[发明专利]多源多频地空电磁探测发射方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种地空电磁探测发射方法，尤其是适用于在地形复杂，气象条件较差，飞行时间窗口较短的情况下采用地面多个发射源发射含有多个频率成分的电流，空中一次飞行同步测量多个频点以实现对目标区域地下电性结构快速探测的多源多频地空电磁探测发射方法。

背景技术：

地空电磁探测方法，或称半航空电磁法，是在地面电磁探测方法和航空电磁探测方法的基础上发展起来的一种新型的地空电磁探测方法。地空电磁探测方法通过在地面布置人工发射源，空中飞行平台搭载接收系统探测目标区域。该方法综合了地面电磁探测方法和航空电磁探测方法优势，具有探测效率高、探测深度大、探测成本低等特点，可以在城区、沿海滩涂、山区密林、丘陵沼泽等复杂地形区域开展工作，在地下中深部范围内(0-2000m)资源勘探和工程勘察领域具有良好的发展前景和应用价值。

现阶段，地空电磁探测方法包括时间域地空电磁探测方法和频率域地空电磁探测方法。时间域地空电磁探测方法通过在发射电流停止期间采集到的二次场信号反演视电阻率，获取目标区域地下信息。由于感应的二次场信号微弱，该方法的探测区域较小，适用于近区探测，测线与发射源的最大距离一般不超过3km。频率域地空电磁探测方法通过发射不同频率的电流波形来获取不同深度的地下电阻率信息，在发射电流期间采集磁场信号，适用于中远区探测，测线与发射源的最小距离一般不低于2km。地空电磁探测系统在20世纪后期开始出现，目前国际上已有澳大利亚的FLIRTEM系统和日本的GREATEM系统，国内吉林大学成功研制首套时间域地空电磁探测系统。然而，对于频率域地空电磁探测方法，国内外未见相关研究成果公布。

地空电磁探测方法采用飞行平台搭载接收系统在空中对目标区域进行探测，飞行平台的作业受气象条件影响较大，当风力大于4级时很难进行野外作业。而气象条件受多种因素影响，具有不可控性和多变性，当在野外进行勘探时，气象条件可能会随时威胁飞行安全，从而终止勘探作业，导致探测任务无法顺利完成，并且浪费大量的人力、物力和财力。同时，飞行平台的有效飞行时间还受飞行器的续航能力影响，特别是对于当前旋翼无人机来说，当搭载探测系统后，其续航时间在几十分钟左右，较长的飞行时间需要多次的起飞降落，增加飞行成本。另外，飞行时间越长，人为操作失误的可能性和飞行平台内部器件的故障率将增加，从而使航空事故的发生率增加。针对以上原因，要求完成探测任务的前提下，尽可能的减小飞行时间，充分利用宝贵的飞行时间窗口。

地空频率域电磁探测方法在地面布置人工场源，通过发射不同频率的电磁场来探测不同深度的地下电阻率信息。针对目标区域具体的探测深度，要求在一定频率范围内采集多个频点的磁场信息。常规地面发射系统通常采用单个发射源发射方波电流，一次飞行探测一个频点，通过变频方案完成整个测区内大深度范围探测。这种方法在完成目标区域探测时需要在不同时间段内多次飞行，效率难以提高，探测成本和探测时间较长，不同时间段内的观测精度难以保证。

CN1325031A公开了一种主动源频率域电法勘探方法，该方法通过向地下发送包含2ⁿ+1(n为≥1的实数)个按2倍等间隔分布的主频点的伪随机波形电流作为激励场源，可实现一次性接收多个频率，在一定程度上提高了探测效率。但是该方法频率覆盖范围有限，频点分布相对固定，灵活性较差，不能满足频率域地空电磁探测需求，在进行宽频带，多种频率，或者加密频点的地空电磁测量时，仍需要多次飞行。因为多次飞行的时间不同，且飞行参数不同，导致在各组频点上测量数据的相对误差较大。同时，当每组主频率成分大于7时，要保证各个频率成分的幅度不明显衰减，发射机发射功率需要提高近4倍，在接地电阻大于20Ω时，将大幅增加发射机的体积和重量，实际应用困难。

CN101369025A公布了一种组合场源人工源频率域电磁测深方法，该方法通过在不同的收发距设置多个发送设备，实现全频段收发距满足“远区”要求。该方法简化了对设备的要求，不需要进行近区校正，同时也提高了探测效率。该方法为保证各频段收发距满足“远区”要求，使得高中低各个频率组收发距不同，发送设备之间相距较远，通常在几百米到几公里之间。对于地空频率域电磁探测而言，采用这种方法发射将增加发送设备布置的难度和成本，而且各发射源之间的区域不适合探测，另外发送的低频电流波形谐波可能对其它组电流波形频率成分重合，从而影响整体探测精度。