基于磁場梯度的強邊界識別能力快速視電阻率成像方法技術

本發明專利技術公開了基于磁場梯度的強邊界識別能力快速視電阻率成像方法，屬于城市探測領域，包括以下步驟：步驟一，采用多源多頻激勵下的拖曳式矩形陣列非接觸式測量，讀取z方向磁場強度H

【技術實現步驟摘要】
基于磁場梯度的強邊界識別能力快速視電阻率成像方法


[0001]本專利技術屬于城市探測領域，涉及一種電磁勘探成像方法，尤其是對城市探測中地下異常體的基于磁場梯度的強邊界識別能力快速視電阻率成像方法。

技術介紹

[0002]電磁法以地下介質的導電性、導磁性、介電性差異為基礎，通過觀測研究人工或天然交變電磁場的分布，獲得地下介質電性、磁性參數，進而達到勘探目的。頻率域電磁法利用電磁感應的趨膚效應，即高頻電磁場穿透淺，低頻電磁場穿透深，通過改變電磁場的頻率來達到測深的目的。與時間域電磁法相比，頻率域電磁法分辨率高、能穿透高阻層、各向異性影響小、工作效率高。當前可控源頻率域電磁探測方法普遍采用絕對場測量及處理，其在背景干擾抑制和邊界識別方面有所不足，難以實現地下電性結構精細探測；反演可以準確獲取異常體便捷信息，但其需要消耗大量資源和時間，現場快速成像方法在城市地下空間探測中具有重要意義。
[0003]隨著近些年城市空間資源愈發緊缺，合理開發城市地下空間愈發重要，無創的地下勘探方法作為地下空間開采的重要步驟，可以有效避免盲目開采造成的危害。由于城市探測環境復雜、可利用空間有限，常規野外探測方法難以應用于城市空間探測場景。采用陣列源電磁梯度拖曳式矩形布陣測量，可以有效匹配城市地下空間探測需求：進行無損測量，避免前期勘探對城市路面的破壞；采用拖曳式測量，平臺小巧便攜，使用靈活方便，適應城市復雜路況。
[0004]公開號為CN115508900A的專利技術專利公開了一種地面拖曳式瞬變電磁成像方法及系統，使用CNN/>?
LSTM網絡模型獲取目標電阻率模型，提升了反演速度。但是對于異常體邊界識別精度不夠。
[0005]公開號為CN115437015A的專利技術專利公開了一種利用視電阻率和電阻率圈定不良地質體邊界的方法，首先廣泛測得區域視電導率數據，然后圈定不良地質體邊界水平位置并進行詳探，最后綜合視電阻率數據和電阻率數據確定不良導體邊界。但是該方法需要對同一區域進行多次測量，不適用于大范圍探測。
[0006]公開號為CN109541695A的專利技術專利公開了一種人工場源頻率域電場梯度遠區視電阻率快速成像方法，通過求取電場梯度，提升異常體橫、縱向邊界的響應能力。但是需要在地面布設大量電極，對在城市場景中應用多有不便。
[0007]綜上所述，需要一種適用于城市環境探測的便捷快速強邊界識別能力的無損探測方法。

技術實現思路

[0008]本專利技術的目的在于針對上述現有視電阻率成像方法的不足，提供一種基于磁場梯度的強邊界識別能力快速視電阻率成像方法。
[0009]本專利技術的目的是通過以下技術方案實現的：
[0010]基于磁場梯度的強邊界識別能力快速視電阻率成像方法，包括以下步驟：
[0011]步驟一，采用多源多頻激勵下的拖曳式矩形陣列非接觸式測量，讀取系統接收到的陣列元激發下的z方向磁場強度H
z
數據；
[0012]步驟二，結合兩相鄰測點的磁場強度和之間的距離根據空間梯度計算公式計算得到空間梯度H
zΔx
，結合同一測點兩相鄰測量頻率及其響應磁場強度根據頻率梯度計算公式計算得到頻率梯度H
zΔz
；
[0013]步驟三，利用空間梯度H
zΔx
和相鄰測點間的距離根據空間視電阻率變化量計算公式計算得到兩個相鄰測點間的空間視電阻率變化量Δρ
ax
，利用頻率梯度H
zΔz
和兩個相鄰的測量頻率根據頻率視電阻率變化量計算公式計算得到兩個相鄰頻率的頻率視電阻率變化量Δρ
az
；
[0014]步驟四，結合測區內某測點電阻率，根據磁場梯度視電阻率計算公式，可以計算得到測區內任意點在任意發射頻率下的視電阻率；
[0015]步驟五，結合趨膚深度公式，繪制視電阻率
?
視深度擬斷面圖。
[0016]優選的，步驟一中，H
z
為陣列源激發下的z方向磁場強度，由多個電偶極源響應的疊加而成。具體公式如下：
[0017][0018]式中，P
e
為發射磁矩，y為垂直方向坐標，ω為角頻率，μ為真空磁導率，r
i
為測點i的收發距；
[0019]優選的，步驟二中，空間梯度H
zΔx
是對同一測線上，相鄰測點在同一測量頻率下的z方向磁場強度H
z
做距離差商，頻率梯度H
zΔz
是對同一測線、同一測點的兩相鄰測量頻率取對數，并作差，對相鄰頻率下的z方向磁場強度H
z
幅值做差商，具體公式如下：
[0020]位于測線i上的測點j，在頻率為f
k
時的空間梯度為：
[0021][0022]式中，ΔL
xi
表示相鄰測點間的的距離。
[0023]優選的，步驟二中，位于測線i上的測點j，在頻率為f
k
時的頻率梯度為：
[0024][0025]式中，f
k
、f
k
?1(k＝1,2
…
n，n為測量頻率總個數)表示兩個相鄰的測量頻率；
[0026]優選的，步驟三中，利用長導線作為發射源時，當發射源中點到觀測點距離大于導線源長度的3
?
5倍時，在觀測點的電磁場即可被認為是偶極子場。當測量區域位于遠區時，大地的視電阻率為：
[0027][0028]式中，r
j
為測點j的收發距。
[0029]優選的，步驟三中，，空間視電阻率變化量Δρ
ax
和聯合視電阻率變化量Δρ
az
，是通過結合已有的遠區視電阻率計算公式與空間梯度、頻率梯度公式推導而出，其中：
[0030]兩個相鄰測點間的空間視電阻率變化量為：
[0031][0032]兩個相鄰頻率間的頻率視電阻率變化量為：
[0033][0034]優選的，步驟三中，測區內任意測點j
L
在測量頻率為f
k
時，磁場梯度視電阻率計算公式為：
[0035][0036]式中，l＝1,2,3,
…
,n；k＝1,2,3,
…
,n；ρ(i,j0,f0)為測區內，位于測線i上的選定的測點j0，在頻率為f0時的視電阻率值。
[0037]本專利技術的有益效果：
[0038]本專利技術通過求取磁場空間梯度，提升了對異常體的橫向邊界響應能力；
[0039]本專利技術通過求取磁場頻率梯度，提升了對異常體的縱向邊界響應能力；
[0040]該方法采用陣列源電磁梯度拖曳式矩形布陣測量，進行無接觸式磁場梯度測量，無需在城市應用中布設電極、無需挖電極坑，屬于無損測量方法，且拖曳式測量平臺靈活便攜，有利于提升探測效率和方便性，更適用于城市地下空間探測；
[0041]該方法計算量小，計算速度快，可實現快速成本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.基于磁場梯度的強邊界識別能力快速視電阻率成像方法，其特征在于，采用多源多頻激勵下的拖曳式矩陣陣列非接觸測量，通過磁場梯度計算得到視電阻率，包括以下步驟：步驟一，采用多源多頻激勵下的拖曳式矩形陣列非接觸式測量，讀取系統接收到的陣列元激發下的z方向磁場強度H
z
數據；步驟二，結合兩相鄰測點的磁場強度和之間的距離根據空間梯度計算公式計算得到空間梯度H
zΔx
，結合同一測點兩相鄰測量頻率及其響應磁場強度根據頻率梯度計算公式計算得到頻率梯度H
zΔz
；步驟三，利用空間梯度H
zΔx
和相鄰測點間的距離根據空間視電阻率變化量計算公式計算得到兩個相鄰測點間的空間視電阻率變化量Δρ
ax
，利用頻率梯度H
zΔz
和兩個相鄰的測量頻率根據頻率視電阻率變化量計算公式計算得到兩個相鄰頻率的頻率視電阻率變化量Δρ
az
；步驟四，結合測區內某測點電阻率，根據磁場梯度視電阻率計算公式，可以計算得到測區內任意點在任意發射頻率下的視電阻率；步驟五，結合趨膚深度公式，繪制視電阻率
?
視深度擬斷面圖。2.根據權利要求1所述的基于磁場梯度的強邊界識別能力快速視電阻率成像方法，其特征在于，所述步驟一中磁場強度H
z
為陣列源激發下的z方向磁場強度，由多個電偶極源響應的疊加而成：式中，P
e
為發射磁矩，y為垂直方向坐標，ω為角頻率，μ為真...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張銘，王沁怡，游萌，林君，
申請(專利權)人：吉林大學，
類型：發明
國別省市：