因此，瞬變電磁法是保障煤礦安全的重要手段，對(duì)減少煤礦安全事故有著積極作 用。在采空區(qū)探測(cè)的應(yīng)用方面，可以以瞬變電磁法對(duì)低阻目標(biāo)體敏感的特征為基本前提，將 該方法應(yīng)用于煤層水、頂板水防治，煤礦采區(qū)水文勘探方面并取得了較好的效果。
[0004] 在金屬礦勘探領(lǐng)域，瞬變電磁法一直應(yīng)用比較廣泛，是尋找礦產(chǎn)資源的重要手段 之一。應(yīng)用瞬變電磁法在鋁土礦、鎳礦、鉛鋅礦、鈾礦、鉬礦等金屬礦勘查應(yīng)用研究中都取得 了不錯(cuò)的成果。
[0005] 但是，當(dāng)在地面進(jìn)行瞬變電磁法探測(cè)時(shí)，會(huì)遇到很多復(fù)雜的探測(cè)環(huán)境，如地形起 伏、新生界低阻層覆蓋、電磁干擾等區(qū)域，所以，開展瞬變電磁法的有效性探測(cè)研究十分必 要。地形影響是山地瞬變電磁勘探中需要關(guān)注和解決的主要問題之一，也是提高探測(cè)精度、 取得良好地質(zhì)效果的重要環(huán)節(jié)。為了避免與減小地形影響、取得良好的校正效果，將地形作 為二維、三維地質(zhì)構(gòu)造的組成部分統(tǒng)一進(jìn)行反演解釋，從各個(gè)不同的方向開展了研究工作。 目前主要有比值校正帶地形的二維、三維正反演等校正方法。其中的比值法是指利用邊界 元、有限元、有限差分、時(shí)域有限差分等數(shù)值方法，模擬均勻大地的純地形響應(yīng)，然后用均勻 半空間電阻率與純地形響應(yīng)相比后，和實(shí)測(cè)視電阻率相乘，得到校正后的視電阻率。這種方 法除了野外勘探必要的點(diǎn)位測(cè)量工作外，在發(fā)收之間及周邊的廣大區(qū)域還須有相當(dāng)密度的 測(cè)地工作，建模過(guò)程較為繁雜，對(duì)計(jì)算機(jī)的內(nèi)存容量和速度要求極高，多需并行計(jì)算;帶地 形二、三維反演，運(yùn)算量更為巨大、對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)存容量和速度要求更高。
[0006] 現(xiàn)有地形影響校正方法存在的問題主要包括：（1)在模擬純地形響應(yīng)時(shí)，需要確定 原本是非均勻大地的電阻率。取表層電阻率作為均勻半空間電阻率并不總是可行。即使最 高頻率或最早時(shí)道沒有穿透表層，低頻或晚時(shí)道也將穿透表層甚至幾層地層。風(fēng)化、沖蝕等 作用使基巖出露造成的地表或近地表不均勻性，恰恰是山地電磁勘探中經(jīng)常遇到的。因此， 將實(shí)際地質(zhì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成均勻大地時(shí)，不可避免地引入了誤差，影響校正效果，有時(shí)甚至得到 錯(cuò)誤的結(jié)果，誤導(dǎo)了電磁勘探的資料解釋工作；（2)純地形影響的數(shù)值模擬計(jì)算量巨大，場(chǎng) 源和測(cè)點(diǎn)之間的地帶都在計(jì)算區(qū)域之內(nèi)，對(duì)計(jì)算機(jī)的內(nèi)存容量和計(jì)算速度要求極高，模型 建立過(guò)程繁瑣。電磁勘探的數(shù)值仿真、特別是人工源電磁勘探的數(shù)值仿真軟件還未達(dá)到實(shí) 用程度，尚未成為電磁勘探儀器數(shù)據(jù)處理解釋的標(biāo)準(zhǔn)配置。應(yīng)用比值法進(jìn)行地形影響校正 還受到許多限制、普遍性地應(yīng)用還尚待時(shí)日；（3)純地形響應(yīng)模擬需要較為詳盡的地形高程 數(shù)據(jù)。電磁勘探中一般只對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行大地測(cè)量，當(dāng)測(cè)點(diǎn)比較稀疏時(shí)，需要增加額外的測(cè)量工 作量。由此增加的、包括時(shí)間在內(nèi)的人力物力成本，往往成為地形校正的障礙。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供一種消除瞬變電磁觀測(cè)數(shù)據(jù)地形影響的方法和裝置，利用地球物理方 法，快速消除地形對(duì)瞬變電磁觀測(cè)數(shù)據(jù)影響。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：
[0009] -種消除瞬變電磁觀測(cè)數(shù)據(jù)地形影響的方法，包括：
[0010] 獲得待估區(qū)中觀測(cè)點(diǎn)的瞬變電磁二次感應(yīng)電壓數(shù)據(jù)；
[0011] 根據(jù)所述二次感應(yīng)電壓數(shù)據(jù)和觀測(cè)參數(shù)確定待估區(qū)中觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的視電阻率數(shù) 據(jù)；
[0012] 根據(jù)所述視電阻率數(shù)據(jù)確定所述視電阻率隨時(shí)間變化的斜率曲線；
[0013] 根據(jù)待估區(qū)中觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的視電阻率隨時(shí)間變化的斜率曲線值確定獲得消除地 形影響后的斜率數(shù)據(jù)等值線剖面圖。
[0014] 可選地，獲得待估區(qū)中觀測(cè)點(diǎn)的瞬變電磁二次感應(yīng)電壓數(shù)據(jù)包括：
[0015] 在待估區(qū)中觀測(cè)點(diǎn)采用瞬變電磁法，在發(fā)射回線線圈電流關(guān)斷時(shí)，開始測(cè)量，并獲 得所述觀測(cè)點(diǎn)的二次感應(yīng)電壓數(shù)據(jù)值。
[0016] 可選地，根據(jù)所述二次感應(yīng)電壓數(shù)據(jù)和觀測(cè)參數(shù)確定待估區(qū)中觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的視電 阻率數(shù)據(jù)包括：
[0017] 根據(jù)所述二次感應(yīng)電壓數(shù)據(jù)的衰減情況和觀測(cè)裝置參數(shù)、觀測(cè)時(shí)間，利用迭代方 式獲得待估區(qū)中觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的視電阻率數(shù)據(jù)；
[0018] 根據(jù)所述視電阻率數(shù)據(jù)獲得視電阻率隨時(shí)間變化的視電阻率曲線。
[0019] 可選地，根據(jù)待估區(qū)中觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的視電阻率隨時(shí)間變化的斜率曲線值確定獲得 消除地形影響后的斜率數(shù)據(jù)等值線剖面圖包括：
[0020] 以測(cè)線上測(cè)點(diǎn)位置為橫坐標(biāo)，以觀測(cè)時(shí)間為縱坐標(biāo)，形成測(cè)點(diǎn)一時(shí)間坐標(biāo)系；
[0021 ]把每個(gè)測(cè)點(diǎn)上每一個(gè)時(shí)間道所對(duì)應(yīng)視電阻率隨時(shí)間變化的斜率曲線數(shù)據(jù)值標(biāo)在 上述坐標(biāo)系中；
[0022] 把數(shù)值相等的斜率數(shù)據(jù)畫展成等值線，形成斜率等值線剖面圖。
[0023] 本發(fā)明還提供一種消除瞬變電磁觀測(cè)數(shù)據(jù)地形影響的裝置，包括：
[0024] 采集模塊，用于獲得待估區(qū)中觀測(cè)點(diǎn)的瞬變電磁二次感應(yīng)電壓數(shù)據(jù)；
[0025] 視電阻率模塊，用于根據(jù)所述二次感應(yīng)電壓數(shù)據(jù)和觀測(cè)參數(shù)確定待估區(qū)中觀測(cè)點(diǎn) 對(duì)應(yīng)的視電阻率數(shù)據(jù)；
[0026] 斜率模塊，用于根據(jù)所述視電阻率數(shù)據(jù)確定所述視電阻率隨時(shí)間變化的斜率曲 線；
[0027] 分析模塊，用于根據(jù)待估區(qū)中觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的視電阻率隨時(shí)間變化的斜率曲線值確 定獲得消除地形影響后的斜率數(shù)據(jù)等值線剖面圖。
[0028] 可選地，所述采集模塊獲得待估區(qū)中觀測(cè)點(diǎn)的瞬變電磁二次感應(yīng)電壓數(shù)據(jù)包括：
[0029] 在待估區(qū)中觀測(cè)點(diǎn)采用瞬變電磁法，在發(fā)射回線線圈電流關(guān)斷時(shí)，開始測(cè)量，并獲 得所述觀測(cè)點(diǎn)的二次感應(yīng)電壓值。
[0030] 可選地，所述視電阻率模塊包括：
[0031] 迭代單元，用于根據(jù)所述二次感應(yīng)電壓數(shù)據(jù)的衰減情況和觀測(cè)裝置參數(shù)、觀測(cè)時(shí) 間，利用迭代方式獲得待估區(qū)中觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的視電阻率數(shù)據(jù)；
[0032] 曲線單元，用于根據(jù)所述視電阻率數(shù)據(jù)獲得視電阻率隨時(shí)間變化的視電阻率曲 線。
[0033] 可選地，所述分析模塊根據(jù)待估區(qū)中觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的視電阻率隨時(shí)間變化的斜率曲 線值確定獲得消除地形影響后的斜率數(shù)據(jù)等值線剖面圖包括：
[0034] 以測(cè)線上測(cè)點(diǎn)位置為橫坐標(biāo)，以觀測(cè)時(shí)間為縱坐標(biāo)，形成測(cè)點(diǎn)一時(shí)間坐標(biāo)系；
[0035] 把每個(gè)測(cè)點(diǎn)上每一個(gè)時(shí)間道所對(duì)應(yīng)視電阻率隨時(shí)間變化的斜率曲線數(shù)據(jù)值標(biāo)在 上述坐標(biāo)系中；
[0036] 把數(shù)值相等的斜率數(shù)據(jù)畫展成等值線，形成斜率等值線剖面圖。
[0037] 本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：
[0038] 本發(fā)明的方法和裝置，根據(jù)野外實(shí)測(cè)瞬變電磁二次感應(yīng)電壓衰減數(shù)據(jù)、觀測(cè)裝置 參數(shù)、觀測(cè)時(shí)間等得到野外實(shí)測(cè)視電阻率數(shù)據(jù);然后根據(jù)野外實(shí)測(cè)視電阻率曲線求得視電 阻率曲線在各時(shí)間點(diǎn)的斜率數(shù)據(jù);最后根據(jù)待估區(qū)的所有待估點(diǎn)的視電阻率曲線斜率數(shù)據(jù) 獲得消除地形影響后的視電阻率斜率剖面。這種方法消除了地形給瞬變電磁數(shù)據(jù)帶來(lái)的影 響，并且方法簡(jiǎn)單快速，有利于提高瞬變電磁的解釋精度。
【附圖說(shuō)明】
[0039] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例的一種消除瞬變電磁觀測(cè)數(shù)據(jù)地形影響的方法的流程圖；
[0040] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例的一種消除瞬變電磁觀測(cè)數(shù)據(jù)地形影響的裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0041 ]圖3是本發(fā)明實(shí)施例一的待估區(qū)瞬變電磁二次感應(yīng)電壓響應(yīng)曲線圖；
[0042] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例一的待估區(qū)瞬變電磁視電阻率曲線圖；
[0043] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例一的待估區(qū)瞬變電磁視電阻率曲線斜率曲線圖；
[0044] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例一的視電阻率曲線斜率擬斷面與地質(zhì)解釋圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045] 為使本發(fā)明的發(fā)明目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚明了，下面結(jié)合附圖對(duì)本 發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例和實(shí)施例中 的特征可以相互任意組合。
[0046] 如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種消除瞬變電磁觀測(cè)數(shù)據(jù)地形影響的方法，包 括：
[0047] S101、獲得待估區(qū)中觀測(cè)點(diǎn)的瞬變電磁二次感應(yīng)電壓數(shù)據(jù)；
[0048] S102、根據(jù)所述二次感應(yīng)電壓數(shù)據(jù)和觀測(cè)參數(shù)確定待估區(qū)中觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的視電阻 率數(shù)據(jù)；
[0049] S103、根據(jù)所述視電阻率數(shù)據(jù)確定所述視電阻率隨時(shí)間變化的斜率曲線；
[0050] S104、根據(jù)待估區(qū)中觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的視電阻率隨時(shí)間變化的斜率曲線值確定獲得消 除地形影響后的斜率數(shù)據(jù)等值線剖面圖。
[0051 ] 步驟S101包括：
[0052] 在待估區(qū)