CN110058319B - 一种大地电磁数据采集方法、装置及终端设备 - Google Patents
一种大地电磁数据采集方法、装置及终端设备 Download PDFInfo
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Abstract
本发明适用于电磁探测技术领域，提供了一种大地电磁数据采集方法、装置及终端设备，本发明实施例通过将现有的采集一个远参考点的电磁数据改为：采集基于探区中心点呈中心对称关系的多个远参考点的电磁数据，再对接收到的多个远参考点的电磁数据进行时序叠加处理，得到标准的时间序列数据，根据电磁场信号叠加原理即两个点的电磁场的平均值就等于中间点的电磁场值，因此得到的标准的时间序列数据等同于探区中心点的电磁数据，从而解决了一个远参考点的信号与探区的信号不完全相关的问题；再利用所述标准的时间序列数据对探区所有测点进行远参考处理，进一步消除了与大地电磁信号不相关的噪声。
Description
技术领域
本发明属于电磁探测技术领域，尤其涉及一种大地电磁数据采集方法、装置及终端设备。
背景技术
传统的大地电测测深方法通过测量天然电磁场的变化来确定地下介质电阻率的分布状况，进而推断出地下构造和地层的情况。然而实际测量过程中，复杂的地形和环境使得测量结果会受到各种噪声的干扰，从而导致测量结果不准确，并且在强噪声干扰区域如城镇、矿区等开展测量工作也极为困难，因此提出了一种远参考大地电磁法(RemoteReference Magnetotellurics Method)。
现有的远参考大地电磁法引入了一个远参考点，即在离探区具有一定距离如几十千米的地方布设一个远参考点，利用远参考点信号与测点信号相关、而远参考点噪声与测点噪声不相关的特性，在一定程度上抑制了噪声对测量的干扰。但是，由于远参考点所在位置以及地下电性结构的差异，使得远参考点的实际测量数据不会与测点完全相关，这是因为大地电磁测量的是总场，即一次场和二次场的叠加之和，其中，一次场代表的是信号，而二次场由一次场激励所产生。在测量到总场的情况下，是无法从中将一次场和二次场进行分离的，因此远参考法实际上是一种近似去噪，在采用一个远参考点的数据进行去噪时，难以获得与测点完全相关的远参考点信号。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种大地电磁数据采集方法、装置及终端设备，以解决现有技术中远参考点与测点信号不完全相关的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种大地电磁数据采集方法，包括：
获取多个远参考点的坐标位置；其中，多个所述远参考点以探区中心点为对称中心、呈中心对称关系；
接收由采集设备同步采集到的所有远参考点和探区所有测点的电磁数据，并将所有远参考点的电磁数据按照时序进行叠加，得到标准的时间序列数据；
利用所述标准的时间序列数据对探区所有测点的电磁数据进行远参考处理，得到处理后的每个测点的视电阻率和相位。
本发明实施例的第二方面提供了一种大地电磁数据采集装置，包括：
位置获取模块，用于获取多个远参考点的坐标位置；其中，多个所述远参考点以探区中心点为对称中心、呈中心对称关系；
电磁数据接收模块，用于接收由采集设备同步采集到的所有远参考点和探区所有测点的电磁数据，并将所有远参考点的电磁数据按照时序进行叠加，得到标准的时间序列数据；
数据处理模块，用于利用所述标准的时间序列数据对探区的所有测点的电磁数据进行远参考处理，得到处理后的每个测点的视电阻率和相位。
本发明实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述方法的步骤。
本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述方法的步骤。
本发明实施例通过获取多个远参考点的坐标位置，并接收由采集设备同步采集到的所有远参考点和探区所有测点的电磁数据，从而将现有的采集一个远参考点的电磁数据改为：采集基于探区中心点呈中心对称关系的多个远参考点的电磁数据；再对接收到的多个远参考点的电磁数据进行时序叠加处理，得到标准的时间序列数据，根据电磁场信号叠加原理即两个点的电磁场的平均值就等于中间点的电磁场值，因此得到的标准的时间序列数据等同于探区中心点的电磁数据，从而解决了一个远参考点的信号与探区的信号不完全相关的问题；再利用所述标准的时间序列数据对探区所有测点进行远参考处理，进一步消除了与大地电磁信号不相关的噪声。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种大地电磁数据采集方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的具有四个远参考点的大地电磁探测系统的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的另一种大地电磁数据采集方法的流程示意图；
图4是本发明实施例提供的具有东西方向的两个远参考点的大地电磁探测系统的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的具有南北方向的两个远参考点的大地电磁探测系统的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的一种大地电磁数据采集装置的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的一种终端设备的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
实施例一：
图1为本发明实施例提供的一种大地电磁数据采集方法的示意流程图，详述如下：
S101：获取多个远参考点的坐标位置；其中，多个所述远参考点以探区中心点为对称中心、呈中心对称关系。
其中，探区是指要进行电磁测深的区域，探区中心点是指探区中央位置上的测点，而多个远参考点以探区中心点为对称中心、呈中心对称关系则是指各个远参考点到探区中心点的距离均相等。
具体地，可以在地图上获取多个远参考点的坐标位置。其中，该地图上包含了地势、地形、探区、探区中心点、探区所有测点以及多个远参考点的相关信息。需要注意的是，每个远参考点所在的位置是在探区之外的区域。
进一步地，所述获取多个远参考点的坐标位置，包括：若所述多个远参考点为四个远参考点，则获取以探区中心点为对称中心、呈中心对称关系的东向远参考点、西向远参考点、南向远参考点和北向远参考点的坐标位置。
获取到的多个远参考点的坐标位置如图2所示，图2为具有四个远参考点的大地电磁探测系统的示意图，探区中心点为O点，A、B、C和D四个点分别为东向远参考点、西向远参考点、南向远参考点和北向远参考点。其中，东向远参考点和西向远参考点是以探区中心点为对称中心、呈中心对称关系的两个远参考点，而南向远参考点和北向远参考点也是以探区中心点为对称中心、呈中心对称关系的两个远参考点。而图2中的R1、R2、R3和R4分别为东向远参考点到探区中心点的距离、西向远参考点到探区中心点的距离、南向远参考点到探区中心点的距离和北向远参考点到探区中心点的距离，且R1＝R2＝R3＝R4。距离R1的取值范围可以是从10km(即千米，长度的度量单位)到500km，例如将R1设置为50km，即各个远参考点到探区中心点的距离均为50km。
需要说明的是，在实际的地理位置上进行远参考点布设时，需要在每个远参考点上布设两道相互垂直的水平磁场测道、以及两道相互垂直的水平电场测道，并且在探区的每个测点上也布设两道相互垂直的水平磁场测道、以及两道相互垂直的水平电场测道。在对水平电场测道和水平磁场测道进行布设时，需要保证多个远参考点与探区的测点的水平电场分量的MN方向(即电极方向)一致、水平磁场分量的磁棒方向一致。其中，水平电场分量包括东西方向电场分量和南北方向电场分量，而水平磁场分类包括东西方向磁场分量和南北方向磁场分量。
S102：接收由采集设备同步采集到的所有远参考点和探区所有测点的电磁数据，并将所有远参考点的电磁数据按照时序进行叠加，得到标准的时间序列数据。
其中，所述电磁数据包括东西方向电场分量、东西方向磁场分量、南北方向电场分量以及南北方向磁场分量。而所述标准的时间序列数据是指由所有远参考点的电磁数据进行合成所得到的电磁数据。
在实际的电磁数据采集过程中，需要在图2所示的各个远参考点上分别放置一台采集设备，使用采集设备来采集每个远参考点的电磁数据，而对于探区内的测点的电磁数据，则使用流动的采集设备来采集，并利用全球定位系统(GPS，Global PositioningSystem)的同步时钟技术进行数据采集的同步。
接收由这些采集设备采集到的电磁数据，再进行下一步的电磁数据处理，即对所有远参考点的电磁数据进行叠加，得到标准的时间序列数据。
进一步地，所述将所有远参考点的电磁数据按照时序进行叠加，得到标准的时间序列数据，包括：
若所述多个远参考点为四个远参考点，则将所有远参考点的电磁数据按照以下式子进行叠加：
E1(t)＝K1EE 1(t)+(1-K1)EW 1(t) (1)
E2(t)＝K2ES 2(t)+(1-K2)EN 2(t) (2)
H1(t)＝K1HE 1(t)+(1-K1)HW 1(t) (3)
H2(t)＝K2HS 2(t)+(1-K2)HN 2(t) (4)
上述(1)式中，E1(t)为计算得到的东西方向电场分量，EE 1(t)为东向远参考点的东西方向电场分量，EW 1(t)为西向远参考点的东西方向电场分量，K1为东西方向电磁场的加权系数。
在图2中，东向远参考点和西向远参考点分别为A点和B点，则EE 1(t)为A点的东西方向电场分量，EW 1(t)为B点的东西方向电场分量，A点和B点的东西方向电场分量的方向如图2所示。需要说明的是，图2中的E点为探区内的一个测点，并在图2中标注了E点的电磁场方向，而实际上探区内的测点有多个，为了以便说明，在本实施例中只标注了其中一个测点，即图2中的E点，并且探区内的其他测点的电磁场方向可以视为与E点相同。
东西方向电磁场的加权系数K1的计算方式则为：K1＝R1/Re。其中，R1为A点到探区中心点即O点的距离，而Re为A点到O点的距离、以及B点到O点的距离的平均值，即Re＝(R1+R2)/2，其中的R2为B点到O点的距离。
上述(2)式中，E2(t)为计算得到的南北方向电场分量，ES 2(t)为南向远参考点的南北方向电场分量，EN 2(t)为北向远参考点的南北方向电场分量，K2为南北方向电磁场的加权系数。
在图2中，南向远参考点和北向远参考点分别为C点和D点，则ES 2(t)为C点的南北方向电场分量，EN 2(t)为D点的南北方向电场分量，C点和D点的南北方向电场分量的方向如图2所示。
南北方向电磁场的加权系数K2的计算方式则为：K2＝R3/Rs。其中，R3为C点到探区中心点即O点的距离，而Rs为C点到O点的距离、以及D点到O点的距离的平均值，即Rs＝(R3+R4)/2，其中的R4为D点到O点的距离。
上述(3)式中，H1(t)为计算得到的东西方向磁场分量，HE 1(t)为东向远参考点的东西方向磁场分量，HW 1(t)为西向远参考点的东西方向磁场分量。
其中，HE 1(t)为A点的东西方向磁场分量，HW 1(t)为B点的东西方向磁场分量，A点和B点的东西方向磁场分量的方向如图2所示。
上述(4)式中，H2(t)为计算得到的南北方向磁场分量，HS 2(t)为南向远参考点的南北方向磁场分量，HN 2(t)为北向远参考点的南北方向磁场分量。
其中，HS 2(t)为C点的东西方向磁场分量，HN 2(t)为D点的东西方向磁场分量，C点和D点的南北方向磁场分量的方向如图2所示。
示例性地，如果将R1设置为50km，由于R1＝R2＝R3＝R4，因此各个远参考点到探区中心点的距离均为50km，则K1和K2均等于二分之一，上述(1)式变为：E1(t)＝(EE 1(t)+EW 1(t))/2，上述(2)式变为：E2(t)＝(ES 2(t)+EN 2(t))/2，上述(3)式变为：H1(t)＝(HE 1(t)+HW 1(t))/2，上述(4)式变为：H2(t)＝(HS 2(t)+HN 2(t))/2。
需要说明的是，实际采集到的电磁场数据中，对于每一个远参考点，都会采集到四分量的数据，即东西方向的电场分量和磁场分量、以及南北方向的电场分量和磁场分量的数据。但是在进行远参考点的电磁数据叠加时，由于仅使用探区东西方向的两个远参考点的电磁数据就能得到探区中心点的东西方向的电磁数据、以及仅使用探区南北方向的两个远参考点的电磁数据就能得到探区中心点的南北方向的电磁数据，因此可以只使用东向远参考点和西向远参考点的东西方向电磁场分量、以及南向远参考点和北向远参考点的南北方向电磁场分量，而不使用东向远参考点和西向远参考点的南北方向电磁场分量、以及南向远参考点和北向远参考点的东西方向电磁场分量。
经过上述(1)-(4)四个式子对四个远参考点的电磁数据的处理之后，得到标准的时间序列数据。
S103：利用所述标准的时间序列数据对探区所有测点的电磁数据进行远参考处理，得到处理后的每个测点的视电阻率和相位。
进一步地，所述利用所述标准的时间序列数据对探区所有测点的电磁数据进行远参考处理，得到处理后的每个测点的视电阻率和相位，包括：对所述标准的时间序列数据进行功率谱分析和张量阻抗估算，得到处理后的每个测点的视电阻率和相位。
将所述时间序列数据利用傅里叶变换，进行功率谱的计算和分析，根据功率谱的分析结果来估算张量阻抗，最后利用张量阻抗和视电阻率的关系、以及张量阻抗和相位的关系分别计算每个测点的视电阻率和相位。
由于电磁场理论中的麦克斯韦方程为线性方程，因此该方程满足叠加原理，即任何一个点的电磁场都可以由相邻的两个点的电磁场的线性叠加而得到，那么两个点的电磁场的平均值就等于中间点的电磁场值。因此通过以探区中心点为对称中心、呈中心对称关系的东西方向的两个远参考点的电磁数据就能得到探区中心点的东西方向的电磁数据，以及通过以探区中心点为对称中心、呈中心对称关系的南北方向的两个远参考点的电磁数据就能得到探区中心点的南北方向的电磁数据。因此本发明实施例中通过计算得到的标准的时间序列数据可以等同于探区中心点的实测电磁数据，从而解决了一个远参考点的信号与探区的信号不完全相关的问题；并且通过利用计算得到的标准的时间序列数据对探区的测点进行远参考处理，进一步消除了与采集的大地电磁信号不相关的噪声。
本发明实施例通过获取多个远参考点的坐标位置，并接收由采集设备同步采集到的所有远参考点和探区所有测点的电磁数据，从而将现有的采集一个远参考点的电磁数据改为：采集基于探区中心点呈中心对称关系的多个远参考点的电磁数据；再对接收到的多个远参考点的电磁数据进行时序叠加处理，得到标准的时间序列数据，根据电磁场信号叠加原理即两个点的电磁场的平均值就等于中间点的电磁场值，因此得到的标准的时间序列数据等同于探区的中心点的电磁数据，从而解决了一个远参考点的信号与探区的信号不完全相关的问题；再利用所述标准的时间序列数据对探区的所有测点进行远参考处理，进一步消除了与大地电磁信号不相关的噪声。
实施例二：
图3为本发明实施例提供的另一种大地电磁数据采集方法的示意流程图，详述如下：
S201：若多个远参考点为两个远参考点，则获取以探区中心点为对称中心、呈中心对称关系的东向远参考点和西向远参考点的坐标位置，或南向远参考点和北向远参考点的坐标位置。
获取到的两个远参考点的坐标位置如图4所示，图4为具有东西方向的两个远参考点的大地电磁探测系统的示意图，两个远参考点为东向远参考点和西向远参考点，而东向远参考点和西向远参考点是以探区的中心点为对称中心、呈中心对称关系的两个远参考点。图4中，探区中心点为O点，A点和B点分别为东向远参考点和西向远参考点，而R1和R2分别为东向远参考点到探区中心点的距离、西向远参考点到探区中心点的距离，且R1＝R2。而距离R1的取值范围可以是从10km(即千米，长度的度量单位)到500km，例如将R1设置为50km，即两个远参考点到探区的中心点的距离均为50km。
获取到的两个远参考点的坐标位置如图5所示，图5为具有南北方向的两个远参考点的大地电磁探测系统的示意图，两个远参考点为南向远参考点和北向远参考点，而南向远参考点和北向远参考点是以探区中心点为对称中心、呈中心对称关系的两个远参考点。图5中，探区中心点为O点，C点和D点分别为南向远参考点和北向远参考点，而R3和R4分别为南向远参考点到探区中心点的距离、北向远参考点到探区中心点的距离。其中，R3＝R4。而距离R3的取值范围可以是从10km(即千米，长度的度量单位)到500km，例如将R3设置为50km，即各个远参考点到探区的中心点的距离均为50km。
S202：接收由采集设备同步采集到的所有远参考点和探区所有测点的电磁数据，并将所有远参考点的电磁数据按照时序进行叠加，得到标准的时间序列数据。
其中，所述标准的时间序列数据是指由所有远参考点的电磁数据进行合成所得到的电磁数据。
在实际的电磁数据采集过程中，需要在图4或图5所示的各个远参考点上分别放置一台采集设备，使用采集设备来采集每个远参考点的电磁数据，而对于探区内的测点的电磁数据，则使用流动的采集设备来采集，并利用全球定位系统(GPS，Global PositioningSystem)的同步时钟技术或是北斗卫星导航系统进行数据采集的同步。
接收由这些采集设备采集到的电磁数据，再进行下一步的电磁数据处理，即对所有远参考点的电磁数据进行叠加，得到标准的时间序列数据。
可选地，所述将所有远参考点的电磁数据按照时序进行叠加，包括：
若所述多个远参考点为两个远参考点、且所述两个远参考点为东向远参考点和西向远参考点，则将所有远参考点的电磁数据按照以下式子进行叠加：
E1(t)＝K1EE 1(t)+(1-K1)EW 1(t) (5)
E2(t)＝(EE 2(t)+EW 2(t))/2 (6)
H1(t)＝K1HE 1(t)+(1-K1)HW 1(t) (7)
H2(t)＝(HE 2(t)+HW 2(t))/2 (8)
上述(5)式中，E1(t)为计算得到的东西方向电场分量，EE 1(t)为东向远参考点的东西方向电场分量，EW 1(t)为西向远参考点的东西方向电场分量，K1为东西方向电磁场的加权系数。
在图4中，东向远参考点和西向远参考点分别为A点和B点，则EE 1(t)为A点的东西方向电场分量，EW 1(t)为B点的东西方向电场分量，A点和B点的东西方向电场分量的方向如图4所示。需要说明的是，图4中的E点为探区内一个测点，而实际上探区内的测点有多个，为了以便说明，在本实施例中只标注了其中一个测点，即图4中的E点，并且探区内的其他测点的电磁场方向可以视为与E点相同。
东西方向电磁场的加权系数K1的计算方式则为：K1＝R1/Re。其中，R1为A点到探区中心点即O点的距离，而Re为A点到O点的距离、以及B点到O点的距离的平均值，即Re＝(R1+R2)/2。其中的R2为B点到O点的距离。
上述(6)式中，E2(t)为计算得到的南北方向电场分量，EE 2(t)为东向远参考点的南北方向电场分量，EW 2(t)为西向远参考点的南北方向电场分量。
其中，ES 2(t)为A点的南北方向电场分量，EN 2(t)为B点的南北方向电场分量，A点和B点的南北方向电场分量的方向如图4所示。
上述(7)式中，H1(t)为计算得到的东西方向磁场分量，HE 1(t)为东向远参考点的东西方向磁场分量，HW 1(t)为西向远参考点的东西方向磁场分量。
其中，HE 1(t)为A点的东西方向磁场分量，HW 1(t)为B点的东西方向磁场分量，A点和B点的东西方向磁场分量的方向如图4所示。
上述(8)式中，H2(t)为计算得到的南北方向磁场分量，HE 2(t)为东向远参考点的南北方向磁场分量，HW 2(t)为西向远参考点的南北方向磁场分量。
其中，HE 2(t)为A点的南北方向磁场分量，HW 2(t)为B点的南北方向磁场分量，A点和B点的南北方向磁场分量的方向如图4所示。
示例性地，如果将R1设置为50km，由于R1＝R2，因此各个远参考点到探区的中心点的距离均为50km，则K1等于二分之一，上述(5)式变为：E1(t)＝(EE 1(t)+EW 1(t))/2，上述(7)式变为：H1(t)＝(HE 1(t)+HW 1(t))/2。
可选地，所述将所有远参考点的电磁数据按照时序进行叠加，包括：
若所述多个远参考点为两个远参考点、且所述两个远参考点为南向远参考点和北向远参考点，则将所有远参考点的电磁数据按照以下式子进行叠加：
E1(t)＝(ES 1(t)+EN 1(t))/2 (9)
E2(t)＝K2ES 2(t)+(1-K2)EN 2(t) (10)
H1(t)＝(HS 1(t)+HN 1(t))/2 (11)
H2(t)＝K2HS 2(t)+(1-K2)HN 2(t) (12)
上述(9)式中，E1(t)为计算得到的东西方向电场分量，ES 1(t)为南向远参考点的东西方向电场分量，EN 1(t)为北向远参考点的东西方向电场分量。
在图5中，南向远参考点和北向远参考点分别为C点和D点，则ES 1(t)为C点的东西方向电场分量，EN 1(t)为D点的东西方向电场分量，C点和D点的东西方向电场分量的方向如图5所示。需要说明的是，图5中的E点为探区内一个测点，而实际上探区内的测点有多个，为了以便说明，在本实施例中只标注了其中一个测点，即图5中的E点，并且探区内的其他测点的电磁场方向可以视为与E点相同。
上述(10)式中，E2(t)为计算得到的南北方向电场分量，ES 2(t)为南向远参考点的南北方向电场分量，EN 2(t)为北向远参考点的南北方向电场分量，K2为南北方向电磁场的加权系数。
其中，ES 2(t)为C点的南北方向电场分量，EN 2(t)为D点的南北方向电场分量，C点和D点的南北方向电场分量的方向如图5所示。
南北方向电磁场的加权系数K2的计算方式则为：K2＝R3/Rs。其中，R3为C点到探区中心点即O点的距离，而Rs为C点到O点的距离、以及D点到O点的距离的平均值，即Rs＝(R3+R4)/2。其中的R4为D点到O点的距离。
上述(11)式中，H1(t)为计算得到的东西方向磁场分量，HS 1(t)为南向远参考点的东西方向磁场分量，HN 1(t)为北向远参考点的东西方向磁场分量。
其中，HS 1(t)为C点的东西方向磁场分量，HN 1(t)为D点的东西方向磁场分量，C点和D点的东西方向磁场分量的方向如图5所示。
上述(12)式中，H2(t)为计算得到的南北方向磁场分量，HS 2(t)为南向远参考点的南北方向磁场分量，HN 2(t)为北向远参考点的南北方向磁场分量。
其中，HS 2(t)为C点的南北方向磁场分量，HW 2(t)为D点的南北方向磁场分量，C点和D点的南北方向磁场分量的方向如图5所示。
示例性地，如果将R3设置为50km，由于R3＝R4，因此各个远参考点到探区的中心点的距离均为50km，则K2等于二分之一，上述(10)式变为：E2(t)＝(ES 2(t)+EN 2(t))/2，上述(12)式变为：H2(t)＝(HS 2(t)+HN 2(t))/2。
经过上述(5)-(8)四个式子对东向远参考点和西向远参考点的电磁数据的处理之后，得到标准的时间序列数据；或者是经过上述(9)-(12)四个式子对南向远参考点和北向远参考点的电磁数据的处理之后，得到标准的时间序列数据。
S203：利用所述标准的时间序列数据对探区所有测点的电磁数据进行远参考处理，得到处理后的每个测点的视电阻率和相位曲线。
本实施例中S203与实施例一中的S103相同，具体请参阅实施例一中的S103的相关描述，此处不赘述。
根据电磁场信号叠加原理，两个点的电磁场的平均值就等于中间点的电磁场值。因此通过以探区中心点为对称中心、呈中心对称关系的东西方向的两个远参考点的电磁数据就能得到探区中心点的东西方向和南北方向的电磁数据，或者是通过以探区中心点为对称中心、呈中心对称关系的南北方向的两个远参考点的电磁数据就能得到探区中心点的东西方向和南北方向的电磁数据。因此本发明实施例中通过计算得到的标准的时间序列数据可以等同于探区中心点的实测电磁数据，从而解决了一个远参考点的信号与探区的信号不完全相关的问题；并且通过利用计算得到的标准的时间序列数据对探区的测点进行远参考处理，进一步消除了与采集的大地电磁信号不相关的噪声。
本发明实施例通过若多个远参考点为两个远参考点，则获取以探区的中心点为对称中心、呈中心对称关系的东向远参考点和西向远参考点的坐标位置，或南向远参考点和北向远参考点的坐标位置，并接收由采集设备同步采集到的所有远参考点和探区所有测点的电磁数据，从而将现有的采集一个远参考点的电磁数据改为：采集基于探区中心点呈中心对称关系的两个远参考点的电磁数据；再对接收到的两个远参考点的电磁数据进行时序叠加处理，得到标准的时间序列数据，根据电磁场信号叠加原理即两个点的电磁场的平均值就等于中间点的电磁场值，因此得到的标准的时间序列数据等同于探区的中心点的电磁数据，从而解决了一个远参考点的信号与探区的信号不完全相关的问题；再利用所述标准的时间序列数据对探区的所有测点进行远参考处理，进一步消除了与大地电磁信号不相关的噪声。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
实施例三：
图6为本发明实施例提供的一种大地电磁数据采集装置的结构示意图，该装置包括：位置获取模块61、电磁数据接收模块62以及数据处理模块63。其中：
位置获取模块61，用于获取多个远参考点的坐标位置；其中，多个所述远参考点以探区中心点为对称中心、呈中心对称关系。
进一步地，所述位置获取模块61具体用于：
若所述多个远参考点为四个远参考点，则获取以探区中心点为对称中心、呈中心对称关系的东向远参考点、西向远参考点、南向远参考点和北向远参考点的坐标位置；
若所述多个远参考点为两个远参考点，则获取以探区中心点为对称中心、呈中心对称关系的东向远参考点和西向远参考点的坐标位置，或南向远参考点和北向远参考点的坐标位置。
电磁数据接收模块62，用于接收由采集设备同步采集到的所有远参考点和探区所有测点的电磁数据，并将所有远参考点的电磁数据按照时序进行叠加，得到标准的时间序列数据。
可选地，所述电磁数据接收模块62具体用于：
若所述多个远参考点为四个远参考点，则将所有远参考点的电磁数据按照以下式子进行叠加：
E1(t)＝K1EE 1(t)+(1-K1)EW 1(t) (1)
E2(t)＝K2ES 2(t)+(1-K2)EN 2(t) (2)
H1(t)＝K1HE 1(t)+(1-K1)HW 1(t) (3)
H2(t)＝K2HS 2(t)+(1-K2)HN 2(t) (4)
上述(1)式中，E1(t)为计算得到的东西方向电场分量，EE 1(t)为东向远参考点的东西方向电场分量，EW 1(t)为西向远参考点的东西方向电场分量，K1为东西方向电磁场的加权系数；
上述(2)式中，E2(t)为计算得到的南北方向电场分量，ES 2(t)为南向远参考点的南北方向电场分量，EN 2(t)为北向远参考点的南北方向电场分量，K2为南北方向电磁场的加权系数；
上述(3)式中，H1(t)为计算得到的东西方向磁场分量，HE 1(t)为东向远参考点的东西方向磁场分量，HW 1(t)为西向远参考点的东西方向磁场分量；
上述(4)式中，H2(t)为计算得到的南北方向磁场分量，HS 2(t)为南向远参考点的南北方向磁场分量，HN 2(t)为北向远参考点的南北方向磁场分量。
可选地，所述电磁数据接收模块62具体用于：
若所述多个远参考点为两个远参考点、且所述两个远参考点为东向远参考点和西向远参考点，则将所有远参考点的电磁数据按照以下式子进行叠加：
E1(t)＝K1EE 1(t)+(1-K1)EW 1(t) (5)
E2(t)＝(EE 2(t)+EW 2(t))/2 (6)
H1(t)＝K1HE 1(t)+(1-K1)HW 1(t) (7)
H2(t)＝(HE 2(t)+HW 2(t))/2 (8)
上述(5)式中，E1(t)为计算得到的东西方向电场分量，EE 1(t)为东向远参考点的东西方向电场分量，EW 1(t)为西向远参考点的东西方向电场分量，K1为东西方向电磁场的加权系数；
上述(6)式中，E2(t)为计算得到的南北方向电场分量，EE 2(t)为东向远参考点的南北方向电场分量，EW 2(t)为西向远参考点的南北方向电场分量；
上述(7)式中，H1(t)为计算得到的东西方向磁场分量，HE 1(t)为东向远参考点的东西方向磁场分量，HW 1(t)为西向远参考点的东西方向磁场分量；
上述(8)式中，H2(t)为计算得到的南北方向磁场分量，HE 2(t)为东向远参考点的南北方向磁场分量，HW 2(t)为西向远参考点的南北方向磁场分量。
可选地，所述电磁数据接收模块62具体用于：
若所述多个远参考点为两个远参考点、且所述两个远参考点为南向远参考点和北向远参考点，则将所有远参考点的电磁数据按照以下式子进行叠加：
E1(t)＝(ES 1(t)+EN 1(t))/2 (9)
E2(t)＝K2ES 2(t)+(1-K2)EN 2(t) (10)
H1(t)＝(HS 1(t)+HN 1(t))/2 (11)
H2(t)＝K2HS 2(t)+(1-K2)HN 2(t) (12)
上述(9)式中，E1(t)为计算得到的东西方向电场分量，ES 1(t)为南向远参考点的东西方向电场分量，EN 1(t)为北向远参考点的东西方向电场分量；
上述(10)式中，E2(t)为计算得到的南北方向电场分量，ES 2(t)为南向远参考点的南北方向电场分量，EN 2(t)为北向远参考点的南北方向电场分量，K2为南北方向电磁场的加权系数；
上述(11)式中，H1(t)为计算得到的东西方向磁场分量，HS 1(t)为南向远参考点的东西方向磁场分量，HN 1(t)为北向远参考点的东西方向磁场分量；
上述(12)式中，H2(t)为计算得到的南北方向磁场分量，HS 2(t)为南向远参考点的南北方向磁场分量，HN 2(t)为北向远参考点的南北方向磁场分量。
数据处理模块63，用于利用所述标准的时间序列数据对探区的所有测点的电磁数据进行远参考处理，得到处理后的每个测点的视电阻率和相位。
进一步地，所述数据处理模块63具体用于：对所述标准的时间序列数据进行功率谱分析和张量阻抗估算，得到处理后的每个测点的视电阻率和相位。
实施例四：
图7是本发明一实施例提供的终端设备的示意图。如图7所示，该实施例的终端设备7包括：处理器70、存储器71和存储在所述存储器71中并可在所述处理器70上运行的计算机程序72，例如大地电磁数据采集程序。此外，终端设备7还可包括数据传输模块73，该数据传输模块73用于接收采集设备所传输的电磁数据。所述处理器70执行所述计算机程序72时实现上述各个大地电磁数据采集方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S101至S103。或者，所述处理器70执行所述计算机程序72时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图6所示模块61至63的功能。
示例性的，所述计算机程序72可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器71中，并由所述处理器70执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序72在所述终端设备7中的执行过程。例如，所述计算机程序72可以被分割成位置获取模块、电磁数据接收模块和数据处理模块，各模块具体功能如下：
位置获取模块，用于获取多个远参考点的坐标位置；其中，多个所述远参考点以探区中心点为对称中心、呈中心对称关系；
电磁数据接收模块，用于接收由采集设备同步采集到的所有远参考点和探区所有测点的电磁数据，并将所有远参考点的电磁数据按照时序进行叠加，得到标准的时间序列数据；
数据处理模块，用于利用所述标准的时间序列数据对探区的所有测点的电磁数据进行远参考处理，得到处理后的每个测点的视电阻率和相位。
所述终端设备7可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器70、存储器71、数据传输模块73。本领域技术人员可以理解，图7仅仅是终端设备7的示例，并不构成对终端设备7的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器70可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器71可以是所述终端设备7的内部存储单元，例如终端设备7的硬盘或内存。所述存储器71也可以是所述终端设备7的外部存储设备，例如所述终端设备7上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器71还可以既包括所述终端设备7的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器71用于存储所述计算机程序以及所述终端设备所需的其他程序和数据。所述存储器71还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所述数据传输模块73可以是满足RS-232标准(一种通信接口标准)的任意一种芯片，该芯片可以使用GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线服务技术)进行数据传输。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种大地电磁数据采集方法，其特征在于，包括：
获取多个远参考点的坐标位置；其中，多个所述远参考点以探区中心点为对称中心、呈中心对称关系；
接收由采集设备同步采集到的所有远参考点和探区所有测点的电磁数据，并根据电磁场信号叠加原理将所有远参考点的电磁数据按照时序进行叠加，得到标准的时间序列数据；
利用所述标准的时间序列数据对探区所有测点的电磁数据进行远参考处理，得到处理后的每个测点的视电阻率和相位。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取多个远参考点的坐标位置，包括：
若所述多个远参考点为四个远参考点，则获取以探区中心点为对称中心、呈中心对称关系的东向远参考点、西向远参考点、南向远参考点和北向远参考点的坐标位置；
若所述多个远参考点为两个远参考点，则获取以探区中心点为对称中心、呈中心对称关系的东向远参考点和西向远参考点的坐标位置，或南向远参考点和北向远参考点的坐标位置。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电磁数据包括东西方向电场分量、东西方向磁场分量、南北方向电场分量以及南北方向磁场分量。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所有远参考点的电磁数据按照时序进行叠加，包括：
若所述多个远参考点为四个远参考点，则将所有远参考点的电磁数据按照以下式子进行叠加：
E1(t)＝K1 EE 1(t)+(1-K1)EW 1(t) (1)
E2(t)＝K2 ES 2(t)+(1-K2)EN 2(t) (2)
H1(t)＝K1 HE 1(t)+(1-K1)HW 1(t) (3)
H2(t)＝K2 HS 2(t)+(1-K2)HN 2(t) (4)
上述(1)式中，E1(t)为计算得到的东西方向电场分量，EE 1(t)为东向远参考点的东西方向电场分量，EW 1(t)为西向远参考点的东西方向电场分量，K1为东西方向电磁场的加权系数；
上述(2)式中，E2(t)为计算得到的南北方向电场分量，ES 2(t)为南向远参考点的南北方向电场分量，EN 2(t)为北向远参考点的南北方向电场分量，K2为南北方向电磁场的加权系数；
上述(3)式中，H1(t)为计算得到的东西方向磁场分量，HE 1(t)为东向远参考点的东西方向磁场分量，HW 1(t)为西向远参考点的东西方向磁场分量；
上述(4)式中，H2(t)为计算得到的南北方向磁场分量，HS 2(t)为南向远参考点的南北方向磁场分量，HN 2(t)为北向远参考点的南北方向磁场分量。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所有远参考点的电磁数据按照时序进行叠加，包括：
若所述多个远参考点为两个远参考点、且所述两个远参考点为东向远参考点和西向远参考点，则将所有远参考点的电磁数据按照以下式子进行叠加：
E1(t)＝K1 EE 1(t)+(1-K1)EW 1(t) (5)
E2(t)＝(EE 2(t)+EW 2(t))/2(6)
H1(t)＝K1 HE 1(t)+(1-K1)HW 1(t) (7)
H2(t)＝(HE 2(t)+HW 2(t))/2 (8)
上述(5)式中，E1(t)为计算得到的东西方向电场分量，EE 1(t)为东向远参考点的东西方向电场分量，EW 1(t)为西向远参考点的东西方向电场分量，K1为东西方向电磁场的加权系数；
上述(6)式中，E2(t)为计算得到的南北方向电场分量，EE 2(t)为东向远参考点的南北方向电场分量，EW 2(t)为西向远参考点的南北方向电场分量；
上述(7)式中，H1(t)为计算得到的东西方向磁场分量，HE 1(t)为东向远参考点的东西方向磁场分量，HW 1(t)为西向远参考点的东西方向磁场分量；
上述(8)式中，H2(t)为计算得到的南北方向磁场分量，HE 2(t)为东向远参考点的南北方向磁场分量，HW 2(t)为西向远参考点的南北方向磁场分量。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所有远参考点的电磁数据按照时序进行叠加，包括：
若所述多个远参考点为两个远参考点、且所述两个远参考点为南向远参考点和北向远参考点，则将所有远参考点的电磁数据按照以下式子进行叠加：
E1(t)＝(ES 1(t)+EN 1(t))/2 (9)
E2(t)＝K2 ES 2(t)+(1-K2)EN 2(t) (10)
H1(t)＝(HS 1(t)+HN 1(t))/2 (11)
H2(t)＝K2 HS 2(t)+(1-K2)HN 2(t) (12)
上述(9)式中，E1(t)为计算得到的东西方向电场分量，ES 1(t)为南向远参考点的东西方向电场分量，EN 1(t)为北向远参考点的东西方向电场分量；
上述(10)式中，E2(t)为计算得到的南北方向电场分量，ES 2(t)为南向远参考点的南北方向电场分量，EN 2(t)为北向远参考点的南北方向电场分量，K2为南北方向电磁场的加权系数；
上述(11)式中，H1(t)为计算得到的东西方向磁场分量，HS 1(t)为南向远参考点的东西方向磁场分量，HN 1(t)为北向远参考点的东西方向磁场分量；
上述(12)式中，H2(t)为计算得到的南北方向磁场分量，HS 2(t)为南向远参考点的南北方向磁场分量，HN 2(t)为北向远参考点的南北方向磁场分量。
7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述利用所述标准的时间序列数据对探区的所有测点的电磁数据进行远参考处理，得到处理后的每个测点的视电阻率和相位，包括：
对所述标准的时间序列数据进行功率谱分析和张量阻抗估算，得到处理后的每个测点的视电阻率和相位。
8.一种大地电磁数据采集装置，其特征在于，包括：
位置获取模块，用于获取多个远参考点的坐标位置；其中，多个所述远参考点以探区中心点为对称中心、呈中心对称关系；
电磁数据接收模块，用于接收由采集设备同步采集到的所有远参考点和探区所有测点的电磁数据，并根据电磁场信号叠加原理将所有远参考点的电磁数据按照时序进行叠加，得到标准的时间序列数据；
数据处理模块，用于利用所述标准的时间序列数据对探区的所有测点的电磁数据进行远参考处理，得到处理后的每个测点的视电阻率和相位。
9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述方法的步骤。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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