高密度电阻率法野外工作技术

2701200
2701000
610 530 450 370 290 210 130 50 -30 -110 -190
-270T
-350 -430 -510 -590 -670
2700800 2700600 2700400 2700200 2700000 2699800 2699600 2699400
b
、求出已知点的实测值 ，即： z(xi , yi ) f (xi , yi
)
来自百度文库
f (xi ,
g(xi , yi
yi
)
)
与拟合值
g(xi , yi ) 的残差
z(xi , yi )
( i = l , 2 , 3 , ． … … m ）。其中， m 为已知点的个数。 c、利用按方位取点加权法，将残差作加权处理，分配到待插值的网格点上。 按方位取点加权法是以网格点为中心把区域分成若干个象限，从每个象限内取 一点作加权平均。 d 、将网格点上的趋势面拟合值和残差相加，作为网格上的内插值。
• c 、当测线从构造物的旁侧通过时，如电极排列的电极距 大于构造物沿测线方向的长度，构造物对测量结果的影响 较小（图2.1c ) 。
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野外施工测线布置示意图
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• 4 ）探查深度的厘定
• 高密度电阻率法的探查深度，从野外施工的角度来说，最大可达 到 500 米的深度，但分布方式由于受采集系统的器件性能的影 响，在实际工作中所探测深度则要浅一些。
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• 3) 各种影响因数 • ( l )场区地形影响 • 在数据采集过程中，采集仪所测得的电位值不仅和地下构造分布
有关，还受地形变化的影响．一般来说，凸地形情况和平坦地形 相比，测得的电阻率值偏大，凹地形情况下偏小，高密度电阻率 法所探测的结果，是测量装置下方地电介质的分布情况和地下构 造和地形起伏双重影响下的视电阻率二维断面图。沿测线方向地 形变化的影响必须要校正，如果测线横穿陡崖和角度大于45 度 的斜坡，很容易发生伪像，这种情况下地形校正显得尤为重 要．测线横穿区域地形变化可通过有限元、边界元等数学方法进 行地形校正，但测线两侧地形变化很大的情况下，很难找到合适 的数学校正方法。考虑到工区地形较为复杂，选择垂直测线方向 做一条辅助测线进行比较，以确定伪像的有无和数据结果的可靠 程度。 • (2 )人工构造物影响 • 铁路、地下埋设金属管线、高压电线、钢筋混凝土建筑物、金属 堆积物等人工构造物对电法测量精度的影响很大。这些构造物和 周围介质相比表现低阻特征，便吸引电流集中流向这里，使测量 地层真实电阻率值变得困难。因此，野外布线时应尽量避开这些 构造物．如果不能避开的话，在野外实际布线时，尽量做到以下 几点：
2 高密度电阻率法野外工作技术
• 1）研究对象的调查与分析 • 在开展工作之前，首先分析研究整个工作区地质地球物理特征，论证使用高密度电阻率法
探测方法的可行性。确认探查对象的电阻率和周围介质的电性差异较大，所要探查地层的 厚度和异常体的体积与其埋深都比较高，用电阻率方法进行探查显得有一定的优势。 • 2）地质地球物理资料的系统收集 • 由于同地层介质的弹性波速度值相比较，影响介质电阻率的因数更多，比如，探查对象构 成物质的颗粒电阻率、孔隙度、含水饱和度、孔隙水电阻率、温度等。另外，地层岩体的 生成年代不同，生成后是否经历构造运动，热水变质作用，风化作用等因素也影响了电阻 率值的大小。因此，在对探查的电阻率结果进行详细解释时，所对比应用的资料越多越好。 地质踏勘资料、钻孔资料、测井资料、室内岩土实验资料都是应收集的有用资料．
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图 4.2 电极接触不好时的两种断面记录情况
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• 4)地形校正
• 实际的野外勘探工作中（特别是长断面测量），地形起伏是不可避免的。由 于地形异常的引入，会使探测目标的视电阻率异常的形态与位置发生畸变和 位移，甚至可能掩盖有用异常，因而有必要对高密度电阻率法的观测数据进 行地形改正。高密度电阻率法中的地形校正主要利用有限单元法和有限差分 的方法来实现。图4.3 和图 4.4 是在反演过程中地形改正前后（注：图为反演
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B样条分层离散插值
• B样条分层离散插值方法技术是利用B样条改进控制点网格层的优化多层离散 插值，以此来估计二维或者三维均匀网格点上的离散值。这一方法已经在计 算机图像学和医学图像分析上取得了很好的效果，然而，该方法在地球物理
勘探中的应用方面的文章目前还是空白。首次应用到地球物理勘探方法之
图6 B样条分层离散插值结果平面等值线图
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2948600
2948400 2948200 2948000 2947800 2947600 2947400 2947200 2947000
2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 实测200 0 -200 -400 -600 -800 -1000 -1200 -1400
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• a 、当测线必须横穿构造物时，则尽量使测线横穿构造物 的距离达到最短（垂直构造物的长轴走向）。横穿高压线 的情况下，测线要垂直高压线布设，为了减小感应电流的 影响，测线要尽量从相邻铁塔的中央通过（如图2.1a所 示）。
• b 、当测线从构造物的旁侧通过时，若构造物沿测线方向 的长度大于探测深度，测线离构造物的距离要大于探测深 度，若构造物的长度小于探测深度，测线离构造物的距离 要大于构造物的长度（图2.1b ) ;
• a 、首先构造一个由二元四次方程组成的四次趋势面，其形式为：
f (x, y) a00 a10 x a11 y a20 x 2 a21xy a22 y 2 a30 x3
•
a31x 2 y a32 xy 2 a33 y 3 a40 x 4 a41x3
a42 x 2 y 2 a43 xy 3 a44 y 4
不同精度结果）的剖面区别。
图 4.3地形改正前的电阻率断面图
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图 4.4地形改正后的电阻率断面图
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10
20
30
40
50
0
-5
图 4.5未经地形校正实测资料的反演结
0
-5
-10
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
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图 4.6地形校正后实测资料的反演结果
图4.1 两相邻数据断面衔接示意图
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• 2 ）二维插值
• 在实际工作中，由于一些特殊情况，两相邻数据断面不能完全衔接，形成数据 空缺（上图4.1）。为便于对整个长数据断面进行二维反演及地质资料解释，故 需要对其进行二维插值，使其形成完整的数据体。这里可以选用的插值算法为 趋势面拟合加残差叠加算法。经实践验证这是一种比较好的插值方法，通常情 况下都能得到比较平滑的插值曲面。其算法描述与实现过程如下：
云 南 白 马 龙 铁 矿 磁 测 △ T平 面 等 值 线 图
2701200
2701000
M2
M1
堆积矿
2700800 2700600 2700400
22-1
辉绿岩 M6
22-2
M3
M4 M5
22-2
炸药库
M7 矿化带
2700200
22-3
M9
M8
M10
2700000 2699800 2699600
一的磁测数据处理中，取得了很好的成果，
• 离散数据插值是指用一组平滑的平面来拟合或者逼近离散或者是非均匀分布 的数据采样，插值的目的是构造一组函数，例如平面或者体，该函数在任意 点上都能求出值。这使得某一值域中的任意点的值都可以根据已知的离散点
平滑地推导出来。
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Y(m) Y(m)
2699200
530000 530200 530400 530600 530800 531000 531200 531400
X(m)
610 530 450 370 290 210 130 50 -30 -110 -190 -270 -350 -430 -510 -590 -670
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实测异常平面等值线图
2946800 677200 677400 677600 677800 678000 678200 678400 678600
T 异常平面等值线图
B样条分层离散插值结果平面等值线图
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• 3)滤波处理
• 在高密度电阻率法测量中，由于电极接触不好或存在其它方面的干扰等原因，常常使数 据断面出现一些虚假点或突变点，进而造成电阻率拟断面图的虚假异常，难于对其进行 准确解释，所以要剔除数据断面中的虚假点．电极打好后，同一根电极可能是供电电极 或测量电极，如果某个电极接触不好，对于供电回路，直接影响着供电电流的大小，从 而影响着电位差的测量精度；对于测量回路，会产生读数不稳定或出现假异常，最终使 整个断面记录出现“八”字型假异常。(图4.2) 是两种不同情况的记录：图4.2a 是接触不好 或有问题的电极位于剖面中部，使用温纳装置测量时，影响到 A 、 B 、 M 、 N 使剖面 形成两个“八”字型假异常；图4.2b 是接触不好的电极靠近剖面的左边，使断面记录形成 “ \ ”型假异常。由此可见，在仪器开始扫描之前，一定要对电极的接触情况进行检查， 对接触不好的电极要设法处理，条件允许时，最好对电极进行浇水处理，改善电极接地 条件，提高数据的采集质量。但是当野外条件不允许，无法改善电极接地条件时，那么 只能先将数据记录下来，然后再剔除掉断面记录中的虚假数据。而针对其它干扰则须对 整个观测数据作对应的滤波处理。
• 设计探查深度是在电极排列布置前所要考虑的工作。由于随着电 极间距的拉大，使测量结果的精度降低。因此，设计探查深度约 为探查目标体深度的1.3 倍。在有些现场条件允许的情况下，则 设计为 2 倍。做到既保证精度也不影响深度。
• 5 ）电极间隔的确定
• 虽然高密度电阻率探测结果具有体积效应，但是断面分析的分辨 率仍和最小电极间距相当。从这一点考虑，设计最小电极间距应 为探查深度的 1 / 10 ~1 / 15 。在实际实践过程中，如果发现电 极间距小于探查深度的1 / 15 ，测得的结果中就包含一些不稳定 随机因素，同时也容易产生“伪像”。
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• 5)资料正反、演处理 (实质性处理)
• (l )高密度电阻率法有限元法正演的基本思想
采集仪采集工区数据。
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高密度电法探测时电极多，在仪器自 检电极接地效果时，提示的接地不良 电极，要处理好，必要时可给电极周 围加水，使之接地良好。
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4 数据处理
• 包括:预处理
•
实质性处理
• 预处理:由于地下不均匀体的存在、布设电极的接 地电阻大、地形起伏及地质噪声等因素的影响， 都会产生干扰异常。为能得到真实的结果，一般 要对原始数据进行预处理，以达到剔除干扰异常 的目的。预处理主要是针对这些在实际工作中经 常遇到的问题所作的，以便为后续实质性处理作 好准备。预处理方法主要包括相邻断面的数据拼 接、剔除虚假点、插值和地形改正等几个方面。
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• l ）数据拼接
• 数据拼接主要是对两相邻数据断面重叠的部分进行处理。在实际 工作中，经常会遇到长剖面测量中两相邻断面有数据重叠的部分 （图4.1 ）。为能够对长断面数据进行解释，而且还要避免在重叠 区域因处理不当压制异常成分或造成伪异常，故对重叠数据进行 再处理。其处理方法主要是对重叠数据取平均值，并沿剖面方向 作五点三次平滑，使两相邻数据断面在重叠区能够平滑过渡。
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3 野外数据采集
高密度电阻率法的数据采集包括电极系，多芯电缆，多路电极 转换器和测量主机。观测时按设计一定间隔。等间距电极由多 芯电缆通过转换器与主机联接，实现了数据采集，存贮，传输 等计算机自动控制的全过程。
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在工区布好测线,按一定的间距插
上电极,用智能电缆将他们连接,进而用
M11
21-2
M13 M12
21-1 M15 21-3
M14
辉绿岩 M16
2699400 2699200
20-1
M18
M17
M19 M21
M20
530000 530200 530400 530600 530800 531000 531200 531400
X(m)
磁 测 △ T平 面 B样 条 分 层 插 值 处 理 结 果