毕设--高密度电法探测及数据处理解释
高密度电法
• 将直流电通过电极向地下供电以形成人工直流电场，由于 直流电场中电荷的分布不随时间改变，这是一种稳定的 电流场。
（一） 两个点源的电场特征：
A(I)
B(-I)
M
U
AB M
一、需要了解的一些基本知识：
电阻率或导电率
介质 电阻率（·m） 介质
黄土
0-200
雨水
粘土
含水砾石 层
隔水粘土 层
1-200 50-500
5-30
河水 海水
潜水
影响因素：
成份 含水量（潜水面） 矿化度（咸、淡水层位） 温度（地热）
电阻率 （·m）
>1000
10-100 0.1-1
<100
二、如何测定大地的电阻率？
温纳四极（等间距的对称四极）
温纳偶极
温纳微分
I
123456789
U
I
123456789
U
I
123456789
U
一次组合，获得三种电极排列的测量参数
三种排列测得的视电阻率关系如下：
s
1 3
s
2 3
s
可形成各种视参数的的等值线断面图
• 单独的
s
s
s
• 比值参数 T s相/邻两s 点的视电阻率值的比值
地表面剖面法 井中电阻率成像
单孔 跨孔
2. 电极距的确定：
a nx
n为隔离系数，x点距
I
0123456789
U
n=1
3. 测点分布
I
高密度电法勘探的装置选择和资料解释,工作原理,局限因素,以及未来
高密度电法勘探的装置选择和资料解释,工作原理，局限因素，以及未来高密度电法勘探的装置选择和资料解释 1.概况高密度电法勘探(Electrical Imaging Surveys)的出现使得电法勘探的野外数据采集工作得到了质的提高和飞跃。
同时使得资料的可利用信息大为丰富，使电法勘探智能化程度向前迈进了一大步。
但高密度电法其核心只是实现了野外测量数据的快速、自动和智能化采集，它的工作实质依然是常规电法勘探原理，所以说它只是一种基于老原理的采集手段的提高，它并未脱离直流电法的框架，并算不得是一门全新的勘探方法。
但是，由于其采集密度的增大、排列装置的增多，为传统电法带来了新的活力，同时也为技术处理带来了新的课题。
高密度电法勘探的装置选择、资料解释是两个关键环节。
排列装置选择的合适与否，直接关系到是否测试出探测目的所反映出的异常。
资料解释则是探测目的最终反映和探测效果最直接表达。
2.装置的选择选择哪种装置取决于场地大小、地形起伏、探测任务以及探测精度等因素。
2.1场地因素如果场地开阔，一般都使用四极装置(α、α2)。
因为该方法会获得最大的测量电位。
这对于节省外接电源，减少供电电压，特别是压制干扰，增强有效信号，有着重要的意义。
但是如果场地不充许，那么最好使用三极装置(AMN、MNB)。
三极装置比四极装置将节省一半的场地。
2.2地形因素高密度电法勘探应尽力避免地形的起伏，然而事实常难随人愿。
这时候就得考虑哪种装置受地形的影响最小。
在众多装置中，偶极装置受地形影响最为剧烈，它本身的电测曲线就已经复杂，如果加上地形的因素，其电测剖面形态会变得很难辨别。
其次是三极装置，该装置遇到山谷或山脊时电测曲线会出现多个峰值，并且AMN和 MNB两个装置的反映程度不均衡，故而判别起来困难较大。
相对地，四极装置受地形的影响较小，电测剖面形态比较好判别。
2.3探测精度因素掌握探测精度(灵敏度)与装置的关系，是高密度电法中很重要的环节，也是众说纷芸，很难形成一个定论的问题。
高密度电法测量系统的数据处理方法
矿 业 工 程
５ ８ Ｍ ｉ ｎ ｎｉ ｇ Ｅｎｇ ｎ ｅ ｉ ｉ ｅ ｒ ｎｇ
第ｌ Ｏ卷
第 ３期
２１ ０ ２年 ６月
Ｗｈｔ ｅ 件在 齐 大 山铁 矿 境 界优化 中 的应用 ｉ ｌ软 ｔ
中 图分 类 号 ：Ｔ ｌ ． Ｐ３１１ 文 献 标 识 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ：１ ７ —８ ５ （ ０ ２ ３ ０ ８ ２ ６ １ ５ ０ ２ １ ）０ —０ ５ —０
１ 概 述
ｗｈｔｌ ｉ ｅ软 件 是 澳 大 利 亚 Ｇ ＮＣ ｔ Ｅ ＯＭ （ 康 ） 金 软件 公 司旗 下 的矿 山 战 略 规 划 软 件 ，该 软 件 根 据 Ｓ ｒａ 、Ｄ ｔｍｉｅ 三 维 软 件 建 立 的 矿 体 块 段 模 ｕ ｔ 据 打 开 为 ｔｔ 式 图 示 ａ 数 ｘ格
工 程地质 事实 。工作 区位 于辽 宁省海 城市
２ ２ 成 图 与 反 演 过 程 ．
城 郊 ，该地 区 由于 附近 矿 山采 矿 坑 道 的横 向开 采 ，
使 用 李 晓晴 高 密度 数据 处 理 软件 的转 化 系统 ， 将 ｄｔ ａ 格式 数据转 化 为李 晓晴专 用 格式 ，并 将 其软 件 打开 ，如 图 ２ 。存 在 的 地 形 偏 差 ，使 用 高 精 度
性 生成一 系列 的露 天坑 ，让用户 选择 净现 值最 大附
近 的露 天坑 。
２ 齐 大 山铁 矿 开 采 现 状
鞍钢 集 团矿业公 司 齐大 山铁 矿 已进入 深 凹露 天 开 采 ，开采范 围分 为 ３个 采 区， 即 ６ ～２０ ０ 为 Ｏ ０ 线 北采 区 ，２０ ０ ０ 线为 南采 区 ，３０ ０ 以南为 ０ ￣３０ ０ ０ 线 二矿 区 ，采 场 呈 北 高 南 低 形 状 。北 采 区 一４ Ｉ ５Ｉ 以 Ｔ 上 已 至 最 终 境 界 ， 目前 最 高 生 产 水 平 为 一６ Ｉ ０Ｉ ， Ｔ
高密度电法
高密度电法勘探指的是直流高密度电阻率法，实际上是一种阵列勘探方法，野外测量时只需将全部电极（几十至上百根）置于测点上，然后利用程控电极转换开关和微机工程电测仪便可实现数据的快速和自动采集。
本次高密度电法勘探采用的仪器以WDJD-3多功能数字直流激电仪为测控主机，配以WDZJ-3多路电极转换器构成高密度电阻率测量系统，该系统具有存储量大、测量准确快速、操作方便等特点，并且可方便地与国内常用高密度电法处理软件配合使用，使解释工作更加方便直观。
该系统可广泛应用于能源勘探与城市物探、铁道与桥梁勘探等方面，亦用于寻找地下水、确定水库坝基和防洪大堤隐患位置等水文、工程地质勘探中, 还能用于地热勘探。
工作时每个排列实接电极数60根，测量一个断面时所有实接电极一次铺完，供电电压200-300V，电流大于3A,本次工作采用的电极间距为10m。
为了充分利用每个排列的观测数据和保证测量数据的横向和垂向反演精度，我们选用了2排列装置（见图2-1），固定断面扫描测量，断面上的测点呈倒梯形分布。
当实接电极数为60根时，剖面数为28，断面测点总数为841。
当剖面长度大于一个排列长度、在进行下一个排列测量时，电极布置应与前一排列重合30根，保证倒梯形断面上的测点无空隙。
野外工作中，为确保观测质量，取得详实、可靠的数据，每次开工前，对仪器的工作状态进行严格检查，保证仪器工作正常，并在每次测量前，对60根电极进行自动接地电阻检查，确保电极接地良好、各电极接地电阻均一。
高密度电法剖面电极布置及断面扫描测点见图2-1。
A M NB AM = NB = n * MN ,MN不变,同时移动。
n=1n=2n=3n=4n=5n=6n=7n=8n=9n=10n=11n=12n=13n=14排列（施伦贝谢尔装置：AM＝NB，MN不变）示意图图2-12内业资料处理使用Res2dinv电法处理软件；经该软件处理的数据自动转换成断面上对应的各测点的电阻率，以不同颜色在剖面上呈不同层次展示，因而各电性层层次清楚明了，地层异常部位亦非常清楚的展示出来。
高密度电法数据处理
高密度电法数据处理一、引言高密度电法是一种地球物理勘探方法，通过测量地下电阻率的变化来推断地下构造和岩性的分布情况。
在进行高密度电法勘探时，需要对采集到的数据进行处理和解释，以获得准确的地下模型。
二、数据处理步骤1. 数据预处理在进行数据处理之前，需要对采集到的原始数据进行预处理。
这包括对数据进行滤波处理，去除噪声和异常值，以提高数据的质量和可靠性。
2. 数据分析与解释对预处理后的数据进行分析与解释，以获得地下构造和岩性的信息。
这可以通过绘制等电阻线图、剖面图和三维模型来实现。
通过观察数据的空间和时间变化规律，可以推断出地下构造的分布情况。
3. 反演处理反演处理是高密度电法数据处理的核心步骤之一。
它通过数学模型和计算方法，将观测数据转化为地下模型。
常用的反演方法有有限元法、有限差分法和最小二乘法等。
通过反演处理，可以获得地下电阻率的空间分布。
4. 数据解释与验证在进行数据解释时，需要将得到的地下模型与地质背景知识进行对比和验证。
这可以通过与钻探、地质剖面等数据进行对比，以确保解释结果的准确性和可靠性。
三、数据处理的应用高密度电法数据处理在地质勘探、环境调查和水资源评价等领域具有广泛的应用价值。
1. 地质勘探高密度电法数据处理可以帮助地质勘探人员了解地下构造和岩性的分布情况，指导矿产资源的勘探和开发工作。
通过分析电阻率数据，可以确定矿体的位置、大小和形态等信息。
2. 环境调查高密度电法数据处理可以用于环境调查和污染源追踪。
通过分析地下电阻率的变化，可以确定地下水和土壤的污染程度和分布情况，为环境保护和治理提供科学依据。
3. 水资源评价高密度电法数据处理可以用于水资源评价和地下水开发利用。
通过分析电阻率数据，可以确定地下水的含水层分布、储量和质量，为水资源的合理开发和利用提供技术支持。
四、总结高密度电法数据处理是一项重要的地球物理勘探技术，通过对采集到的数据进行处理和解释，可以获得地下构造和岩性的信息。
高密度电法测量系统的数据处理方法
高密度电法测量系统的数据处理方法
梁维天
【期刊名称】《矿业工程》
【年(卷),期】2012(010)003
【摘要】通过对高密度电法测量系统所采集的数据,使用多种数据处理软件进行分析处理,总结出一种可以比较直观、全面的数据处理方法,使工程地质资料更具准确性,为下一步工作提供了可靠依据.
【总页数】3页(P56-58)
【作者】梁维天
【作者单位】辽宁省第五地质大队,辽宁大石桥115100
【正文语种】中文
【中图分类】TP311.12
【相关文献】
1.高密度电法测量系统在滑坡调查中的应用初探 [J], 马增伦;邵军
2.新型高密度电法探地仪测量系统 [J], 张碧勇;何刚;王君
3.高密度电法测量系统作常规联合剖面的研究 [J], 龚道平
4.分布式智能化高密度电法测量系统 [J], 董浩斌;王传雷
5.分布式智能化高密度电法测量系统简介 [J], 董浩斌;王传雷
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高密度电法
高密度电法
高密度电法：是一种阵列勘探方法，它以岩、土导电性的差异为基础，研究人工施加稳定电流场的作用下地中传导电流分布规律。
野外测量时只需将全部电极( 几十至上百根) 置于观测剖面的各测点上, 然后利用程控电极转换装置和微机工程电测仪便可实现数据的快速和自动采集, 当将测量结果送入微机后, 还可对数据进行处理并给出关于地电断面分布的各种图示结果。
高密度电法实际上是集中了电剖面法和电测深法。
其原理与普通电阻率法相同．所不同的是在观测中设置了高密度的观测点。
关于阵列电探的思想早在20 世纪70 年代末期就有人开始考虑实施, 英国学者所设计的电测深偏置系统实际上就是高密度电法的最初模式。
80 年代中期, 日本地质计测株式会社曾借助电极转换板实现了野外高密度电阻率法的数据采集, 只是由于整体设计的不完善性, 这套设备没有充分发挥高密度电阻率法的优越性。
80 年代后期, 我国地矿部系统率先开展了高密度电阻率法及其应用技术研究, 从理论与实际结合的角度, 进一步探讨并完善了方法理论及有关技术问题, 研制成了约3 ～5 种类型的仪器。
近年来该方法先后在重大场地的工程地质调查、坝基及桥墩选址、采空区及地裂缝探测等众多工程勘查领域取得了明显的地质效果和显著的社会经济效益。
第四章高密度电法
High Density Resistivity Method
是一种重要的工程物探方法 以地下岩土介质的电性差异为基础 主要是观测研究人工建立的地下稳定 电流场的分布规律 主要用于水文、工程和环境地质调查
高密度电阻率法是集电测深和剖面法于一体的一 种多装置，多极距的组合方法，它具有一次布极即 可进行的装置数据采集以及通过求取比值参数而能 突出异常信息，信息多并且观察精度高，速度快， 探测深度灵活等特点。
DUK-1探测系统测试记录仪
DUK-1探测系统测量电极示意图
电缆抽头 拔插卡
电极
高密度电法野外观测示意图
4.5 基本的资料处理方法
1. 统计处理：视电阻率参数断面图或灰度图 取滑动平均；计算均值、方差；视参数分级
2. 比值换算法：等值线断面图或灰度图 λ 参数对局部低阻体
4.1 高密度电阻率法的特点（相对常规的电阻率法）
电极布设一次性完成，减少因电极布置而 产生的故障和干扰；
可进行有效的多种电极排列方式采集，或 获得丰富的地电断面；
野外数据采集自动化，避免手工操作出现 的错误；
4.2 高密度电阻率勘探系统：
➢采集及处理（电极系、程控式电极转换开关、电 测仪） ➢ 将全部电极按一定的间距布置在测点上（110m），利用电极转换开关，将每四个相邻电极进 行一次组合，实现多种电极排列的测量参数。 ➢快速采集，提高工作效率、智能化，
测线2位于坝体后坡上，与测线1平行，距坝顶斜距为17米。起点位 于测线1的54.5米处下方，总长206.5米
测线3位于坝体后坡上，与测线2平行，距测线2 斜距为20.4米。起 点与测线2的起点对齐，总长206.5米
测线4（剖面7）位于坝体后坡上，与测线3平行，距测线3斜距为 15.5米。起点位于测线3的6米处下方，总长177米。
高密度电法勘探资料处理与解释
高密度电法勘探资料处理与解释作者：罗春蔚来源：《中国科技纵横》2016年第09期【摘要】本文简要的叙述了电法勘探的野外采集方法，并进行电法勘探。
同时对从野外采集到的电法资料进行室内资料解释，判定了此地的高阻异常是由于断层还是高阻体所致。
其中主要包括：联合剖面法、电测深法、高密度法和反演技术；重点讨论了高密度数据处理的影响，通过分析各种平面图，推断此处的高阻异常存在因素。
【关键词】电法勘探高密度高阻异常反演高密度电法是基于静电场理论，以地下被探测目标体与周围介质之间的电性差异为前提进行的。
实际上，它是集电测深法和电剖面法于一体的直流电法勘探方法。
该法采用阵列方式测量获得大量高精度数据，再用二维反演方法进行数据处理，并配以计算机实现图像重建，所得到的层析图像具有分辨率高、信息量大和易于解释推断等特点，使异常分辨率比常规的直流电阻率法有了明显提高。
本次评价的工程场地在地貌上属于溶蚀洼地地貌，太平洋断裂向东南方向延伸有可能通过此地区。
此断裂走向北西，倾向北东。
断裂主要发育于三叠系灰岩中，断裂通过处负地形地貌较发育。
总体来看断裂主要为早第四纪断裂。
1 地区地质物理概况本次物探工作区的基岩灰岩具有比较高的电阻率，完整岩石的电阻率一般为1000Ω·m以上。
如果有断裂活动形成破碎带，由于断裂破碎带的孔隙度和含水性增加，使得电阻率减小，将产生低阻异常，通过横切断裂布置测线，可以测出断裂的低阻异常，从而确定断裂穿过近地表的位置，并粗略判定破碎带宽度。
覆盖土层与基岩也有明显的电阻率差异，本次现场测试表明，覆盖土层的电阻率约为50～150Ω·m，与基岩电阻率有明显差异，因此，用电阻率法也可以探测基岩起伏情况。
2 测线布置本次物探工作布置了2条测线，分别编号为1线（1P）和2线（2P）。
测线方位大致垂直于可能通过工作区的断裂走向布置，方位均为67°。
其中，1P大致沿工作区的西北边界布置，2P大致沿工作区的东南边界布置，两条测线的间距约为190m。
高密度电法数据采集和资料处理[1]1
![高密度电法数据采集和资料处理[1]1](https://img.taocdn.com/s3/m/233ae77f168884868762d62f.png)
实验一高密度电法数据采集和资料处理/2010jpkc/dqwlktgl/wlkc/webpa ge/%CA%B5%D1%E9/%CA%B5%D1%E98.html一、实验目的1.学习高密度电阻率法数据采集工作方法；深刻理解高密度电法的基本工作原理；了解数据处理的基本流程。
二、高密度电法的勘探原理高密度电法的基本工作原理与常规电阻率法大体相同. 它是以岩土体的电性差异为基础的一种电探方法,根据在施加电场作用下地层传导电流的分布规律,推断地下具有不同电阻率的地质体的赋存情况. 高密度电阻率法的原理是地下介质间的导电性差异. 和常规电阻率法一样它通过A 、B 电极向地下供电流I ,然后在M 、N 极间测量电位差Δ V ,从而可求得该点M 、N 之间的视电阻率值进行计算、分析,便可获得地层中的电阻率分布情况,从而可以划分地层,确定异常地层等.高密度电法数据采集系统由主机、多路电极转换器、电极系 3 部分组成。
多路电极转换器通过电缆控制电极系各电极的供电与测量状态。
主机通过通讯电缆、供电电缆向多路电极转换器发出工作指令、向电极供电并接收、存贮测量数据。
数据采集结果自动存入主机,主机通过通讯软件把原始数据传输给计算机。
计算机将数据转换成处理软件要求的数据格式,经相应处理模块进行畸变点剔除、地形校正等预处理后,做视电阻率等值线图。
在等值线图上根据视电阻率的变化特征结合钻探、地质调查资料作地质解释,并绘制出物探成果解释图。
三、实验内容及步骤（一）实验内容本实验在室外采用温纳装置做剖面观测。
（二）仪器高密度电阻率勘探工作仪器包括测量系统和反演软件系统。
测量系统包括WDJD-3多功能数字直流激电仪（测控主机）和WDZJ-3多路电极转换器。
该系统具有存储量大、测量准确快速、操作方便等特点，并且可方便地与国内常用高密度电法处理软件配合使用。
（三）装置形式采用的装置形式为：固定断面扫描装置α排列（温纳装置AMNB）见图1-1。
高密度电法探测及数据处理解释--答辩ppt
温纳装置 Wenner （Beta）
对比
温纳装置 Wenner （Alpha）
温纳装置 Wenner （Gamm a）
对比
温纳装置 Wenner （Alpha）
斯龙贝格 装置 Schlumb erger
对比
基底等值线图
5 结论
在这次实习中虽然在进行实地测量之前做了大 量的准备，但是在实地操作时还是遇到了许多的难 题，让我深刻体会到了光有书本上的知识是远远不 够的，我们必须通过实践将书本上的知识转化为自 己的知识。
首先将数据导入到软件当中，如果导入的数据 出现了异常点系统会提示数据有问题，就得对异 常点进行校正。
突变点消除
反演出图
在软件上直接进行最小平方法反演就直接可以得 到结果图
4 高密度电法的解释
这是东西向的第5条测线处理成果图也就是目标 测点上方的测线
温纳装置 Wenner （Alpha）
本次数据采集使用的是E60M型电法仪，仪器采用 程控方式进行数据的采集和电极控制，采集的数 据以图像的形式实时显示在屏幕上，以便您随时 可以监控资料的质量。
电极排列方式
E60M仪器可以进行多种装置类型的采集工作各种 装置形式的工作示意图如下
高密度电法测量实验
实验二十一 高密度电法测量的方法原理 实验二十二 地下已知模型的异常电场剖面测量 实验二十三 高密度电法测量数据的处理与解释(一)实验目的了解高阻体和低阻体模型上的视电阻率剖面异常。
(二)设备：1．DUK 一1高密度电法测量系统：其包括：“DZD 一4多功能直流电法仪器”、“多路电极转换器《II 》”及一套高密度测量专用电缆和电极。
2．供电用电池 3．皮尺 4．钉锤(三)原理及装置：地电学是研究大气，海洋和固体地球内部的电性及电场分布规律的科学。
我们利用电法勘探中的某些方法，来研究固体地球岗位介质及其周围的电性及其电场的分布。
地电学在地震预报和地球物理研究中都占有十分重要地位。
在地球表面存在头着天然的变化电场和稳定电场，其中天然的变化电场是由地球外部的各种电流系在地球内部感应产生的，分布于整个地表和广大地区，一般具有较小的梯度。
而天然的稳定电场主要是由矿体，地下水和各种水系产生的，分布于局部地区，一般具有较大的梯度。
电法工作主要研究对象就是这种稳定场。
这种稳定场又和变化场交融在一起，我们则要在测量中去伪存真，找出真正反映地下物质结构的稳定电场。
建立地下直流电场，则要将电源两端分别经两个供电电极（A 、B ）接地，电流由A 输入地下，通过B 又从地中流出，构成闭合回路，因电极的尺寸与其到观测点的距离相比很小，可视为点电流源。
如果把B 极置于相距很远（可认为“无穷远”）的地方，那么A 极附近的电场将不受B 极电场的影响或甚微，可忽略不计，我们则获得一个点电流源的电场。
这里地下任一点的电位为：rI U πρ2=（I ：A 极处电流强度；ρ：地下介质的电阻率；r ：该点距点电流源A 的距离）当供电电极A 、B 不远，且电流由A 极输入地下而由B 极自地中流出时，按场的迭加原理，该点的电场应是电流强度为I 的A 点电流源和电流强度为-I 的B 点电流源分别在该点产生的电场的矢量和，该点的电位则是A 、B 两电流源分别在该点的电位之和。
高密度电法在管线探测中的应用
高密度电法在管线探测中的应用摘要：通过探测实例，介绍高密度电法在探测输水隧道及管道位置中的应用，确定输水隧道及输水管道平面位置及埋深，降低岩土工程勘察钻探风险。
关键词：高密度电法、管线探测、水文地质勘察、1 引言随着社会现代化进程加快，水资源成为城市发展最重要的资源。
部分城市需要新增引水隧道来增加城市需求。
新增引水隧道需要做前期岩土工程勘察了解引水隧道周边地质情况需要进行钻探，在不清楚旧引水隧道未知的情况下进行钻探存在很大的风险，而对于埋深超过5米的管道目前手段有限，而高密度电法凭借着其高效等众多优势广泛的应用于城市地下管线探测等各项工作中。
本文采用的高密度电法对该引水隧道的平面位置及埋深进行探测。
高密度电法的自动化程度高。
具有一次性布点，可自动完成多种探测装置的跑极、自动观测、记录、计算、成图成像的全过程。
高密度电法在水文地和工程地质勘察方面的应用领域比较广。
高密度电法主要基于介质电性差异来勘探场地内人工电场的变化。
进而反演出目标管道和它的周边介质之间有明显的电性差异。
2高密度电法原理高密度电阻率法属常规直流电法，以地下个质间的导电性差异为物理前提，以垂向电测探法和电阻率剖面法。
高密度电法是在常规电法基础上发展起来的新型物探方法，它的工作原理以岩土介质的导电性差异为基础，通过研究人工建立的地下稳定电流场的分布规律来发现相关异常体进而来推断出地下地质相关问题。
与常规电法相比，高密度电法通过多道电极自动转换测量电极快速测量出的视电阻率分布及相关异常情况，具有直观、高效、高分辨率、高精度等特点。
岩土的电阻率与岩土的结构、构造、空隙度及含水量等有关。
完整的基岩基本表现为孔隙度小、含水率低，电阻率较高，裂隙发育带或断层破碎带上为孔隙度大、含水率较高，电阻率相对较低，在电阻率剖面上呈现出低阻异常。
通过分析电阻率剖面上的异常来实现寻找不良地质体和划分地层岩性的目的。
高密度电阻率法采用组合式剖面测量装置。
其中α排列（温纳装置AMNB），β排列（偶极装置ABMN），γ排列（微分装置）和联合剖面装置等适用于固定断面扫描测量。
高密度电法测量系统的数据处理方法研究
高密度电法测量系统的数据处理方法研究High-density electrical measurement system data processing method梁维天摘要：该文通过对高密度电法测量系统所采集的数据使用多种数据处理软件进行分析处理，总结出一种可以比较直观、全面的数据处理方法，使工程地质资料更具准确性，为下一步的工作提供可靠依据。
Ａbstract：The article on electrical measurement system with high-density data collected using a variety of data processing software for analysis and processing,Can be summed up a more intuitive, comprehensive data processing method.The engineering geological data more accurate.To provide a reliable basis for the next step.关键词：高密度电法；采空区；数据处理；Ｋey words：High-density electrical；Gob；Data Processing；1 引言随着地球物理学科的飞速发展，越来越多的地球物理勘探方法被广泛地使用，高密度直流电法测量系统便是应运而生的一种比较前沿的探测方法，高密度直流电法测量系统采用多路转换器来完成各种跑极方式，大大节省了人力物力。
所采集的数据也可以较大限度地减少外界各种因素的干扰，但是在数据处理方面，虽然可以用来处理数据的软件较多。
但是都不能直观全面的反映工程事实，该文便是通过矿山采空区的数据实际处理分析来总结一条较全面的处理方法，从而方便工作成果的分析研究。
2 数据的采集2.1 工程地质事实工作区位于辽宁省海城市城郊，该地区由于附近矿山采矿坑道的横向开采，造成地下可能存在威胁居民生命财产安全的采空区。
高密度电法
高密度电法高密度电法即是高密度电阻率法，它是以岩、土导电性的差异为基础，研究人工施加稳定电流场的作用下地下传导电流分布规律的一种电探方法(一)特点：( 1 ) 电极布设是一次完成的, 这不仅减少了因电极设置而引起的故障和干扰, 而且为野外数据的快速和自动测量奠定了基础。
( 2 ) 能有效地进行多种电极排列方式的扫描测量, 因而可以获得较丰富的关于地电断面结构特征的地质信息。
(3) 野外数据采集实现了自动化或半自动化, 不仅采集速度快( 大约每一测点需2～5s) ,而且避免了由于手工操作所出现的错误。
(4)可以对资料进行预处理并显示剖面曲线形态, 脱机处理后还可自动绘制和打印各种成果图件。
(5)与传统的电阻率法相比, 成本低, 效率高, 信息丰富, 解释方便。
(二)高密度电阻率法采集系统：随着技术的发展，高密度电法仪日趋成熟。
表现在：采用嵌入式工控机，大大提高系统的稳定性与可靠性；采用笔记本硬盘存储数据，可以满足野外长时间施工的工作需求；系统采用视窗化、嵌入式实时控制与处理软件，便于野外操作；可实现多种工作模式的转换，计算机与电测仪一体化，携带方便。
新一代高密度电法仪多采用分布式设计。
所谓分布式是相对于集中式而言的，是指将电极转换功能放在电极上。
分布式智能电极器串联在多芯电缆上，地址随机分配，在任何位置都可以测量；实现滚动测量和多道、长剖面的连续测量图高密度电阻率法测量系统结构示意图系统可以做高密度电阻率测量，又可以同时做高密度极化率测量，应用范围宽。
常用装置：高密度电阻率法在一条剖面上布置一系列电极时可组合出十多种装置。
高密度电阻率法的电极排列原则上可采用二极方式，即当依次对某一电极供电时，同时利用其余全部电极依次进行电位测量，然后将测量结果按需要转换成相应的电极方式。
但对于目前单通道电测仪来讲，这样测量所费时间较长。
其次，当测量电极逐渐远离供电电极时，电位测量幅值变化较大，需要不断改变电源，不利于自动测量方式的实现。
高密度电法资料处理及解释
《高密度电法资料处理及解释》实习报告（姓名：范畅 班号：061084 指导老师：王传雷 成绩： ）一、实习要求(1) 每人选择相邻的两个排列的高密度测量数据文件进行处理；(2) 处理内容包括数据圆滑、格式转换、二维反演计算；(3) 二维反演计算误差要求%20 ；(4) 每人提交一份实习报告。
报告内容包括：地质任务；测线位置及地下情况；高密度电法数据资料质量评价；高密度电法资料处理及地球物理-地质解释（岩溶、裂隙发育情况调查，发育深度识别，基岩面的岩性划分）；二、实习内容与过程1.地质任务对广西合浦公馆石灰石矿区进行地球物理调查，探明岩溶、裂隙发育情况，发育深度识别，并进行基岩面等岩性划分。
2.侧线位置及地下情况公馆矿区南邻北部湾，地表主要为虾池和荒地，地层比较单一。
上覆为第四系地层，局部基岩出露，揭露的第四系地层厚度为0-9米，其下为灰岩。
【地层】区内出露的地层有上泥盆统天子岭组（D 3t ）、帽子峰组（D 3m ）和下石炭统孟公坳组（C 1ym ）。
简述如下：A.天子岭组（D 3t ）上部薄层条带泥灰岩、粉砂质灰岩、厚层状灰岩互层；下部主要为灰绿色含磷细砂岩。
厚413m 。
主要分布于矿区东南一带。
B.帽子峰组（D3m）灰、灰绿色细砂岩、粉砂岩、页岩互层，夹薄层泥质灰岩、钙质页岩等，底部带有一层灰绿色含磷细砂岩。
表层风化严重，呈砖红色泥质砂岩、砂质泥岩。
厚63-167m。
主要分布于矿区东西两侧。
C.孟公坳组（C1ym）上部主要为中厚层状微粒生物灰岩；下部薄层-中层状隐晶质灰岩、泥质灰岩夹生物灰岩，局部相变为细砂岩、粉砂岩互层。
根据矿区钻孔揭露，表层灰岩质地相对较纯，颜色也较浅，下部炭质含量增加，颜色逐渐变深，局部地区转变成炭质页岩。
该层厚403m，为主要水泥用石灰岩。
【构造】区内主要为一向斜构造。
轴部走向为北东向，向斜核部地层为下石炭孟公坳组（C1ym），两翼地层微上泥盆统帽子峰组（D3m）和天子岭组（D3t）。
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本科毕业设计（论文）题目：物探实习场地的高密度电法探测及数据处理解释学生姓名：xxx学号：xxx专业班级：xxx指导教师：xxxx年 x月x日物探实习场地的高密度电法探测及数据处理解释摘要由于现在的工程和环境地质调查的所面对状况越来越复杂，而现今普通的物探方法已经难以满足实际工作的需要。
高密度电法中所用的基本原理是与传统的电阻率的方向实际上是相同的。
高密度电阻率法的核心其实就是在进行野外测量时将电极以阵列的方式布设于各个测点上，然后利用微机工程电测仪对数据进行测量并记录。
本次物探实习场地的高密度电法测量就是实地进行高密度电法的数据采集并且在每道测线采集两种不同的装置类型，然后对于采集到的数据进行处理和解释并且比较不同测量装置类型对于地下界面的探测效果的不同。
关键字：高密度；电极距；装置类型Geophysical practice space of high-density electrical detection and data processing and interpretationAbstractBecause of the face to the current engineering and environmental geological survey of the situation become more complicated, but now ordinary geophysical methods have been difficult to meet the needs of practical work. The basic principles of high density electrical method is used in the conventional direction of resistivity it is practically identical. Core high density resistivity method is actually carrying out field measurements of the electrode array in the manner laid on each measuring point, then the use of computer engineering electrical measuring instrument to measure and record data. The internship site for Geophysical high density electrical measurement is carried out in the field of high-density electrical method of data collection and survey lines at every gathering of two different types of devices, and then the collected data processing and interpretation and comparison of different measuring devices type for the detection of the effect of the different subsurface.Keywords：High density; electrode spacing; device type目录第1章引言 (1)第2章高密度电法的基本原理 (3)2.1 场所满足的偏微分方程 (3)2.2 三电位电极系 (4)2.3 视参数及其计算 (5)2.4 不同的装置类型 (5)第3章高密度电法的资料采集 (8)3.1 侧区的选择和测网的布设 (8)3.1.1 测区的选择 (8)3.1.2 测网的布设 (8)3.2 高密度电阻率法的数据采集 (9)第4章高密度电法资料的处理 (13)第5章高密度电法资料的解释 (16)第6章结论 (26)致谢 (27)参考文献 (28)第1章引言由于这些年来进行勘探的工程和环境情况都变得越来越复杂，普通的物探方法已经基本难以满足实际生产中的需求，因此近年来物探方法中许多工程方面的物探方法得到了飞速的发展，而高密度电阻率法作为工程物探中浅层地球物理勘查的最主要的方法之一，因此也得到了长足的进步。
高密度电阻率法的核心其实就是在进行野外测量时将电极以阵列的方式布设于各个测点上，然后利用微机工程电测仪对数据进行测量并记录。
这种方法的特点是能够通过一次布线然后通过控制电极进行不同组合的方式从而采集电阻率方法中不同的装置类型和不同极距的各种参数，这使得它相比较于常规的电阻率方法有以下的优点：由于电极是一次性布设完毕的，这样就可以减少了由于电极布设带来的干扰和故障问题，同时还大大提高了数据采集的速度；而且高密度电法布设的测线一般都很长，所以能够一次进行多种电极排列的扫描测量，因此可以一次性获得十分丰富的地下地质的结构特征信息，而且能够十分有效率的一次性进行几种排列方式的测量，所以获得的有关于地质地球物理信息的地点断面十分丰富；随着现代技术的发展，对野外的数据采集大多都是自动化或者半自动化，不仅速度大大提高，而且还避免了由于人工采集数据所带来的错误；现在的采集仪上能够直接进行预处理并且能够直接显示剖面的特征，将数据导出来后还能够进行自动绘制和打印各种成果图[1-3]。
总的来说与传统的电阻率方法相比较，高密度电阻率法有，施工快，采集的信息丰富，并且最终结果容易解释，施工成本低，勘探效果好等特点。
高密度电阻率法的阵列电极排列方式在二十世纪七十年代就有人开始进行研究了，英国学者Johansson 博士设计的电测深系统实际上就是高密度电阻率法的最初模式[4],在高密度电阻率法最开始的研究阶段中电极的排列方式主要是以下三种：温纳，偶极和微分，后来又由日本人根据实际需求对这几种方法进行了补充和完善，在原有的基础上加上了自动控制的仪器并且将这些东西集成到了大规模集成电路上。
直到二十世纪九十年代因为电子技术的飞速发展，高密度电阻率法测量的优势才逐渐体现出来并且被越来越多的人所接受，从而使得这种方法得以飞速的发展，电极排列方式从原来的三种电极排列方式发展到了现今的十几种电级排列方式[5]，使得高密度电阻率法的效率大大提高并且能够适用的范围和解释的精度都有了长足的进步。
上世纪八十年代末，我国地矿部门才刚刚的开始涉足对于高密度电阻率法和这个方法所能应用的范围的研究，最开始时的策略对于国外的技术还是沿袭了外国的做法，并且以引进外国的先进技术和先进仪器为主，后来经过我国的学者研究后推出了“联合三级测深”这个装置，而且还引进了新的比值参数T，G ，从而使得我们对于资料的定性解释的手段变的多元化。
而我国的学者罗延钟在这个新装置的基础上又进行了改进，提出来“双向三级梯度装置”（这个装置的其实就是将正向和反向的三级“梯度装置”进行组合起来成为新的电极装置），并且在这个装置的基础上又开发出了一个新的视电阻率的处理和成图软件。
这个新的软件是基于”双向三级梯度装置“的观测结果的，并且用这个结果可以计算除了电位装置以外的其它装置的视电阻率[6]。
随着时间的推移到了九十年代初期，长春科技大学成功研制出了一个数据的自动采集系统，这个系统不仅包括了高密度工程电测仪，还有程控多度电极转换器这两个部分组成，这个仪器的发明使我国的高密度电阻率法的实用化成度大大提高。
在这之后电极的转换开关也从机械式发展到了单片机控制式，而到现在我国的高密度电法仪的电极转换开关已经由原来的单一机械式发展到了现在的电子式，机械式；单片机控制式；电子式；分布智能式等多种形式[7]。
除此之外多道并行分布式系统的高密度电法系统是属于我国自己发明的电法系统，并且该系统处于国际领先水平，这是属于我们国人的骄傲。
第2章高密度电法的基本原理2.1 场所满足的偏微分方程高密度电阻率法的基础依旧是要测量的岩土的导电性与周围岩石的差异，它还是属于一类电探方法。
这种方法主要研究的是在对测量对象施加一定的电场后，电流在地下的传导规律。
测量时人为的向地下输入直流电流，在地表用采集数据的数据采集仪观测地下的电场分布，通过研究分析采集到的人为的施加电流后电场的分布规律，从而可以得到地下的地质构造达到解决地质问题的目的。
对于简单的求解地电条件的电场分布时，一般采用的方法是解析法。
这样测量的电场分布满足以下偏微分方程(2-1)=(x-))) (2-1)这里的是源点的坐标；x ,y, z 是场点坐标。
但是当x=y=z=0时，就是相当于不考虑有源场，即只考虑无源空间时，式（2-1）可以变换为拉普拉斯方程（2-2）[8]0 （2-2）方程组（2-2）的求解其实就是用一个场函数去匹配与该方程所描述的物理过程的因素。
但是实际上因为坐标系对该方程的限制，普通的解析方法很难计算出地电模型，所以当我们对比较复杂的地电模型的电场分布进行研究时，最主要的方法还是采用不同的数值模拟方法。
比如如果对于二维的地电模型进行分析，一般会选用点源二维有限元方法；而当地电模型变成三维时，则改为用面积方程法，有限差分法等方法来求解[9]。
原则上高密度电阻率法测量时的电极排列方式是可以用二级排列的方式的，实际上就是在测量时，仅对其中一个电极供电，然后将其他电极作为检测电极进行电位检测，最后根据实际的情况，将得到的测量结果抽取变化得到相应的需要的电极排列方式，这种方案其实已经是一种非常好的方案了，但是由于每一次测量时都必须有两个无穷远极，为施工带来了很大的限制。
所以这种方案其实并不是一种很好的能够实际应用的方案。
而且当测线趋于无线远时，对于电位的测量显示幅度变化比较明显，，因此需要频繁的更换电源，这一点对于自动测量带来了极大的困难，所以实际施工时都采用的是三电位电极系。
2.2 三电位电极系三电位电极系其实就是用一定的组合方式将温纳，微分和偶极装置联系起来，重新组合形成的一种新的测量系统。
这个系统最核心的东西就是电极转换开关，在实际的应用中就是调整电极转换开关就可以将几个电极组合起来形成一种电极排列方式，所以可以只用进行一次测量就可以测量得到由不同电极排列的测量参数。
这三种电极系的组成温纳，偶极和微分为了简单又被称为排列；排列；排列，如果假设点距为x 时，三电位的电极距为a=nx（n=1,2,3·····15），这里的n代表的是间隔系数。
如果将其中一个测点的4个电极按照一定的规律进行三次组合，这就是三个电极不同的装置。