[发明专利]地空短偏移电磁探测系统、多源发射信号分离方法

说明书

本发明属于地球物理勘探领域，具体涉及一种地空短偏移电磁探测系统、多源发射信号分离方法。本发明系统包括发射系统、观测系统，发射系统包括一个或多个在地面布设的基于长接地线源的发射装置；观测系统包括多个观测装置；观测装置包括飞行设备、单分量磁场传感器、接收机；用于采集单一分量磁场数据的所述观测装置，其数量大于所述发射装置的数量；多个观测装置按照预设编队在设定观测区域进行飞行观测，获取对应的多组观测信号；设定观测区域为中任意一点距离各个发射装置的距离均小于拟探测深度的N倍，其中N为设定值。本发明实现了经济灵活的多分量观测，为深部大型矿床的高分辨、经济、快速探测与地下构造信息提取提供了更多的可能性。

技术领域

本发明属于地球物理勘探领域，具体涉及一种地空短偏移电磁探测系统、多源发射信号分离方法。

背景技术

电磁法是一种基于电磁感应原理的地球物理探测方法，其以地下媒质电导率等物性差异为基础，观测在天然或人工场源激励下大地产生的响应电磁场(即二次场)，通过分析二次场的时空分布规律，最终实现对地下构造信息的提取，因此被广泛应用于矿产、地下水、地热等资源调查，及地质填图、环境工程等领域。

传统的电磁探测方法均为地面方法，即整个观测系统全部布设于地面，因此，在诸如戈壁、沙漠、沟壑或水网密布以及森林覆盖等地区，地面方法探测效率较低，难以实现快速大面积覆盖。为解决上述问题，研究人员提出航空电磁法(Airborne Electromagneticmethod,AEM)。

航空电磁探测系统与方法可分为全航空系统(Airborne Electromagneticsystem,ATEM)与半航空系统(Semi-airborne electromagnetic system,SATEM)。所谓全航空系统，即将包括发射机、发射回线及其承载结构、传感器以及接收机的整套观测系统全部搭载于飞行平台之上。相对的，半航空系统则指仅将部分观测系统搭载于飞行平台上的。如图1所示，半航空系统一般会选择将系统的发射部分(发射机与天线)布设于地面，接收部分(传感器与接收机)搭载于飞行平台上。布设于地面的发射部分，由于不再受飞行平台所能提供的载重能力与航空搭载的布设空间的限制，从而可以输出更强的发射能量，有助于实现比全航空系统更大的探测深度；由于半航空探测方法与技术具有高效、大深度等潜在特点，近年来越发受到市场重视。

现有半航空方法及技术的基本特征包括：基于长偏移瞬变电磁探测方法、开展多分量观测以及采用长接地线源。基于长偏移瞬变电磁探测方法基本理论，通过增大偏移距的方式保证较大的探测深度；开展多分量观测，利用多分量观测结果进行联合处理解释，提高系统对地下电性结构的分辨能力；采用长接地线源，降低传统瞬变电磁法所使用的回线源的布设难度，提升工作效率。

基于长偏移探测方法在距源较远处开展观测，此时信号幅度将大幅下降、信号带宽也将显著变窄，实际未能充分利用发射信号的潜能。在多分量观测方面，目前的主流解决方案是将电磁传感器及其他辅助传感器安装于一个集成度非常高的吊舱中，这将导致吊舱重量及尺寸均较大，只能采用有人直升机搭载，应用成本大幅提升。虽然近年来无人机技术发展迅猛，但一般的民用低成本无人机依然难以实现对上述多分量传感器吊舱的搭载。此外，现有半航空方法采用单一发射源的观测方式，由于这种单一发射源仅有一个极化方向，不利于对地下各向异性电性结构的精细探测。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，本发明的第一方面，提出一种地空短偏移电磁探测系统，包括发射系统、观测系统，所述发射系统包括一套或多套在地面布设的基于长接地线源的发射装置；所述观测系统包括多个观测装置；所述观测装置包括飞行设备、观测设备，所述观测设备包括单分量磁场传感器、接收机；

用于采集单一分量磁场数据的所述观测装置，其数量大于所述发射装置的数量；

多个所述观测装置按照预设编队在设定观测区域飞行进行电磁信号的多分量观测，获取对应的多组观测信号；所述设定观测区域中任意一点距离各个发射装置的距离均小于拟探测深度的N倍，其中N为设定值。