CN109870723A - 基于山区地形校正的大功率电测深方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于山区地形校正的大功率电测深方法及系统，包括：采用电测深校正模型确定与测量深度L对应的测深点D的坐标，即：测量电极M到测量电极N的连线为线段M‑N；定位到线段M‑N的中心为O点，以O点为起点向下作线段M‑N的垂线，该垂线的终点为D点，使线段O‑D的长度为测量深度L；D点即为测深点D。优点为：本发明提供的基于山区地形校正的大功率电测深方法及系统，克服了地形陡峭起伏对大功率电测深数据的不利影响，从而提高电测深测量结果的精度和可靠性，实现对起伏山地的地质分布进行准确测量，保证探测结果的准确性，可以更好的指导隧道等地下构筑物施工安全。

Description

基于山区地形校正的大功率电测深方法及系统

技术领域

本发明属于地质勘察技术领域，具体涉及一种基于山区地形校正的大功率电测深方法及系统。

背景技术

随着我国经济的不断发展和科学技术的不断提高，由于电测深技术不会对勘探对象造成损伤，且具有探测手法快速、准确等优点，因此，电测深技术越来越被工程界所广泛应用，尤其在地质、环境、工程等方面发挥着重要的作用。

目前的电测深技术主要用于在水平地面进行勘察，其主要原理为：如图1所示，为水平地面电测深勘测的示意图，原理为：在一条水平测线上布置供电电极A、测量电极M、测量电极N和供电电极B，通过供电电极A和供电电极B向地下供电，这时地下将形成一个电流场，其电场的分布与地下岩土介质的视电阻率ρ_s的分布密切相关，用仪器测出AB间电流强度I(mA)、MN间电压ΔU，即可得到测深点D位置的视电阻率ρ_s的值，并且，测深点的含义为：MN中点为O点，通过O点垂直向下延伸对应探测深度的点，在图1中，测量深度为L，因此，过O点垂直向下L距离后，终点为D'点，D'点即为测深点。由此得到地下介质某个剖面的视电阻率分布后，就可以根据岩土介质视电阻率ρ_s的分布推断解释地下地质结构。

在起伏陡峭的山地上采用电测深进行勘察时，传统的方法是将起伏的山地当作水平地面进行测量，如图2所示，为传统电测深在斜坡上测量示意图，仍然将MN中点垂直向下延伸对应探测深度的点作为视电阻率的测深点，由此得到图3所示的视电阻率分布图。

然而，在实际应用中，发明人发现，将传统的电测深方法用于陡峭起伏的山区地形时，传统的方法忽略了电场不受重力影响的特点，使得测量结果有很大的误差，不能够准确的勘察出起伏地面的地质分布。其主要缺点表现在以下方面：

(1)随着勘察深度的增加，误差也逐渐增大，使得地质勘察的结果出现很大的误差，甚至是错误。

(2)勘测地形的坡度较大时，将坡面当作平面来处理同样会使很多的勘测结果出现很大的误差，甚至是错误。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于山区地形校正的大功率电测深方法及系统，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种基于山区地形校正的大功率电测深方法，包括以下步骤：

步骤1，在需要进行电测深测量的山区地形表面确定一条测线；该测线为沿山区地形表面地伏的测线；

步骤2，在所述测线所在的剖面建立x-y直角坐标系，其中，x轴代表距离测线起点的水平距离，y轴代表深度；

从所述测线的起点开始，等间距布置n个电极，依次编号为第1号电极、第2号电极,…,第n号电极；其中，相邻电极的间距为l；

步骤3，第1层剖面线的测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值的确定，采用以下方法：

步骤3.1，第1层剖面线的第1个测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值的确定方法为：

使第1号电极、第2号电极、第3号电极和第4号电极形成一个测量单元，此时电极距a＝l，即：使第1号电极为供电电极A、使第2号电极为测量电极M、使第3号电极为测量电极N，使第4号电极为供电电极B；

供电电极A、测量电极M、测量电极N和供电电极B的连线A-M-N-B近似为一条直线；

然后，采用电测深校正模型确定与测量深度L对应的测深点D的坐标D(x',y')，具体过程如下：

步骤3.1.1，供电电极A、测量电极M、测量电极N和供电电极B的连线A-M-N-B近似为一条直线；

步骤3.1.2，获取供电电极A的坐标为A(x₁,y₁)、测量电极M的坐标为N(x₂,y₂)、测量电极N的坐标为N(x₃,y₃)、供电电极B的坐标为B(x₄,y₄)；测量深度L的值等于电极距a；

步骤3.1.3，测量电极M到测量电极N的连线为线段M-N；定位到线段M-N的中心为O点，以O点为起点向下作线段M-N的垂线，该垂线的终点为D点，使线段O-D的长度为测量深度L；D点即为测深点D；

步骤3.1.4，过测量电极M所在点向下作垂线，与过N点作的水平线相交于点V；设∠MNV为θ，则：

步骤3.1.5，过O点向下作垂线，与过D点作的水平线相交于点W；

则：∠DOW＝∠MNV＝θ；

由于测量电极M的坐标M(x₂,y₂)、测量电极N的坐标N(x₃,y₃)，根据下式得到O点坐标为O(x,y)；

步骤3.1.6，根据下式得到测深点D的坐标D(x',y')：

x'＝x-Lsinθ

y'＝y-Lsinθ

步骤3.1.7，再采用以下视电阻率计算公式计算到测深点D对应的视电阻率ρ_s的值：

其中：

K为装置系数，由电极距a算出；L_AM、L_AN、L_BM和L_BN分别代表供电电极A到测量电极M的距离、供电电极A到测量电极N的距离、供电电极B到测量电极M的距离、供电电极B到测量电极N的距离；

ΔU_MN代表测量电极M和测量电极N间的电压；

I代表供电电极A和供电电极B间电流强度I；

由此得到测深点D的坐标D(x',y')，以及其对应的视电阻率ρ_s的值；

步骤3.2，再向后移动一个电极位，使第2号电极、第3号电极、第4号电极和第5号电极形成一个测量单元，即：使第2号电极为供电电极A、使第3号电极为测量电极M、使第4号电极为测量电极N，使第5号电极为供电电极B；再采用与步骤3.1相同的方式，得到第1层剖面线的第2个测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值；

如此不断后移，可得到第1层剖面线对应的所有测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值；

步骤4，第2层剖面线的测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值的确定，采用以下方法：

步骤4.1，第2层剖面线的第1个测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值的确定方法为：

使第1号电极、第3号电极、第5号电极和第7号电极形成一个测量单元，此时电极距a＝2l；即：使第1号电极为供电电极A、使第3号电极为测量电极M、使第5号电极为测量电极N，使第7号电极为供电电极B；

再采用与步骤3.1相同的方式，得到第2层剖面线的第1个测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值；

步骤4.2，第2层剖面线的第2个测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值的确定方法为：

使第3号电极、第5号电极、第7号电极和第9号电极形成一个测量单元，此时电极距a＝2l；即：使第3号电极为供电电极A、使第5号电极为测量电极M、使第7号电极为测量电极N，使第9号电极为供电电极B；

再采用与步骤3.1相同的方式，得到第2层剖面线的第2个测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值；

如此不断后移，可得到第2层剖面线对应的所有测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值；

依此类推，当电极距a＝3l时，得到第3层剖面线对应的所有测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值；

当电极距a＝4l时，得到第4层剖面线对应的所有测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值；

如此不断循环，电极距达到设定值时，停止运行；

由此得到测线所属剖面的多个深度不同的剖面线，每个剖面线均具有多个测深点D，每个测深点D均对应一个视电阻率ρ_s；

步骤5，定义视电阻率ρ_s值与色彩的对应关系，以水平距离为x轴，以深度为y轴，建立x-y直角坐标系；

在x-y直角坐标系中，根据测深点D的坐标，定位到测深点D的位置，在定位到的位置处绘制对应视电阻率ρ_s值所对应的色彩；由此得到测线所在剖面对应的视电阻率分布图；

步骤6，通过分析所述视电阻率分布图，推断解释地下地质结构。

本发明还提供一种基于山区地形校正的大功率电测深系统，包括：

测线确定模块，用于在需要进行电测深测量的山区地形表面确定一条测线；该测线为沿山区地形表面地伏的测线；

第一坐标系建立模块，用于在所述测线所在的剖面建立x-y直角坐标系，其中，x轴代表距离测线起点的水平距离，y轴代表深度；

测深点D坐标校正模块，用于根据地形，校正计算每个剖面线上各个测深点D的坐标，具体方式为：

确定电极距a；

供电电极A、测量电极M、测量电极N和供电电极B等间距布置，连线A-M-N-B近似为一条直线；

采用电测深校正模型确定与测量深度L对应的测深点D的坐标D(x',y')，具体过程如下：

(1)供电电极A、测量电极M、测量电极N和供电电极B的连线A-M-N-B近似为一条直线；

(2)获取供电电极A的坐标为A(x₁,y₁)、测量电极M的坐标为N(x₂,y₂)、测量电极N的坐标为N(x₃,y₃)、供电电极B的坐标为B(x₄,y₄)；测量深度L的值等于电极距a；

(3)测量电极M到测量电极N的连线为线段M-N；定位到线段M-N的中心为O点，以O点为起点向下作线段M-N的垂线，该垂线的终点为D点，使线段O-D的长度为测量深度L；D点即为测深点D点；

(4)过测量电极M所在点向下作垂线，与过N点作的水平线相交于点V；设∠MNV为θ，则：

(5)过O点向下作垂线，与过D点作的水平线相交于点W；

则：∠DOW＝∠MNV＝θ；

根据测量电极M的坐标M(x₂,y₂)、测量电极N的坐标N(x₃,y₃)，根据下式得到O点坐标为O(x,y)；

(6)根据下式得到测深点D的坐标D(x',y')：

x'＝x-Lsinθ

y'＝y-Lsinθ

测深点D迭代计算模块，用于依次迭代计算到每个剖面线的每个测深点D的坐标，方法为：

(1)从所述测线的起点开始，等间距布置n个电极，依次编号为第1号电极、第2号电极,…,第n号电极；其中，相邻电极的间距为l；

(2)电极距a＝l；对于第1层剖面线的第1个测深点D，计算方式为：

使第1号电极、第2号电极、第3号电极和第4号电极形成一个测量单元，即：使第1号电极为供电电极A、使第2号电极为测量电极M、使第3号电极为测量电极N，使第4号电极为供电电极B；然后，调用所述测深点D坐标校正模块，得到第1层剖面线的第1个测深点D的坐标；

然后，向后移动一个电极位，使第2号电极、第3号电极、第4号电极和第5号电极形成一个测量单元，即：使第2号电极为供电电极A、使第3号电极为测量电极M、使第4号电极为测量电极N，使第5号电极为供电电极B；然后，调用所述测深点D坐标校正模块，得到第1层剖面线的第2个测深点D的坐标；

如此不断后移，可得到第1层剖面线对应的所有测深点D的坐标；

(3)电极距a＝2l；对于第2层剖面线的第1个测深点D，其坐标校正方法为：使第1号电极、第3号电极、第5号电极和第7号电极形成一个测量单元，然后，调用所述测深点D坐标校正模块，得到第2层剖面线的第1个测深点D的坐标；

然后，向后移动两个电极位，使第3号电极、第5号电极、第7号电极和第9号电极形成一个测量单元，然后，调用所述测深点D坐标校正模块，得到第2层剖面线的第2个测深点D的坐标；

如此不断后移，可得到第2层剖面线对应的所有测深点D的坐标；

依此类推，当电极距a＝3l时，得到第3层剖面线对应的所有测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值；

当电极距a＝4l时，得到第4层剖面线对应的所有测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值；

如此不断循环，电极距达到设定值时，停止运行；

由此得到测线所属剖面的多个深度不同的剖面线，每个剖面线均具有多个测深点D的校正后的坐标；

视电阻率计算模块，用于计算每个测深点D对应的视电阻率值，具体采用以下公式计算：

其中：

K为装置系数，由电极距a算出；L_AM、L_AN、L_BM和L_BN分别代表供电电极A到测量电极M的距离、供电电极A到测量电极N的距离、供电电极B到测量电极M的距离、供电电极B到测量电极N的距离；

ΔU_MN代表测量电极M和测量电极N间的电压；

I代表供电电极A和供电电极B间电流强度I；

视电阻率分布图生成模块，用于生成视电阻率分布图，方法为：

定义视电阻率ρ_s值与色彩的对应关系，以水平距离为x轴，以深度为y轴，建立x-y直角坐标系；

在x-y直角坐标系中，根据测深点D的坐标，定位到测深点D的位置，在定位到的位置处绘制对应视电阻率ρ_s值所对应的色彩；由此得到测线所在剖面对应的视电阻率分布图；

推断解释模块，用于通过分析所述视电阻率分布图，推断解释地下地质结构。

本发明提供的基于山区地形校正的大功率电测深方法及系统具有以下优点：

本发明提供的基于山区地形校正的大功率电测深方法及系统，克服了地形陡峭起伏对大功率电测深数据的不利影响，从而提高电测深测量结果的精度和可靠性，实现对起伏山地的地质分布进行准确测量，保证探测结果的准确性，可以更好的指导隧道等地下构筑物施工安全。

附图说明

图1为现有技术提供的水平地面电测深勘测的示意图；

图2为现有技术提供的传统电测深在斜坡上测量示意图；

图3为现有技术提供的视电阻率分布图；

图4为本发明提供的基于山区地形校正的大功率电测深方法的原理图；

图5为本发明提供的基于山区地形校正的大功率电测深方法与传统方法的对比图；

图6为本发明提供的视电阻率分布图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种基于山区地形校正的大功率电测深方法及系统，该方法克服了地形陡峭起伏对大功率电测深数据的不利影响，从而提高电测深测量结果的精度和可靠性，实现对起伏山地的地质分布进行准确测量，保证探测结果的准确性，可以更好的指导隧道等地下构筑物施工安全。

针对现有技术方法存在的缺点和问题，特别是地形起伏比较大时，勘测结果不准甚至存在较大误差或错误的情况，本发明提供一种基于山区地形校正的大功率电测深方法及系统，该方法克服了地形陡峭起伏对大功率电测深测量结果的不利影响，从而提高电测深测量结果的精度和可靠性，实现对起伏山地的地质分布进行准确测量，保证探测结果的准确性，可以更好的指导隧道等地下构筑物施工安全，并为隧道等构筑物施工提供理论支撑。

本发明提供的基于山区地形校正的大功率电测深方法，实现对起伏山地的地质分布进行准确测量，主要创新思路为：在测量电极MN中点做地形线的法线(可由MN连线的中垂线确定)，记录在MN中点的法线上深度为L的点为勘测点。

参考图4，本发明提供的基于山区地形校正的大功率电测深方法，包括以下步骤：

步骤1，在需要进行电测深测量的山区地形表面确定一条测线；该测线为沿山区地形表面地伏的测线；

步骤2，在所述测线所在的剖面建立x-y直角坐标系，其中，x轴代表距离测线起点的水平距离，y轴代表深度；

从所述测线的起点开始，等间距布置n个电极，依次编号为第1号电极、第2号电极,…,第n号电极；其中，相邻电极的间距为l；

步骤3，第1层剖面线的测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值的确定，采用以下方法：

步骤3.1，第1层剖面线的第1个测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值的确定方法为：

使第1号电极、第2号电极、第3号电极和第4号电极形成一个测量单元，此时电极距a＝l，即：使第1号电极为供电电极A、使第2号电极为测量电极M、使第3号电极为测量电极N，使第4号电极为供电电极B；

供电电极A、测量电极M、测量电极N和供电电极B的连线A-M-N-B近似为一条直线；

然后，采用电测深校正模型确定与测量深度L对应的测深点D的坐标D(x',y')，具体过程如下：

步骤3.1.1，供电电极A、测量电极M、测量电极N和供电电极B的连线A-M-N-B近似为一条直线；

步骤3.1.2，获取供电电极A的坐标为A(x₁,y₁)、测量电极M的坐标为N(x₂,y₂)、测量电极N的坐标为N(x₃,y₃)、供电电极B的坐标为B(x₄,y₄)；测量深度L的值等于电极距a；

步骤3.1.3，测量电极M到测量电极N的连线为线段M-N；定位到线段M-N的中心为O点，以O点为起点向下作线段M-N的垂线，该垂线的终点为D点，使线段O-D的长度为测量深度L；D点即为测深点D；

步骤3.1.4，过测量电极M所在点向下作垂线，与过N点作的水平线相交于点V；设∠MNV为θ，则：

步骤3.1.5，过O点向下作垂线，与过D点作的水平线相交于点W；

则：∠DOW＝∠MNV＝θ；

由于测量电极M的坐标M(x₂,y₂)、测量电极N的坐标N(x₃,y₃)，根据下式得到O点坐标为O(x,y)；

步骤3.1.6，根据下式得到测深点D的坐标D(x',y')：

x'＝x-Lsinθ

y'＝y-Lsinθ

步骤3.1.7，再采用以下视电阻率计算公式计算到测深点D对应的视电阻率ρ_s的值：

其中：

K为装置系数，由电极距a算出；L_AM、L_AN、L_BM和L_BN分别代表供电电极A到测量电极M的距离、供电电极A到测量电极N的距离、供电电极B到测量电极M的距离、供电电极B到测量电极N的距离；

ΔU_MN代表测量电极M和测量电极N间的电压；

I代表供电电极A和供电电极B间电流强度I；

由此得到测深点D的坐标D(x',y')，以及其对应的视电阻率ρ_s的值；

步骤3.2，再向后移动一个电极位，使第2号电极、第3号电极、第4号电极和第5号电极形成一个测量单元，即：使第2号电极为供电电极A、使第3号电极为测量电极M、使第4号电极为测量电极N，使第5号电极为供电电极B；再采用与步骤3.1相同的方式，得到第1层剖面线的第2个测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值；

如此不断后移，可得到第1层剖面线对应的所有测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值；

步骤4，第2层剖面线的测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值的确定，采用以下方法：

步骤4.1，第2层剖面线的第1个测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值的确定方法为：

使第1号电极、第3号电极、第5号电极和第7号电极形成一个测量单元，此时电极距a＝2l；即：使第1号电极为供电电极A、使第3号电极为测量电极M、使第5号电极为测量电极N，使第7号电极为供电电极B；

再采用与步骤3.1相同的方式，得到第2层剖面线的第1个测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值；

步骤4.2，第2层剖面线的第2个测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值的确定方法为：

使第3号电极、第5号电极、第7号电极和第9号电极形成一个测量单元，此时电极距a＝2l；即：使第3号电极为供电电极A、使第5号电极为测量电极M、使第7号电极为测量电极N，使第9号电极为供电电极B；

再采用与步骤3.1相同的方式，得到第2层剖面线的第2个测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值；

如此不断后移，可得到第2层剖面线对应的所有测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值；

依此类推，当电极距a＝3l时，得到第3层剖面线对应的所有测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值；

当电极距a＝4l时，得到第4层剖面线对应的所有测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值；

如此不断循环，电极距达到设定值时，停止运行；

由此得到测线所属剖面的多个深度不同的剖面线，每个剖面线均具有多个测深点D，每个测深点D均对应一个视电阻率ρ_s；

步骤5，定义视电阻率ρ_s值与色彩的对应关系，以水平距离为x轴，以深度为y轴，建立x-y直角坐标系；

在x-y直角坐标系中，根据测深点D的坐标，定位到测深点D的位置，在定位到的位置处绘制对应视电阻率ρ_s值所对应的色彩；由此得到测线所在剖面对应的视电阻率分布图；

步骤6，通过分析所述视电阻率分布图，推断解释地下地质结构。

本发明还提供一种基于山区地形校正的大功率电测深系统，包括：

测线确定模块，用于在需要进行电测深测量的山区地形表面确定一条测线；该测线为沿山区地形表面地伏的测线；

第一坐标系建立模块，用于在所述测线所在的剖面建立x-y直角坐标系，其中，x轴代表距离测线起点的水平距离，y轴代表深度；

测深点D坐标校正模块，用于根据地形，校正计算每个剖面线上各个测深点D的坐标，具体方式为：

确定电极距a；

供电电极A、测量电极M、测量电极N和供电电极B等间距布置，连线A-M-N-B近似为一条直线；

采用电测深校正模型确定与测量深度L对应的测深点D的坐标D(x',y')，具体过程如下：

(1)供电电极A、测量电极M、测量电极N和供电电极B的连线A-M-N-B近似为一条直线；

(2)获取供电电极A的坐标为A(x₁,y₁)、测量电极M的坐标为N(x₂,y₂)、测量电极N的坐标为N(x₃,y₃)、供电电极B的坐标为B(x₄,y₄)；测量深度L的值等于电极距a；

(3)测量电极M到测量电极N的连线为线段M-N；定位到线段M-N的中心为O点，以O点为起点向下作线段M-N的垂线，该垂线的终点为D点，使线段O-D的长度为测量深度L；D点即为测深点D点；

(4)过测量电极M所在点向下作垂线，与过N点作的水平线相交于点V；设∠MNV为θ，则：

(5)过O点向下作垂线，与过D点作的水平线相交于点W；

则：∠DOW＝∠MNV＝θ；

根据测量电极M的坐标M(x₂,y₂)、测量电极N的坐标N(x₃,y₃)，根据下式得到O点坐标为O(x,y)；

(6)根据下式得到测深点D的坐标D(x',y')：

x'＝x-Lsinθ

y'＝y-Lsinθ

测深点D迭代计算模块，用于依次迭代计算到每个剖面线的每个测深点D的坐标，方法为：

(1)从所述测线的起点开始，等间距布置n个电极，依次编号为第1号电极、第2号电极,…,第n号电极；其中，相邻电极的间距为l；

(2)电极距a＝l；对于第1层剖面线的第1个测深点D，计算方式为：

使第1号电极、第2号电极、第3号电极和第4号电极形成一个测量单元，即：使第1号电极为供电电极A、使第2号电极为测量电极M、使第3号电极为测量电极N，使第4号电极为供电电极B；然后，调用所述测深点D坐标校正模块，得到第1层剖面线的第1个测深点D的坐标；

然后，向后移动一个电极位，使第2号电极、第3号电极、第4号电极和第5号电极形成一个测量单元，即：使第2号电极为供电电极A、使第3号电极为测量电极M、使第4号电极为测量电极N，使第5号电极为供电电极B；然后，调用所述测深点D坐标校正模块，得到第1层剖面线的第2个测深点D的坐标；

如此不断后移，可得到第1层剖面线对应的所有测深点D的坐标；

(3)电极距a＝2l；对于第2层剖面线的第1个测深点D，其坐标校正方法为：使第1号电极、第3号电极、第5号电极和第7号电极形成一个测量单元，然后，调用所述测深点D坐标校正模块，得到第2层剖面线的第1个测深点D的坐标；

然后，向后移动两个电极位，使第3号电极、第5号电极、第7号电极和第9号电极形成一个测量单元，然后，调用所述测深点D坐标校正模块，得到第2层剖面线的第2个测深点D的坐标；

如此不断后移，可得到第2层剖面线对应的所有测深点D的坐标；

依此类推，当电极距a＝3l时，得到第3层剖面线对应的所有测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值；

当电极距a＝4l时，得到第4层剖面线对应的所有测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值；

如此不断循环，电极距达到设定值时，停止运行；

由此得到测线所属剖面的多个深度不同的剖面线，每个剖面线均具有多个测深点D的校正后的坐标；

视电阻率计算模块，用于计算每个测深点D对应的视电阻率值，具体采用以下公式计算：

其中：

K为装置系数，由电极距a算出；L_AM、L_AN、L_BM和L_BN分别代表供电电极A到测量电极M的距离、供电电极A到测量电极N的距离、供电电极B到测量电极M的距离、供电电极B到测量电极N的距离；

ΔU_MN代表测量电极M和测量电极N间的电压；

I代表供电电极A和供电电极B间电流强度I；

视电阻率分布图生成模块，用于生成视电阻率分布图，方法为：

定义视电阻率ρ_s值与色彩的对应关系，以水平距离为x轴，以深度为y轴，建立x-y直角坐标系；

在x-y直角坐标系中，根据测深点D的坐标，定位到测深点D的位置，在定位到的位置处绘制对应视电阻率ρ_s值所对应的色彩；由此得到测线所在剖面对应的视电阻率分布图；

推断解释模块，用于通过分析所述视电阻率分布图，推断解释地下地质结构。

由此可见，本发明提供的基于山区地形校正的大功率电测深方法及系统，取测量电极MN中点做地形线的法线(可由MN连线的中垂线确定)，记录在MN中点的法线上探测深度为L的点为探测点，在图5中，当探测深度为L时，D点为本发明校正后的探测点位置。而传统方法中，当探测深度为L时，D’为探测点位置。可见，本发明的探测点位置D区别于传统方法的探测点位置D’。D和D’的位置存在一定的偏差，且该偏差随着测点深度和斜坡倾角的增加而增大。本发明充分考虑到电场不受重力场影响的特点，更加精确地测量起伏山地的地质结构。

当根据校正后的探测点位置生成视电阻率分布图时，如图6所示，为采用本发明方法生成的视电阻率分布图，而图3为传统方法生成的视电阻率分布图。对比图6和图3可以看出来，两种分布图完全不相同。经实践中多次试验验证，已有效的证明了本发明生成的视电阻率分布图，更为真实准确的反映了起伏山地的地质分布。

因此，本发明提供的基于山区地形校正的大功率电测深方法及系统，克服了地形陡峭起伏对大功率电测深数据的不利影响，从而提高电测深测量结果的精度和可靠性，实现对起伏山地的地质分布进行准确测量，保证探测结果的准确性，可以更好的指导隧道等地下构筑物施工安全。

本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过与计算机程序指令相关的硬件来完成的，上述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，上述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(ROM：Read-Only Memory)或随机存储记忆体(RAM：RandomAccess Memory)等。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于山区地形校正的大功率电测深方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，在需要进行电测深测量的山区地形表面确定一条测线；该测线为沿山区地形表面地伏的测线；

步骤2，在所述测线所在的剖面建立x-y直角坐标系，其中，x轴代表距离测线起点的水平距离，y轴代表深度；

从所述测线的起点开始，等间距布置n个电极，依次编号为第1号电极、第2号电极,…,第n号电极；其中，相邻电极的间距为l；

步骤3，第1层剖面线的测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值的确定，采用以下方法：

步骤3.1，第1层剖面线的第1个测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值的确定方法为：

使第1号电极、第2号电极、第3号电极和第4号电极形成一个测量单元，此时电极距a＝l，即：使第1号电极为供电电极A、使第2号电极为测量电极M、使第3号电极为测量电极N，使第4号电极为供电电极B；

供电电极A、测量电极M、测量电极N和供电电极B的连线A-M-N-B近似为一条直线；

然后，采用电测深校正模型确定与测量深度L对应的测深点D的坐标D(x',y')，具体过程如下：

步骤3.1.1，供电电极A、测量电极M、测量电极N和供电电极B的连线A-M-N-B近似为一条直线；

步骤3.1.2，获取供电电极A的坐标为A(x₁,y₁)、测量电极M的坐标为N(x₂,y₂)、测量电极N的坐标为N(x₃,y₃)、供电电极B的坐标为B(x₄,y₄)；测量深度L的值等于电极距a；

步骤3.1.3，测量电极M到测量电极N的连线为线段M-N；定位到线段M-N的中心为O点，以O点为起点向下作线段M-N的垂线，该垂线的终点为D点，使线段O-D的长度为测量深度L；D点即为测深点D；

步骤3.1.4，过测量电极M所在点向下作垂线，与过N点作的水平线相交于点V；设∠MNV为θ，则：

步骤3.1.5，过O点向下作垂线，与过D点作的水平线相交于点W；

则：∠DOW＝∠MNV＝θ；

由于测量电极M的坐标M(x₂,y₂)、测量电极N的坐标N(x₃,y₃)，根据下式得到O点坐标为O(x,y)；

步骤3.1.6，根据下式得到测深点D的坐标D(x',y')：

x'＝x-Lsinθ

y'＝y-Lsinθ

步骤3.1.7，再采用以下视电阻率计算公式计算到测深点D对应的视电阻率ρ_s的值：

其中：

K为装置系数，由电极距a算出；L_AM、L_AN、L_BM和L_BN分别代表供电电极A到测量电极M的距离、供电电极A到测量电极N的距离、供电电极B到测量电极M的距离、供电电极B到测量电极N的距离；

ΔU_MN代表测量电极M和测量电极N间的电压；

I代表供电电极A和供电电极B间电流强度I；

由此得到测深点D的坐标D(x',y')，以及其对应的视电阻率ρ_s的值；

步骤3.2，再向后移动一个电极位，使第2号电极、第3号电极、第4号电极和第5号电极形成一个测量单元，即：使第2号电极为供电电极A、使第3号电极为测量电极M、使第4号电极为测量电极N，使第5号电极为供电电极B；再采用与步骤3.1相同的方式，得到第1层剖面线的第2个测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值；

如此不断后移，可得到第1层剖面线对应的所有测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值；

步骤4，第2层剖面线的测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值的确定，采用以下方法：

步骤4.1，第2层剖面线的第1个测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值的确定方法为：

使第1号电极、第3号电极、第5号电极和第7号电极形成一个测量单元，此时电极距a＝2l；即：使第1号电极为供电电极A、使第3号电极为测量电极M、使第5号电极为测量电极N，使第7号电极为供电电极B；

再采用与步骤3.1相同的方式，得到第2层剖面线的第1个测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值；

步骤4.2，第2层剖面线的第2个测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值的确定方法为：

使第3号电极、第5号电极、第7号电极和第9号电极形成一个测量单元，此时电极距a＝2l；即：使第3号电极为供电电极A、使第5号电极为测量电极M、使第7号电极为测量电极N，使第9号电极为供电电极B；

再采用与步骤3.1相同的方式，得到第2层剖面线的第2个测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值；

如此不断后移，可得到第2层剖面线对应的所有测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值；

依此类推，当电极距a＝3l时，得到第3层剖面线对应的所有测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值；

当电极距a＝4l时，得到第4层剖面线对应的所有测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值；

如此不断循环，电极距达到设定值时，停止运行；

由此得到测线所属剖面的多个深度不同的剖面线，每个剖面线均具有多个测深点D，每个测深点D均对应一个视电阻率ρ_s；

步骤5，定义视电阻率ρ_s值与色彩的对应关系，以水平距离为x轴，以深度为y轴，建立x-y直角坐标系；

在x-y直角坐标系中，根据测深点D的坐标，定位到测深点D的位置，在定位到的位置处绘制对应视电阻率ρ_s值所对应的色彩；由此得到测线所在剖面对应的视电阻率分布图；

步骤6，通过分析所述视电阻率分布图，推断解释地下地质结构。

2.一种基于山区地形校正的大功率电测深系统，其特征在于，包括：

测线确定模块，用于在需要进行电测深测量的山区地形表面确定一条测线；该测线为沿山区地形表面地伏的测线；

第一坐标系建立模块，用于在所述测线所在的剖面建立x-y直角坐标系，其中，x轴代表距离测线起点的水平距离，y轴代表深度；

测深点D坐标校正模块，用于根据地形，校正计算每个剖面线上各个测深点D的坐标，具体方式为：

确定电极距a；

供电电极A、测量电极M、测量电极N和供电电极B等间距布置，连线A-M-N-B近似为一条直线；

采用电测深校正模型确定与测量深度L对应的测深点D的坐标D(x',y')，具体过程如下：

(1)供电电极A、测量电极M、测量电极N和供电电极B的连线A-M-N-B近似为一条直线；

(2)获取供电电极A的坐标为A(x₁,y₁)、测量电极M的坐标为N(x₂,y₂)、测量电极N的坐标为N(x₃,y₃)、供电电极B的坐标为B(x₄,y₄)；测量深度L的值等于电极距a；

(3)测量电极M到测量电极N的连线为线段M-N；定位到线段M-N的中心为O点，以O点为起点向下作线段M-N的垂线，该垂线的终点为D点，使线段O-D的长度为测量深度L；D点即为测深点D点；

(4)过测量电极M所在点向下作垂线，与过N点作的水平线相交于点V；设∠MNV为θ，则：

(5)过O点向下作垂线，与过D点作的水平线相交于点W；

则：∠DOW＝∠MNV＝θ；

根据测量电极M的坐标M(x₂,y₂)、测量电极N的坐标N(x₃,y₃)，根据下式得到O点坐标为O(x,y)；

(6)根据下式得到测深点D的坐标D(x',y')：

x'＝x-Lsinθ

y'＝y-Lsinθ

测深点D迭代计算模块，用于依次迭代计算到每个剖面线的每个测深点D的坐标，方法为：

(1)从所述测线的起点开始，等间距布置n个电极，依次编号为第1号电极、第2号电极,…,第n号电极；其中，相邻电极的间距为l；

(2)电极距a＝l；对于第1层剖面线的第1个测深点D，计算方式为：

使第1号电极、第2号电极、第3号电极和第4号电极形成一个测量单元，即：使第1号电极为供电电极A、使第2号电极为测量电极M、使第3号电极为测量电极N，使第4号电极为供电电极B；然后，调用所述测深点D坐标校正模块，得到第1层剖面线的第1个测深点D的坐标；

然后，向后移动一个电极位，使第2号电极、第3号电极、第4号电极和第5号电极形成一个测量单元，即：使第2号电极为供电电极A、使第3号电极为测量电极M、使第4号电极为测量电极N，使第5号电极为供电电极B；然后，调用所述测深点D坐标校正模块，得到第1层剖面线的第2个测深点D的坐标；

如此不断后移，可得到第1层剖面线对应的所有测深点D的坐标；

(3)电极距a＝2l；对于第2层剖面线的第1个测深点D，其坐标校正方法为：使第1号电极、第3号电极、第5号电极和第7号电极形成一个测量单元，然后，调用所述测深点D坐标校正模块，得到第2层剖面线的第1个测深点D的坐标；

然后，向后移动两个电极位，使第3号电极、第5号电极、第7号电极和第9号电极形成一个测量单元，然后，调用所述测深点D坐标校正模块，得到第2层剖面线的第2个测深点D的坐标；

如此不断后移，可得到第2层剖面线对应的所有测深点D的坐标；

依此类推，当电极距a＝3l时，得到第3层剖面线对应的所有测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值；

当电极距a＝4l时，得到第4层剖面线对应的所有测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值；

如此不断循环，电极距达到设定值时，停止运行；

由此得到测线所属剖面的多个深度不同的剖面线，每个剖面线均具有多个测深点D的校正后的坐标；

视电阻率计算模块，用于计算每个测深点D对应的视电阻率值，具体采用以下公式计算：

其中：

K为装置系数，由电极距a算出；L_AM、L_AN、L_BM和L_BN分别代表供电电极A到测量电极M的距离、供电电极A到测量电极N的距离、供电电极B到测量电极M的距离、供电电极B到测量电极N的距离；

ΔU_MN代表测量电极M和测量电极N间的电压；

I代表供电电极A和供电电极B间电流强度I；

视电阻率分布图生成模块，用于生成视电阻率分布图，方法为：

定义视电阻率ρ_s值与色彩的对应关系，以水平距离为x轴，以深度为y轴，建立x-y直角坐标系；

在x-y直角坐标系中，根据测深点D的坐标，定位到测深点D的位置，在定位到的位置处绘制对应视电阻率ρ_s值所对应的色彩；由此得到测线所在剖面对应的视电阻率分布图；

推断解释模块，用于通过分析所述视电阻率分布图，推断解释地下地质结构。