[发明专利]电极随机分布式三维高密度电法数据采集方法

说明书

本发明公开一种电极随机分布式三维高密度电法数据采集方法，通过设计偶极矩、测点密度和有效测量半径，通过有效测量圆域的概念优化分片采集测点集合和测区滚动测量。并通过针对性的补勘，实现对地下探测目标的清晰成像。本发明的测量方法简单、有序、高效，且能实现完整测区的连续测量，采集效率高。

技术领域

本发明属于电法勘探技术领域，具体涉及一种电极随机分布式三维高密度电法数据采集方法。

背景技术

高密度电阻率法是在普通电法勘探基础上发展起来的一种阵列勘探方法。传统高密度电法是通过电缆将所有电极串接起来连接到仪器上，由仪器内部程控开关按照装置类型(如温纳、偶极-偶极、单极-单极等)设置，从所有电极中挑选出满足装置设置要求的供电(A、B)和测量(M、N)电极组合进行自动测量，进而计算得到与装置参数对应的视电阻率值ρ_s，再通过数据处理(主要是反演成像)，获得测量区域的地下电阻率分布状况。高密度电法的优势在于只需要一次性布设好所有电极，由仪器程控选择电极组合，实现自动测量，不仅节省了人力，也提高了数据采集效率。

高密度电法野外测量主要有二维测线勘探和三维面积性勘探两种测量方式，三维勘探有助于发现测区地下孤立异常目标或具有一定走向的地质体空间分布状况，在城市地下空间调查等近地表勘探领域得到极好的应用。目前三维高密度电法多采用规则网格布极和S型回环布置电缆方式，这种长电缆串接所有电极以及规则网格设计要求越来越不适应复杂地表条件下的勘探需求(河流、道路、高层建筑、硬化地面等地表障碍物限制了规则网格布极)，促使出现一些特别设计的非常规三维观测系统，如L型、星形、环形、多边形等。但这些特别设计的观测系统多数是为了适应特殊地表条件的勘探需求而产生的临时应急设计，未考虑普遍适用性和通用性，难以形成完善、规范、系统化的实用解决方案。

目前常规三维高密度电法存在以下不足：

1.只能采用规则网格布设电极，在城市或复杂环境条件下，难以找到合适、规整的矩形区域规则布设电极，严重限制了高密度电法在城市等复杂地表条件下的应用。

2.采用长电缆串接所有电极，测量也是按电极在电缆中的位置串行顺序测量。笨重的长电缆连接既增加劳动强度，而且障碍物(河流、大型建筑、交通干线等)的存在也往往导致现场电缆布设工作难以实施。

3.目前的高密度电法三维勘探采用规则网格布置测点/测线，测点移动顺序只能按照沿测线的两个正交方向前进，只能是一种拟三维测量，非完全意义上的电极位置随机布置。而且现有高密度电法仪器每次测量只用到所有电极中的的四个电极(供电/测量)，采集效率较低。

电极随机分布式高密度电法勘探可以根据现场地表条件，灵活选择接地条件良好的地点布设电极，特别适合于城市等复杂地表条件下的勘探需求。理想状况下，电极随机分布式高密度电法每次测量时采用一个电极对供电，其它所有的电极对进行电位差测量，实现多采集站同时并行测量；但当供电和测量电极对之间距离太远时，仪器测量得到的电位差将低于噪声电平，难以获得准确的视电阻率值。这种采集方式将会产生大量的无效操作和无效数据。严重影响施工效率和数据采集质量。电极随机分布式三维高密度电法作为一种创新性勘探技术，具有极好的应用潜力和推广前景；然而作为一种新技术，在观测系统设计、数据采集和数据处理等多方面仍然存在一些未解决的关键技术难题：1.观测系统设计问题，如何设计有效、简洁的数据采集观测系统，最大程度地发挥电极随机分布式系统的技术优势。2.测站滚动问题，当仪器或采集站数量难以满足覆盖整个测量区域的需求时，如何查找和移动已用完的采集站至待测站点、实现滚动测量。3.补勘测点布置问题，数据处理后发现感兴趣的地下目标成像清晰度(分辨率)不够时，如何高效地增加测点来快速改善探测目标的分辨率。

随着城市化进程的加快，随机分布式高密度电法成为城市等复杂地表环境勘探最有发展潜力的前沿方向。然而电极随机分布使得观测系统布置随意性和复杂性大大增加，勘探深度和分辨率具有较大的不确定性，数据采集过程中测点测量顺序、装置滚动方式等观测系统与数据采集方法设计仍然是制约该方法推广应用的技术瓶颈。

发明内容