CN111260785B - 基于变场源张量的矿集区三维地质建模方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于变场源张量的矿集区三维地质建模方法及系统，其包括探测模块，探测模块包括张量CSAMT三维探测器，对三维探测区域内所有地质信息进行探测，生成原始信息组；信息对照模块，响应于探测模块输出的原始信息组，当接收到来自探测模块的原始信息组后，按照数据库中的地质信息进行分类并输出分类信息组；三维成像模块，响应于信息对照模块的分类信息组，三维成像模块利用所有分类信息进行三维成像，并输出三维成像信息；显示模块，包括显示屏，响应于三维成像信息，当接收到三维成像信息时，显示模块控制显示屏对三维成像信息进行显示。本发明具有通过多点探测和数据融合方式提高建模数据稳定性和准确性的效果。

Description

基于变场源张量的矿集区三维地质建模方法及系统

技术领域

本发明涉及地质探测技术的技术领域，尤其是涉及一种基于变场源张量的矿集区三维地质建模方法及系统。

背景技术

目前CSAMT是国内公认的适合矿区矿产调查的地球物理勘探主要方法之一，但对于地形及地质结构相对复杂的矿区，常规CSAMT就难以获得深部三维地质体分布，目前国内对于复杂矿集区丞需开展三维地质建模，以查明深部地质体及矿床的赋存部位，而在这方面国内研究几乎趋于空白，需要通过大量的试验工作进行研究。

现有的技术方案可参考授权公告号为CN105301664B的中国发明专利，其公开了一种带远参考的人工源张量电磁勘探方法，包括以下步骤：(1)在布设测点的同时，布设一个或多个远参考点；同步记录人工场源发送电流的时变量、测点及远参考点的电磁场；(2)构建测点数据矩阵X和参考数据矩阵Xr；(3)利用Xr求解天然电磁场源极化参数α，根据人工场源发送电流时变量计算其极化参数β，再利用α、β以及X求解测点对应于天然场源的空间模数U和对应于人工场源的空间模数V；（4）利用U和V求解各个测点的天然场张量阻抗与人工场张量阻抗。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：目前使用张量对地质信息进行检测的时候，检测方式通常为使用张量探测仪在一点对周围地质信息进行检测，因为检测设备放在监测范围中部，并且是进行单次检测，导致检测的结果整体存在一定误差无法进行矫正并且边缘位置处的检测数据误差会因远离检测设备而偏差更大，最终导致检测结果整体的可验证性和准确性不高。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种能够通过多点探测和数据融合方式提高建模数据稳定性和准确性的基于变场源张量的矿集区三维地质建模方法。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于变场源张量的矿集区三维地质建模方法，包括以下步骤，确定待测地表至少三个不在同一直线上的定位点；以任一定位点为原点建立三维坐标系并在此三维坐标系内确认其余所有定位点的坐标；在三维坐标系内，以所有相邻定位点之间的连线作为边，划出待测范围，并由待测范围在三维坐标系内向下取指定密度且均匀分布的多个坐标点为待测点；选取位于待测范围边缘的至少两个点作为探测点，并使用张量探测仪在所有探测点位置处对待测范围内所有待测点进行张量CSAMT探测，获得并记录数据a；将对应同一待测点的多次数据a做平均数运算，得到平均数据b，并将所有待测点的平均数据b输入三维处理软件进行处理和解释，获得探测范围内的三维数字地质模型。

通过采用上述技术方案，在进行探测的时候，从多个探测点对同一待测点的数据进行测量，并对三个探测点探测的结果进行以求平均数等融合运算，便可实现对探测数据的校准，因为分别从三个不同的探测点进行探测，每个待测点都会得到三个来自不同距离的探测点的数据，通过对这三个数据的平均融合，可以有效削弱因为待测点与探测点之间的距离导致的探测数据误差，同时，因为进行了多次测量并且对测量数据进行了平均，能够有效削弱单词测量导致的数据误差，从而稳定中间位置处的待测点和边缘位置处的待测点的准确性和稳定性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：还包括以下步骤，将所有待测点的平均数据b及探测时间t1进行存储；将当前时间点的平均数据b与前一时间点的平均数据b进行对比，并筛选出出现区别的数据并将这些数据组合成区别数据c。

通过采用上述技术方案，在多次进行探测之后，可将后一次探测得到的同一待测点的数据和前一次这一待测点的数据进行对比，从而得出数据是否出现不同的结论，方便操作人员进行地质信息变化的相关研究和比较。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：还包括以下步骤，每当区别数据c出现时，通过移动端向操作人员发出警示。

通过采用上述技术方案，在出现有待测点的数据前后两次探测出现差异的时候，通过移动端向操作人员发出警示，从而提醒操作人员注意到这个差异值，判断这个差异值的性质和影响。

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种能够通过多点探测和数据融合方式提高建模数据稳定性和准确性的基于变场源张量的矿集区三维地质建模系统。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于变场源张量的矿集区三维地质建模系统，包括探测模块，探测模块包括张量CSAMT三维探测器，对三维探测区域内所有地质信息进行探测，生成原始信息组，当张量CSAMT三维探测器探测完成后，探测模块输出原始信息组；信息对照模块，响应于探测模块输出的原始信息组，当接收到来自探测模块的原始信息组后，将原始信息组中的所有原始信息与数据库中的地质信息进行对照并按照数据库中的地质信息进行分类并输出分类信息组；三维成像模块，响应于信息对照模块的分类信息组，当接收到分类信息组时，三维成像模块利用所有分类信息进行三维成像，并输出三维成像信息；显示模块，包括显示屏，响应于三维成像信息，当接收到三维成像信息时，显示模块控制显示屏对三维成像信息进行显示。

通过采用上述技术方案，在需要进行地质三维图像测绘的时候，使用张量CSAMT三维探测器对需要探测的区域进行探测，探测模块会输出原始信息组，其后，信息对照模块会对原始信息组的信息与数据库中的地质数据进行对比，从而确认原始信息组中各个信息对应的地质类型，并输出分类信息组，三维成像模块接收到分类信息组后会通过三维方式将分类信息组中的所有信息进行成像，并最终通过显示屏显示出来。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：还包括以下模块，融合模块，响应于原始信息组，当接收到多组原始信息组时，融合模块将所有原始信息组中对应同一待测点的原始信息进行融合，并输出融合信息组，信息对照模块接收到融合信息组后将融合信息组中的所有融合信息与数据库中的地质信息进行对照并按照数据库中的地质信息进行分类并输出分类信息组。

通过采用上述技术方案，融合模块的设置能够将同次测量中多个探测点测得的原始信息组进行融合，最终获得准确率更高，稳定性更好的融合信息组进行后续的步骤，从而提高最终成像的准确性和质量。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：还包括以下模块，存储模块，响应于原始信息组或融合信息组，当接收到原始信息组或融合信息组时，存储模块按照时间轴对原始信息组或融合信息组进行存储，形成历史信息组；历史对比模块，响应于原始信息组或融合信息组，当接收到原始信息组或融合信息组时，历史对比模块调用存储模块中给定时间轴的历史信息组，并对历史信息组和原始信息组或融合信息组进行对比，将其中出现差异的信息筛出，输出变化信息，三维成像模块接收到变化信息后，将变化信息进行三维成像并输出变化成像信息，显示模块接收到变化成像信息后控制显示屏对变化成像信息进行显示。

通过采用上述技术方案，在进行多次探测之后，存储模块会将之前探测的数据进行保存，并在新一次的探测之后，历史对比模块会将新得到的信息与存储模块中的历史信息进行比对，从而找出出现差异的数据，方便操作人员确认数据差异的来源于影响。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：还包括以下模块，

警示模块，包括移动端，警示模块响应于变化信息，当接收到变化信息时，警示模块控制移动端发出警示信号。

通过采用上述技术方案，在多次探测出现数据差异时，操作人员可根据警示模块发出的警示信号注意到数据差异，从而及时确认差异来源于影响，方便进行后续探测操作。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过多点探测，对每次探测的每个待测点的数据进行校准和融合，从而实现提高探测数据准确性的效果；

2.在待测范围边缘进行探测，并进行多个探测点的数据融合，实现距离探测设备较远的待测点数据的准确性提高的效果；

3.能够及时通过数据对比发现地质数据出现差异的数据点，并及时通知操作人员，以方便操作人员及时判断差异数据的原因和影响，提高探测效率。

附图说明

图1是实施例2的系统示意图；

图2是实施例3的系统示意图。

图中，1、探测模块；11、张量CSAMT三维探测器；2、信息对照模块；3、三维成像模块；4、显示模块；41、显示屏；5、融合模块；6、存储模块；7、历史对比模块；8、警示模块；81、移动端。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1为本发明公开的一种基于变场源张量的矿集区三维地质建模方法，具体步骤如下。

步骤一，确认第一定位点、第二定位点和第三定位点，保持第一定位点和第二定位点之间的连线与第二定位点和第三定位点之间的连线相互垂直。

步骤二，以第一定位点为原点简历三维坐标系，由测量人员规定三维坐标系中单位距离与实际距离的比例尺，并按照比例尺通过测距仪进行距离测量，换算出第二定位点和第三定位点在三维坐标系内的坐标。在后续的步骤中，需要使用到第一定位点、第二定位点和第三定位点的坐标进行定位工作。

步骤三，在三维坐标系内，以第一定位点和第二定位点之间的连线与第二定位点和第三定位点之间的连线为两条相临边，划出矩形范围，并由矩形范围向下取三维坐标系内指定密度且均匀分布的多个坐标点为待测点。

步骤四，选用位于矩形范围边缘的第一定位点、第二定位点和第三定位点为三个探测点，使用张量探测仪三个探测点位置处分别对探测范围内所有待测点进行张量CSAMT探测，分别获得并记录数据a1、a2、a3，数据a1、a2、a3均包括待测点的三维坐标数据和地质信息数据。

步骤七，将同一待测点的对应数据a1、数据a2和数据a3之中的地址信息数据做平均数运算，得到平均数据a4，并将所有待测点的平均数据a4输入trEMisSIS三维反演处理软件进行处理和解释，trEMisSIS三维反演处理软件会对每个待测点的数据a4中的三维坐标数据进行获取，并将对应的待测点的地址信息数据在三维坐标系中标注，其后，将这些地址信息数据转化为建模数据构建模型，最终获得探测范围内的三维数字地质模型。

至此，操作人员可以得到经由三个探测点探测到的数据整合之后形成的稳定性好、准确性高的数据生成的三维数字地质模型，进行相关的地质观测。

步骤八，将所有待测点的平均数据b及探测时间t1进行存储。

步骤九，将前一时间点的平均数据b与本时间点的平均数据b进行对比，对比过程中先对照两个平均数据b中的三维坐标数据是否一致，在三维坐标数据一致的前提下，对比平均数据b中的地址信息数据是否相同，并筛选出出现区别的数据并将这些数据组合成区别数据c。

步骤十，每当区别数据c出现时，通过移动端81向操作人员发出警示。

在进行前后多次探测之后，将后一次的数据与前一次的数据进行对比，可以得到两次数据中出现差异的待测点的坐标位置，并将这些坐标位置发送给操作人员，操作人员可及时的对这些差异数据进行分析判断，从而查明变化原因和影响。

实施例2为运用实施例1中的方法搭建的一种基于变场源张量的矿集区三维地质建模系统，包括探测模块1、信息对照模块2、三维成像模块3、显示模块4、存储模块6、历史对比模块7和警示模块8。

探测模块1包括张量CSAMT三维探测器11，在使用时，利用张量CSAMT三维探测器11对三维探测区域内所有地质信息进行探测，生成原始信息组，当张量CSAMT三维探测器11探测完成后，探测模块1输出原始信息组，原始信息组包括所有待测点的数据a。

信息对照模块2响应于探测模块1输出的原始信息组，当接收到来自探测模块1的原始信息组后，将原始信息组中的所有待测点的地质信息数据与数据库中的地质信息进行对照并按照数据库中的地质信息进行分类并输出分类信息组，分类信息组中包含所有待测点的三维坐标数据和地质信息数据。通过信息对照模块2的处理，能够将原始信息组中的信息进行对照，从而确认原始信息组中的地质信息与地质信息的对应关系，方便进行后续的成像。

三维成像模块3，响应于信息对照模块2的分类信息组，当接收到分类信息组时，三维成像模块3利用所有分类信息中的三维坐标数据进行定位，并根据分类信息中的地质信息数据进行三维成像，并输出三维成像信息。

显示模块4，包括显示屏41，响应于三维成像信息，当接收到三维成像信息时，显示模块4控制显示屏41对三维成像信息进行显示。操作人员在使用时可以方便的通过显示屏41进行三维图像查看。

存储模块6响应于原始信息组，当接收到原始信息组时，存储模块6按照时间轴对原始信息组进行存储，形成历史信息组。

历史对比模块7响应于原始信息组，当接收到原始信息组时，历史对比模块7调用存储模块6中给定时间轴的历史信息组，并对历史信息组和原始信息组进行对比，将其中出现差异的信息筛出，输出变化信息，三维成像模块3接收到变化信息后，将变化信息进行三维成像并输出变化成像信息，显示模块4接收到变化成像信息后控制显示屏41对变化成像信息进行显示。

警示模块8包括移动端81，警示模块8响应于变化信息，当接收到变化信息时，警示模块8控制移动端81发出警示信号。

本实施例的实施原理为：在进行探测的时候，使用单个或者多个张量CSAMT三维探测器11在分别在多个探测点对待测点进行探测，其后，经过信息对照模块2和三维成像模块3的处理，将数字信息生成为三维图像并通过显示模块4进行显示，同时对信息进行存储，在后一次探测后，将后一次探测的数据与前一次探测的数据进行对比，实现发现其中出现数据差异的待测点的效果，并将这些出现差异的待测点通过移动端81向操作人员展示发出警示，提醒操作人员进行判断分析。

实施例3：与实施例2的区别在于，参照图2，基于变场源张量的矿集区三维地质建模系统还包括融合模块5，融合模块5响应于原始信息组，当接收到多组原始信息组时，融合模块5将所有原始信息组中对应同一待测点的原始信息进行融合，融合方法可以采用求平均值的方式，也可采用平方差等融合数据处理方式，并输出融合信息组，信息对照模块2接收到融合信息组后将融合信息组中的所有融合信息与数据库中的地质信息进行对照并按照数据库中的地质信息进行分类并输出分类信息组。融合模块5的设置能够将同次测量中多个探测点测得的原始信息组进行融合，最终获得准确率更高，稳定性更好的融合信息组进行后续的步骤，从而提高最终成像的准确性和质量。

存储模块6响应于融合信息组，当接收到融合信息组时，存储模块6按照时间轴对融合信息组进行存储，形成历史信息组。

历史对比模块7响应于融合信息组，当接收到融合信息组时，历史对比模块7调用存储模块6中给定时间轴的历史信息组，并对历史信息组和融合信息组进行对比，将其中出现差异的信息筛出，输出变化信息，三维成像模块3接收到变化信息后，将变化信息进行三维成像并输出变化成像信息，显示模块4接收到变化成像信息后控制显示屏41对变化成像信息进行显示。

本实施例的实施原理为：在进行探测的时候，先后通过多个不同的探测点对同一个探测范围中的待测点进行探测，并将探测得到的原始信息组通过融合模块5进行融合，通过多组信息的对比和相互印证，提高信息的准确性和稳定性。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于变场源张量的矿集区三维地质建模方法，其特征在于包括以下步骤：

确定待测地表至少三个不在同一直线上的定位点；

以任一定位点为原点建立三维坐标系并在此三维坐标系内确认其余所有定位点的坐标； 在三维坐标系内，以所有相邻定位点之间的连线作为边，划出待测范围，并由待测范围在三维坐标系内向下取指定密度且均匀分布的多个坐标点为待测点；

选取位于待测范围边缘的至少两个点作为探测点，并使用张量探测仪在所有探测点的位置处对待测范围内所有待测点进行张量CSAMT探测，获得并记录数据a；

将对应同一待测点的多次数据a做平均数运算，得到平均数据b，并将所有待测点的平均数据b输入三维处理软件进行处理和解释，获得探测范围内的三维数字地质模型。

2.根据权利要求1所述的基于变场源张量的矿集区三维地质建模方法，其特征在于，还包括以下步骤：

将所有待测点的平均数据b及探测时间t1进行存储；

将当前时间点的平均数据b与前一时间点的平均数据b进行对比，并筛选出出现区别的数据并将这些数据组合成区别数据c。

3.根据权利要求2所述的基于变场源张量的矿集区三维地质建模方法，其特征在于，还包括以下步骤：

每当区别数据c出现时，通过移动端(81)向操作人员发出警示。

4.一种基于变场源张量的矿集区三维地质建模系统，其特征在于：包括，

探测模块(1)，包括张量CSAMT三维探测器(11)，对三维探测区域内所有地质信息进行探测，生成原始信息组，当张量CSAMT三维探测器(11)探测完成后，探测模块(1)输出原始信息组；

信息对照模块(2)，响应于探测模块(1)输出的原始信息组，当接收到来自探测模块(1)的原始信息组后，将原始信息组中的所有原始信息与数据库中的地质信息进行对照并按照数据库中的地质信息进行分类并输出分类信息组；

三维成像模块(3)，响应于信息对照模块(2)的分类信息组，当接收到分类信息组时，三维成像模块(3)利用所有分类信息进行三维成像，并输出三维成像信息；

显示模块(4)，包括显示屏(41)，响应于三维成像信息，当接收到三维成像信息时，显示模块(4)控制显示屏(41)对三维成像信息进行显示；

融合模块(5)，响应于原始信息组，当接收到多组原始信息组时，融合模块(5)将所有原始信息组中对应同一待测点的原始信息进行融合，并输出融合信息组，信息对照模块(2)接收到融合信息组后将融合信息组中的所有融合信息与数据库中的地质信息进行对照并按照数据库中的地质信息进行分类并输出分类信息组。

5.根据权利要求4所述的基于变场源张量的矿集区三维地质建模系统，其特征在于，还包括以下模块：

存储模块(6)，响应于原始信息组或融合信息组，当接收到原始信息组或融合信息组时，存储模块(6)按照时间轴对原始信息组或融合信息组进行存储，形成历史信息组；

历史对比模块(7)，响应于原始信息组或融合信息组，当接收到原始信息组或融合信息组时，历史对比模块(7)调用存储模块(6)中给定时间轴的历史信息组，并对历史信息组和原始信息组进行对比或对历史信息组和融合信息组进行对比，将其中出现差异的信息筛出，输出变化信息，三维成像模块(3)接收到变化信息后，将变化信息进行三维成像并输出变化成像信息，显示模块(4)接收到变化成像信息后控制显示屏(41)对变化成像信息进行显示。

6.根据权利要求5所述的基于变场源张量的矿集区三维地质建模系统，其特征在于，还包括以下模块：

警示模块(8)，包括移动端(81)，警示模块(8)响应于变化信息，当接收到变化信息时，警示模块(8)控制移动端(81)发出警示信号。