谈高密度电法数据处理

-8 3-前言高密度电法是电测深和电剖面两种方法的组合，在装置排列上一次可以完成纵横二维的勘探过程，既能揭示地下某一深度水平岩性的变化，又能提供岩性纵向的变化情况。由于它测点密度高，另外在资料处理方面，它采取的独特的方法起到了抑制随机干扰和消除人为误差的作用，对旁侧的影响也给予了一定的抑制，所以更能突出异常，准确性和有效性有了很大谈高密度电法数据处理李宗安宁夏核工业地质勘查院750021摘要随着现代科技的高速发展，物探方法在工程地质领域得到了广泛应用，高密度电法在解决相应工程地质问题中发挥着越来越大的作用。由于采集到的高密度电法数据含有丰富的地质信息，加上现代电脑技术在数据处理上的应用，解释成果也更为准确可靠，因此越来越受到关注和重视。高密度电法野外数据的采集已经实现自动化，然而内业数据处理及成图却较为繁琐、复杂。本文以温纳装置为例，介绍高密度电法的数据处理及成图过程、方法。关键词高密度；装置；网格化；成图；搜索；拟合的提高。本文以温纳装置为例介绍高密度电法的数据处理过程及等级剖面图、等视电阻率剖面图的绘制方法。1高密度电法数据处理（1）求一剖面内所有极距的视电阻率的总平均值S总平（i=1,2,…n）其中n为一剖面内所有极距的视电阻率的总个数。（2）求每个极距的视电阻率的平均值S单平（i=1,2,…m）其中m为某一个极距的视电阻率值个数。（3）极距装置的装置系数K（L）K（L）＝S总平/S单平（4）求某一极距有效电阻率值pj:Pj=(i=2,3,…,m-1)(j=1,2,…,m-1)其中m为某一极距电阻率个数。把每个极距内相邻三点视电阻率值进行平均作为中间一点的有效电阻率值。则每个极距内有效电阻率值个数比视电阻率值个数少两个。（5）求标准差（i=1,2,…,n）其中n、m分别为一剖面内所有极距的视电阻率值的总个数和有效值总个数。（6）计算与有效电阻率值相对应的相对电阻率值Pr:Pr=K（L）·Pj（7）求出四个边界值D1、D2、D3、D4：D1=Pr-δD2=Pr-δ/3D3=Pr＋δ/3 D4=Pr＋δ2高密度电法成图2.1等级剖面图2.1.1划分等级依据以上所求的四个边界值，把数据处理的过程中得到的相对电阻率值Pr划分成一下五个等级；Pr＜D1；D1≤Pr＜D2；D2≤Pr＜D3；D3≤Pr＜D4；Pr＞D42.1.2绘制等级剖面图把每个相对电阻率值Pr在其相应记录点位上用不同颜色或符号表示出来，可进行彩色分级、灰度分级或符号分级。2.2等视电阻率剖面图2.2.1数据点网格化由于高密度电法多在山区开展，数据点是非规则的，因此用自动联结建立三角网的方法相对简便一些。在自

动联结三角网时，应尽可能将最靠近的三
点构成三角形，且确保每个三角形都是锐角三角形、或三边的长度近似相等，避免出现过大的钝角或过小的锐角。依据以上原则，首先确定第一个三角形，并记下每个顶点的坐标，然后选取此三角形的任何一边往外扩展，在扩展时位于第三点与扩展边同侧的点应被排除（斜DOI：10.3969/j.issn.1001-8972.2010.22.035-8 4-中国科技信息2010年第22期CHINASCIENCEANDTECHNOLOGYINFORMATIONNov.2010信息科技线部分的点为不能扩展的点），用直线判别正负区的原理可以实现这一要求。为了避免重复和交叉扩展，依据三角形的任一边最多能被两个三角形公用的原则，还要进行检查判断，如果新三角形的任一边已经属于两相邻三角形的公用边，则此三角形无效。第一个三角形的第一条边扩展完成后，转向其他两条边。重复上述扩展工作，直至三条边都做完扩展工作，就可以选择下一三角形进行扩展。那么什么时候才能终止扩展工作呢？可按下述原则进行：即在没有重复和交叉三角形成的条件下，每个离散数据点都被用做形成三角形的顶点，这样扩展工作即可结束，也就建立了三角形控制网。2.2.2搜索等值点2.2.2.1内插求等值点对于三角形网中的每一个三角形的每一条边求取等值点，并记录下每个点所包含的信息，如所在的三角形编号、纵横坐标、等值点等。2.2.2.2等值线的搜索对于闭合等值线来说，它一定位于制图区域内，其任一等值点均可作为始点和终点；对于开曲线来说，等值线一定开始于制图区域的边界，又结束于边界，所以起点等值点和终点等值点一定位于边界三角形的最外边上。2.2.2.3等值点的追踪由于按顺序排列的等值点只存在于相邻三角形中，所以一个等值点既是某三角形的出点，又是其相邻三角形的进点，根据此原理可建立追踪算法；①对于开曲线，先找出等值线的一个始点(始点终点是相对的)；对于闭曲线，任一等值点可作为等值点的一个始点，记录下始点。②把全部的等值点与始点进行比较，如果某点满足于始点同属一个三角形或虽不属于同一三角形但所包含的其他信息相同的条件，则记录下这一等值点，对于闭合曲线，为了避免重复使用等值点，始点不能再作比较使用，可以抹去。重复以上的过程，一直追踪到边界等值点或始点为止。待追踪出全部等值线的所有等值点后，再组成一个大数组。2.2.3等值线的走向2.2.3.1离散数据点即为等值点的处理如图所示，b、c两点为相邻两三角形的两个顶点，同时又是同一等值线上的等值点。当在三角形中内插等值点时，b、c两点就被两

个三角形插值过，也就是说bc这条边可能被等值线走过两次，等值线将中断，从而
就引起混乱。为避免此问题的发生，可对等值点的离散点加上一个足够小的数值予以修正。2.2.3.2等值线中尖点的处理在等值线追踪过程中，可能会有两个相邻三角形使等值线形成尖点，可用程序来消除尖点，如在AutoCAD绘图系统中，其本身提供的折线编辑命令既可以很灵活地消除尖点而又不影响绘图精度。2.2.4等值线的曲线拟合等值线的曲线拟合一般采用三次样条函数拟合来实现。2.2.4.1方法描述对于平面上的n个点Pi(x i,y i)(i=1,2,…,n),设f为这些点之间的三次样条插值函数，并设Vi=（VxiViy）(i=1,2,…,n)是使f达到二阶导数连续的在Pi(i=1,2,…,n)处的切矢量。给定两点PO、Pl以及曲线在这两点的切矢量VO、Vl,可唯一地确定一段三次参数曲线。假设平面上三次参数曲线段为；任取曲线上两端点Pi(x i,y i)，Pi+l(xi+l，yi+l),由假设知，过这两点的切矢量为Vl、Vi+l，为了对切矢量进行控制，引入参数，则曲线段的端点条件为；由(1)、（2）式可求出从而得到三次样条曲线方程。2.2.4.2曲线拟合方法从等值点的大数组里依次取出每个等值点数组，由（2）式的端点条件求出ai(i=0,…,3),bi(i=0,…，3),取λ＝1，求出代入公式（3）式即能求出拟合点。这样连接整条线参考文献[1]关治等.数值计算方法.清华大学出版社.1990年8月[2]王来生等.大比例尺地形图机助绘图算法及程序.测绘出版社.1993年8月的所有拟合点就得到了光滑的拟合曲线。重复以上的过程直至完成全部的拟合工作。运用以上方法开发的高密度电法数据处理及成图软件，使繁琐复杂的数据处理变的简单、准确、可靠，在解决相应的工程地质问题中得到广泛应用。