一种半航空瞬变电磁电导率-深度成像方法及设备技术

本发明专利技术涉及地球物理航空电磁勘探技术领域，特别是一种半航空瞬变电磁电导率

【技术实现步骤摘要】
一种半航空瞬变电磁电导率
‑
深度成像方法及设备


[0001]本专利技术涉及地球物理航空电磁勘探
，特别是一种半航空瞬变电磁电导率
‑
深度成像方法及设备。

技术介绍

[0002]半航空电磁法是一种新型的航空电磁方法，与过去采用直升机或固定翼飞机搭载发射和观测系统不同，它是采用地面发射，无人机搭载接收传感器在空中接收的观测方式。相对传统的航空电磁法(如CN201410061917
‑
固定翼航空电磁数据双分量查表法联合电导率深度成像方法)，半航空电磁法具有精度更高、实施方便、成本更低、安全性好的优点；同时相对传统的地面电磁法而言，半航空电磁法又具有勘探速度快，可以跨越障碍勘探的优点。无人机半航空瞬变电磁法在城市地下空间探测、地面地质调查、矿产资源勘查、环境监测领域具有广阔的应用前景。随着无人机技术的不断成熟，无人机平台可以搭载更重的航空电磁探测设备，逐步适应较大面积的多参数快速勘探。
[0003]但由于无人机半航空瞬变电磁探测系统发射源和接收线圈之间的偏移距并不固定，偏移距随无人机飞行航迹变化而变化，其发射源与接收线圈的相对位置一直是变化的，这使得半航空瞬变电磁法无法像航空瞬变电磁那样实现电导率
‑
深度成像CDI(Conductivity depth imaging)。所以如今需要一种全新的半航空瞬变电磁电导率
‑
深度成像方法，使半航空瞬变电磁法能够实现电导率
‑
深度成像CDI。

技术实现思路
<br/>[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中所存在的半航空瞬变电磁法无法像航空瞬变电磁那样实现电导率
‑
深度成像，提供一种半航空瞬变电磁电导率
‑
深度成像方法及设备。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0006]一种半航空瞬变电磁电导率
‑
深度成像方法，包括以下步骤：
[0007]S1：获取目标工区的工区参数，根据所述工区参数进行正演模拟，获取电导率
‑
电磁响应查询数据库；所述工区参数包括线源(无数个等强度或不等强度的点源所组成的线)长度、测线(即按一定比例尺沿一条直线布置的观测点组成的观测线)长度、线圈接收高度、测点位置间距以及电流强度；
[0008]S2：采集各个测线的电磁响应数据，并对所述电磁响应数据进行预处理，输出电磁响应值；
[0009]S3：根据所述测线的所述电磁响应值在所述电导率
‑
电磁响应查询数据库中进行搜索，获取各个所述测线上不同测点的视电阻率以及视深度；
[0010]S4：根据各个所述测线上不同测点的视电阻率以及视深度构建地下电性结构剖面，并输出为深度成像结果；
[0011]其中，所述电导率
‑
电磁响应查询数据库中每个所述电导率值对应一个测点位置的不同时间道的电磁响应值，所述电导率
‑
电磁响应查询数据库的正演模拟计算式为：
[0012][0013][0014][0015][0016]y0＝σ+iωε0[0017][0018][0019]式子中H
z
(ω)为垂直分量的频率域磁场响应(A/m)；ω为采样角频率(rad/s)；I为电流强度(A)；L和
‑
L是以导线源的中心为坐标原点，R为偏移距，沿x轴向两侧延伸点，2L为线源长度；r
TE
为TE模式下的反射系数；σ为电导率；ε0为真空中的介电常数；k0为空气介质波数；z为线圈接收高度(m)；J1为一阶Bessel函数；λ为积分变量；ReHz(ω
j
)为取Hz(ω
j
)的实部；N为线圈匝数；S为线圈的有效面积(m2)；μ0为真空下的磁导率(4π
×
10
‑7H/m)，μ0为真空下的磁导率(4π
×
10
‑7H/m)，t为时间，j为频点标号，x为测点位置，V
Z
(t)为电磁响应值。本专利技术为了使半航空瞬变电磁数据像快速成像，提出建立“库”的思想，根据实际情况来建立符合实际情况的电磁响应查询数据库，将探测到的电磁响应数据在“库”中进行搜索，无需像反演一样进行多次迭代计算，使得半航空瞬变电磁法可以进行快速成像，并快速获得初步成像结果及反演初始模型，为无地质资料区域提供初步地质推断资料且可为反演流程提供准确的地质模型，弥补了当今无人机半航空时间域电磁探测数据电导率
‑
深度快速成像的缺陷。
[0020]作为本专利技术的优选方案，所述步骤S3采用分段二分搜索算法查询不同测点的视电阻率以及视深度。
[0021]作为本专利技术的优选方案，所述分段二分搜索算法包括以下步骤：
[0022]S31：计算出不同时间道的二分极值点；
[0023]S32：将所述电磁响应值放入正演建立的电导率
‑
电磁响应查询数据库中进行搜索；其中，初始搜索区间为[σ
min
，σ
max
]，σ
min
，σ
max
分别为电导率的最小值和最大值；
[0024]S33：计算搜索精度，判断所述搜索精度是否小于预设上限值；若所述搜索精度满足预设条件，跳出搜索并输出对应的电导率值；若所述搜索精度不满足预设条件，判断V
z
(σ
i
，t
i
)与V
z
(σ
k1/k2
)的大小关系；
[0025]当V
z
(σ
i
，t
i
)大于V
z
(σ
k1/k2
)时，调整搜索区间为[σ
k1/k2
，σ
k
]，并进入步骤S33；
[0026]当V
z
(σ
i
，t
i
)等于V
z
(σ
k1/k2
)时，输出σ
k1/k2
为电导率值，进入步骤S34；
[0027]当V
z
(σ
i
，t
i
)小于V
z
(σ
k1/k2
)时，调整搜索区间为[σ
min/max
，σ
k1/k2
]，调整搜索区间，并进入步骤S33；
[0028]其中，V
z
(σ
i
，t
i
)为电磁响应值，σ
k
为二分极值点，σ
k1
和σ
k2
分别为两个单调区间的二分点；
[0029]S34：根据所述电导率值输出对应的视电阻率值，并计算对应的视深度。
[0030]作为本专利技术的优选方案，所述电导率的极值不能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半航空瞬变电磁电导率
‑
深度成像方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：获取目标工区的工区参数，根据所述工区参数进行正演模拟，获取电导率
‑
电磁响应查询数据库；所述工区参数包括线源长度、测线长度、线圈接收高度、测点位置间距以及电流强度；S2：采集各个测线的电磁响应数据，并对所述电磁响应数据进行预处理，输出电磁响应值；S3：根据所述测线的所述电磁响应值在所述电导率
‑
电磁响应查询数据库中进行搜索，获取各个所述测线上不同测点的视电阻率以及视深度；S4：根据各个所述测线上不同测点的视电阻率以及视深度构建地下电性结构剖面，并输出为深度成像结果；所述电导率
‑
电磁响应查询数据库中每个所述电导率值对应一个测点位置的不同时间道的电磁响应值，所述电导率
‑
电磁响应查询数据库的正演模拟计算式为：电磁响应查询数据库的正演模拟计算式为：电磁响应查询数据库的正演模拟计算式为：电磁响应查询数据库的正演模拟计算式为：y0＝σ+iωε
00
式子中H
z
(ω)为垂直分量的频率域磁场响应(A/m)；ω为采样角频率(rad/s)；I为电流强度(A)；L和
‑
L是以导线源的中心为坐标原点，R为偏移距，沿x轴向两侧延伸点，2L为线源长度；r
TE
为TE模式下的反射系数；σ为电导率；ε0为真空中的介电常数；k0为空气介质波数；z为线圈接收高度(m)；J1为一阶Bessel函数；λ为积分变量；ReHz(ω
j
)为取Hz(ω
j
)的实部；N为线圈匝数；S为线圈的有效面积(m2)；μ0为真空下的磁导率(4π
×
10
‑7H/m)，μ0为真空下的磁导率(4π
×
10
‑7H/m)，t为时间，j为频点标号，x为测点位置，V
Z
(t)为电磁响应值。2.根据权利要求1所述的一种半航空瞬变电磁电导率
‑
深度成像方法，其特征在于，所述步骤S3采用分段二分搜索算法查询不同测点的视电阻率以及视深度。
3.根据权利要求2所述的一种半航空瞬变电磁电导率
‑
深度成像方法，其特征在于，所述分段二分搜索算法包括以下步骤：S31：计算出不同时间道的二分极值点；S32：将所述电磁响应值放入正演建立的电导率
‑
电磁响应查询数据库中进行搜索；其中，初始搜索区间为[σ
min
，σ
max
]，σ
min
，σ
max
分别为电导率的最小值和最大值；S33：计算搜索精度，判断所述搜索精度是否小于预设上限值；若所述搜索精度满足预设条件，跳出搜索并输出对应的电导率值；若所述搜索精度不满足预设条件，判断V
z
(σ
i
，t
i
)与V
z
(σ
k1/k2
)的大小关系；当V

【专利技术属性】
技术研发人员：尹小康，曹云勇，魏栋华，赵思为，张广泽，冯涛，刘康，甄大勇，徐正宣，王哲威，林之恒，欧阳吉，伊小娟，李朝辉，谢荣强，张羽军，王朋，刘建国，丁浩江，宋章，王彦东，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：