CN119200004A - 电性源瞬变电磁数据成像方法和装置、系统、存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电性源瞬变电磁数据成像方法和装置、系统、存储介质，包括：步骤S1、在同一测点观测水平电场Ex和垂直感应电压Vz；步骤S2、对水平电场Ex和垂直感应电压Vz分别求取对时间t的一阶导数；步骤S3、根据一阶导数计算全期视电阻率；步骤S4、根据全期视电阻率进行时间‑深度变换，实现视电阻率深度成像。采用本发明的技术方案，将发射源的影响进行消除，可显著提升电性源瞬变电磁法的成像精度和便捷性。
Description
技术领域
本发明属于地球物理勘探技术领域，尤其涉及一种电性源瞬变电磁数据成像方法和装置、系统、存储介质。
背景技术
电性源瞬变电磁法利用两端接地的长导线作为发射源，并在导线两侧一定范围内观测二次电磁场信号，然后利用成像或反演等数据处理方法获得地下一定深度范围内的电性结构。视电阻率-深度成像是一种快速便捷的数据处理方法，其中关键步骤是全期视电阻率的计算。传统全期视电阻率计算方法要求场值与电阻率呈单调关系，因此仅能基于垂直磁场Bz分量进行计算。而电性源瞬变电磁法实际观测的分量多为水平电场Ex和垂直感应电压Vz。但这两个分量与电阻率呈双值关系，无法直接基于它们进行全期视电阻率的计算。与此同时，传统基于Bz分量进行全期视电阻率计算时，需要严格考虑发射源的实际形状和形态。当发射源发生弯曲或者起伏时，会对全期视电阻率结果的精度造成较大影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种电性源瞬变电磁数据成像方法和装置、系统、存储介质，可显著提升电性源瞬变电磁法的成像精度和便捷性。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种电性源瞬变电磁数据成像方法，包括：
步骤S1、在同一测点观测水平电场Ex和垂直感应电压Vz；
步骤S2、对水平电场Ex和垂直感应电压Vz分别求取对时间t的一阶导数；
步骤S3、根据一阶导数计算全期视电阻率；
步骤S4、根据全期视电阻率进行时间-深度变换，实现视电阻率深度成像。
作为优选，步骤S2中，水平电场Ex和垂直感应电压Vz的表达式为：
其中，I为发射电流强度，ds为偶极源的长度，ρ为电阻率，为观测点(x,y)到发射源(x’,y’)的距离，变量μ0＝4×10-7H/A为磁导率；
对Ex和Vz分别求取关于时间t的一阶导数：
作为优选，步骤S3中，利用和的比值计算全期电阻率，
本发明还提供一种电性源瞬变电磁数据成像装置，包括：
采集模块，用于在同一测点观测水平电场Ex和垂直感应电压Vz；
第一计算模块，用于对水平电场Ex和垂直感应电压Vz分别求取对时间t的一阶导数；
第二计算模块，用于根据一阶导数计算全期视电阻率；
第三计算模块，用于根据全期视电阻率进行时间-深度变换，实现视电阻率深度成像。
作为优选，水平电场Ex和垂直感应电压Vz的表达式为：
其中，I为发射电流强度，ds为偶极源的长度，ρ为电阻率，为观测点(x,y)到发射源(x’,y’)的距离，变量μ0＝4×10-7H/A为磁导率；
对Ex和Vz分别求取关于时间t的一阶导数：
作为优选，第二计算模块利用和的比值计算全期电阻率，
本发明还提供一种电性源瞬变电磁数据成像系统，包括：存储器和处理器，所述存储器上存储有由所述处理器运行的计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器运行时执行电性源瞬变电磁数据成像方法。
本发明还提供一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序在运行时执行电性源瞬变电磁数据成像方法。
本发明可以直接利用野外实测的Ex和Vz分量，并将发射源的影响进行消除，可显著提升电性源瞬变电磁法的成像精度和便捷性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例电性源瞬变电磁数据成像方法的流程图；
图2为数值案例成像结果。
图3为实测数据成像结果。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1：
如图1所示，本发明实施例提供一种电性源瞬变电磁数据成像方法，包括：
步骤S1、在同一测点观测水平电场Ex和垂直感应电压Vz；
步骤S2、对水平电场Ex和垂直感应电压Vz分别求取对时间t的一阶导数；
步骤S3、根据一阶导数计算全期视电阻率；
步骤S4、根据全期视电阻率进行时间-深度变换，实现视电阻率深度成像。
作为本发明实施例的一种实施方式，步骤S2中，水平电场Ex和垂直感应电压Vz的表达式为：
其中，I为发射电流强度，ds为偶极源的长度，ρ为电阻率，为观测点(x,y)到发射源(x’,y’)的距离，变量μ0＝4×10-7H/A为磁导率；
对Ex和Vz分别求取关于时间t的一阶导数：
作为本发明实施例的一种实施方式，步骤S3中，计算和的比值，
由此可得到电阻率ρ的表达式，并为保证ρ为正值，取和的比值的绝对值：
作为本发明实施例的一种实施方式，步骤S4中，时间-深度变换为：
通过以上步骤即可得到深度d(t)处所对应的全期视电阻率值ρ，即可得到深度-视电阻率的对应关系，这个过程就是成像，由此便可获得地下一定深度范围内的电阻率分布情况，实现了电性源瞬变电磁数据的视电阻率-深度成像。
在步骤S2中，采用比值方式消除了发射源项Ids的影响，可以显著提升全期视电阻率的计算精度，并使得该方法适用于受地形等因素影响下的复杂发射源形态的情况。
数值案例：
图2为利用本发明实施例实现的一个数值仿真模型的成像案例。模型参数为：四层模型，第一层电阻率为100Ω·m，厚度为200m，第二层电阻率为10Ω·m，厚度为200m，第三层电阻率为100Ω·m，厚度为200m；第四层电阻率为10Ω·m，厚度无限大。电性源瞬变电磁的发射源长度为500m，发射电流1A，观测点偏移距为1000m。从图2可以看出，本实施例成像方法可以很好地恢复真实模型的电阻率分布情况。
实测案例：
图3为利用本发明实施例实现的一个实测剖面数据的成像案例。本案例中发射源长度为1430m，发射电流为30A，测线与发射源平行，偏移距为420m。从图3可以看出，本发明实施例成像方法可以很好地恢复真实大地的电阻率分布情况，与钻孔吻合情况很好。
实施例2：
本发明还提供一种电性源瞬变电磁数据成像装置，包括：
采集模块，用于在同一测点观测水平电场Ex和垂直感应电压Vz；
第一计算模块，用于对水平电场Ex和垂直感应电压Vz分别求取对时间t的一阶导数；
第二计算模块，用于根据一阶导数计算全期视电阻率；
第三计算模块，用于根据全期视电阻率进行时间-深度变换，实现视电阻率深度成像。
作为本发明实施例的一种实施方式，均匀半空间大地表面水平电偶极源产生的水平电场Ex和垂直感应电压Vz的表达式为：
其中，I为发射电流强度，ds为偶极源的长度，ρ为电阻率，为观测点(x,y)到发射源(x’,y’)的距离，变量μ0＝4×10-7H/A为磁导率；
对Ex和Vz分别求取关于时间t的一阶导数：
作为本发明实施例的一种实施方式，第二计算模块利用和的比值计算全期电阻率，
实施例3：
本发明实施例还提供一种电性源瞬变电磁数据成像系统，包括：存储器和处理器，所述存储器上存储有由所述处理器运行的计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器运行时执行电性源瞬变电磁数据成像方法。
实施例4：
本发明实施例还提供一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序在运行时执行电性源瞬变电磁数据成像方法。
以上所述的实施例仅是对本发明优选方式进行的描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (8)
1.一种电性源瞬变电磁数据成像方法，其特征在于，包括：
步骤S1、在同一测点观测水平电场Ex和垂直感应电压Vz；
步骤S2、对水平电场Ex和垂直感应电压Vz分别求取对时间t的一阶导数；
步骤S3、根据一阶导数计算全期视电阻率；
步骤S4、根据全期视电阻率进行时间-深度变换，实现视电阻率深度成像。
2.如权利要求1所述的电性源瞬变电磁数据成像方法，其特征在于，步骤S2中，水平电场Ex和垂直感应电压Vz的表达式为：
其中，I为发射电流强度，ds为偶极源的长度，ρ为电阻率，为观测点(x,y)到发射源(x’,y’)的距离，变量μ0＝4×10-7H/A为磁导率；
对Ex和Vz分别求取关于时间t的一阶导数：
3.如权利要求2所述的电性源瞬变电磁数据成像方法，其特征在于，步骤S3中，利用和的比值计算全期电阻率，
4.一种电性源瞬变电磁数据成像装置，其特征在于，包括：
采集模块，用于在同一测点观测水平电场Ex和垂直感应电压Vz；
第一计算模块，用于对水平电场Ex和垂直感应电压Vz分别求取对时间t的一阶导数；
第二计算模块，用于根据一阶导数计算全期视电阻率；
第三计算模块，用于根据全期视电阻率进行时间-深度变换，实现视电阻率深度成像。
5.如权利要求4所述的电性源瞬变电磁数据成像装置，其特征在于，水平电场Ex和垂直感应电压Vz的表达式为：
其中，I为发射电流强度，ds为偶极源的长度，ρ为电阻率，为观测点(x,y)到发射源(x’,y’)的距离，变量μ0＝4×10-7H/A为磁导率；
对Ex和Vz分别求取关于时间t的一阶导数：
6.如权利要求5所述的电性源瞬变电磁数据成像装置，其特征在于，第二计算模块利用和的比值计算全期电阻率，
7.一种电性源瞬变电磁数据成像系统，其特征在于，包括：存储器和处理器，所述存储器上存储有由所述处理器运行的计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器运行时执行如权利要求1-3中的任一项所述的电性源瞬变电磁数据成像方法。
8.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序在运行时执行如权利要求1-3中的任一项所述的电性源瞬变电磁数据成像方法。
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