CN111796329A - 城市深部地下空间电性源拖曳式电磁探测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种城市深部地下空间电性源拖曳式电磁探测装置及方法，该装置包括：布置在城市周边地区的发射系统，以及在城市地区通过拖曳车携带的发射系统，所述拖曳车沿着城市地区设定的测线移动；所述发射系统包括有接地长导线，通过接地长导线激发产生一次场；所述接收系统包括有三分量接收线圈接收二次场信号；与城市中运用的拖曳式瞬变电磁中心回线装置测深较浅相比，其发射磁矩大，探测深度可达到500m甚至更深，弥补了小回线激发方式下的深度不足问题，将为城市地下深部开发和利用探明地质情况。
Description
技术领域
本发明涉及地球物理勘探电磁法探测领域，特别是涉及一种城市深部地下空间电性源拖曳式电磁探测装置及方法。
背景技术
随着城市常住人口增多，城市空间资源越发紧张，安全合理的开发利用城市地下空间已成为我国大中型城市亟待解决的重要课题。盲目开采地下空间容易出现管线断裂、塌方等问题，为避免这些危险需要利用无损手段先行探测地下信息。地面瞬变电磁法作为一种重要的无损地球物理勘探方法，与浅层地震、探地雷达等方法相比，在城市地下空间探测中具有工作方式便捷、探测深度大等优点。现有的拖曳式小回线瞬变电磁系统具有对地下异常感应幅度大，探测分辨率高的特点，但在实际应用时，受到城市环境的限制发射线圈的尺寸较小，使得发射磁矩有限、探测深度较浅，难以超过100m。而且与野外不同，城市道路纵横交错，实际测量很难保证上述平行条件；并且为了减小对居民生活的干扰，需要提高探测效率，进行连续测量；在连续测量过程中还需要尽量减小路面起伏对探测结果的影响，该方法很难在城市环境中应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种城市深部地下空间电性源拖曳式电磁探测装置及方法，用于解决城市测量中应用受限的问题。
本发明采用如下的技术方案：
一种城市深部地下空间电性源拖曳式电磁探测装置，该装置包括：布置在城市周边地区的发射系统，以及在城市地区通过拖曳车携带的接收系统，所述拖曳车沿着城市地区设定的测线移动；
所述发射系统包括有接地长导线，通过接地长导线激发产生一次场；
所述接收系统包括有三分量接收线圈接收二次场信号；
以接地长导线中心垂线的直线为对称轴，发射系统的范围为其上下的30°，测线的方向与接地长导线方向一致，设最小收发距为b，最大收发距为c，最大测深为d，接收系统与发射系统距离为4～6倍测深；接收系统在拖曳车行进过程中采集二次场信号。
进一步地，所述接地长导线的长度为1Km～10Km；发射系统的发射电流在10安培至900安培之间的大电流；发射电流波形为连续双极性或间断双极性，发射频率f在0.01Hz～几百Hz之间。
进一步地，所述接收系统包括GPS模块，检测测线与发射导线进行位置校正当在城市道路前行时，检测到移动轨迹与发射导线不平行，对位置进行校正，设接收系统移动轨迹与发射长导线方向夹角为δ1，接收电压为U，位置校正后接收电压为Uδ1，则存在Uδ＝U*cosδ1。
进一步地，所述接收系统包括陀螺仪，对三分量接收线圈进行姿态校正，有当接收系统在城市道路进行连续探测时，路面起伏会导致三分量接收线圈不与水平面平行，设接收线圈相对于水平面的横滚角为δ2，俯仰角为δ3，经过位置校正后接收电压为Uδ，则存在Uδ＝Uδ1*cosδ2*cosδ3。
进一步地，发射系统具体包括：主控模块、电瓶、GPS模块、上位机、开关驱动模块、开关模块、三相发电机、三相可控整流源、DC-DC模块、保护二极管、PWM驱动模块、H桥发射模块、接地长导线、电流传感器；其中，
主控模块，控制整个发射系统的工作；与上位机进行通讯，通过上位机实现人机交互，将系统运行所需参数传入主控模块，接收从主控模块回传的数据并显示；通过所述主控模块产生频率和占空比可调的两路PWM信号，PWM信号通过PWM驱动模块控制H桥斩波模块的工作，进而使得接地长导线产生电场，主控模块通过电流传感器记录接地长导线的发射电流波形；以及通过开关驱动控制开关闭合或者断开，从而控制DC-DC模块是否连入电路，达到为发射系统供电的目的；
所述电瓶，完成对主控模块的供电；
所述GPS模块，获取当前地理坐标，完成发射系统的时间校准；
所述三相发电机，输出一定频率电压较高的交流电，通过三相可控整流源，产生电压较高的直流电，再通过DC-DC模块产生需要的稳定直流电压或者电流；
所述接地长导线通过电极接入大地，在进行计算时可将大地视作大地等效电阻。
进一步地，所述接收系统具体包括：GPS模块、电瓶、工控机、三分量接收线圈、X+前置放大器、X-前置放大器、X方向信号调理模块、X方向A/D采集模块、Y+前置放大器、Y-前置放大器、Y方向信号调理模块、Y方向A/D采集模块、Z+前置放大器、Z-前置放大器、Z方向信号调理模块、Z方向A/D采集模块、以及陀螺仪；其中，
GPS模块，获取当前地理坐标，完成接收系统的时间校准；
电瓶，完成对接收系统的供电；
陀螺仪，探测前由工控机对其进行校准，探测时将三分量接收线圈当前的姿态传入工控机；
三分量接收线圈，接收由接地长导线激发经地下介质产生的二次场信号，从而获得地下的地质信息，将X方向信号分别传入X+前置放大器以及X-前置放大器，将Y方向信号分别传入Y+前置放大器以及Y-前置放大器，将Z方向信号分别传入Z+前置放大器以及Z-前置放大器；
X方向信号调理模块，接收X+前置放大器以及X-前置放大器24传入的信号，对X方向信号进行差分放大、低通滤波，将调理后信号传入X方向A/D采集模块，使X方向信号由模拟信号变为数字信号；
Y方向信号调理模块，接收Y+前置放大器以及Y-前置放大器传入的信号，对Y方向信号进行差分放大、低通滤波，将调理后信号传入Y方向A/D采集模块，使Y方向信号由模拟信号变为数字信号；
Z方向信号调理模块，接收Z+前置放大器以及Z-前置放大器传入的信号，对Z方向信号进行差分放大、低通滤波，将调理后信号传入Z方向A/D采集模块，使X方向信号由模拟信号变为数字信号；
工控机，控制整个发射系统的工作，接收X方向A/D采集模块、Y方向A/D采集模块、以及Z方向A/D采集模块传入的数字信号，并将其存入硬盘。
一种城市深部地下空间电性源拖曳式电磁探测方法，该方法包括：
在城市周边地区布置采用接地长导线的发射系统，以及在城市地区通过拖曳车携带的具有三分量接收线圈发射系统，所述拖曳车沿着城市地区设定的测线移动；
通过接地长导线激发产生一次场；
通过三分量接收线圈接收二次场信号；
以接地长导线中心垂线的直线为对称轴，发射系统的范围为其上下的30°，测线的方向与接地长导线方向一致，设最小收发距为b，最大收发距为c，最大测深为d，发射系统与发射系统距离为4～6倍测深；发射系统在拖曳车行进过程中采集二次场信号。
进一步地，所述接地长导线的长度为1Km～10Km之间；发射系统的发射电流在10安培至900安培之间的大电流；发射电流波形为连续双极性或间断双极性，发射频率f在0.01Hz～几百Hz；小频率用于深部探测，大频率用于浅部探测；发射电流波形连续双极性和间断双极性可选，探测深部用连续双极性，浅部用间断双极性。
进一步地，当发射系统在城市道路前行时，检测测线与发射导线进行位置校正当在城市道路前行时，检测到移动轨迹与发射导线不平行，对位置进行校正，设发射系统移动轨迹与发射长导线方向夹角为δ1，接收电压为U，位置校正后接收电压为Uδ1，则存在Uδ＝U*cosδ1。
进一步地，当接收系统在城市道路进行连续探测时，对三分量接收线圈进行姿态校正有当接收系统在城市道路进行连续探测时，路面起伏会导致三分量接收线圈不与水平面平行，设接收线圈相对于水平面的横滚角为δ2，俯仰角为δ3，经过位置校正后接收电压为Uδ，则存在Uδ＝Uδ1*cosδ2*cosδ3。
进一步地，该方法具体包括如下步骤：
步骤701，根据需要的探测深度d，适当选择最小收发距离b、最大收发距离c、接地长导线的长度a，在城市周边地区选取合适的测试场地并铺设接地长导线；
步骤702，根据探测精度的要求，在可取的接收范围内划分测线的间距m、条数n，确定接收系统的移动轨迹及速度，其中间距m满足如下关系；
步骤703，将仪器连接好后，对发射系统、发射系统初始化，并将二者的GPS进行同步，用于发射系统在发射的间歇期间观测二次场；
步骤704，利用上位机设置发射系统的相关参数，包括发射频率f，发射电流大小I，发射方式，设置发射系统的相关参数，包括采样率s、行进速度v；
步骤705，启动发射系统，使接地长导线发射电流；
步骤706，拖曳车按照设定的移动方向沿某条测线由起点向终点行进，启动接收系统，开始采集并存储二次场信号；
步骤707，判断是否完成该条测线的采集，若是，进行步骤708，否则重复执行步骤706，判断依据为拖曳车是否到达指定测线终点；
步骤708，拖曳车沿下一条测线行进，接收系统继续采集并存储二次场信号；
步骤709，判断是否完成全部测线的采集，若是，进行步骤710，否则重复执行步骤709，判断依据为拖曳车是否不重复的沿n条测线完成行进；
步骤710，在工控机内对采集的数据进行位置校正和姿态校正，设接收电压为U，测线与发射长导线夹角为δ1，接收线圈相对于水平面的横滚角为δ2，俯仰角为δ3，经过所有校正后接收电压为Uδ，其中校正后电压Uδ满足如下关系：
Uδ＝U*cosδ1*cosδ2*cosδ3
数据完成校正，工作结束。
本发明与现有技术相比，有益效果在于：
(1)本发明提供的城市深部地下空间电性源拖曳式电磁探测装置及方法，与城市中运用的拖曳式瞬变电磁中心回线装置测深较浅相比，其发射磁矩大，探测深度可达到500m甚至更深，弥补了小回线激发方式下的深度不足问题，将为城市地下深部开发和利用探明地质情况；
(2)本发明提供的城市深部地下空间电性源拖曳式电磁探测装置及方法，将发射长导线铺设在城市周边，接收线圈在城市内部移动探测，这种铺设方式在保证探测深度的同时减小了装置整体在城市中的占地面积、减轻了对城市居民的干扰，提高了探测效率；
(3)本发明提供的城市深部地下空间电性源拖曳式电磁探测装置及方法，与传统电性源拖曳在野外测量相比，其应用环境是城市(路面存在起伏、测线与铺设的发射导线不会完全平行)。利用GPS对测线与发射导线进行位置校正、利用陀螺仪对接收线圈进行姿态校正可以有效减小探测装置在复杂环境下连续测量产生的误差，提升探测精度。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1示出了本发明的一个实施例的城市深部地下空间电性源拖曳式电磁探测方法的发射系统示意图；
图2示出了本发明的一个实施例的城市深部地下空间电性源拖曳式电磁探测方法的接收系统示意图；
图3示出了本发明的一个实施例的城市深部地下空间电性源拖曳式电磁探测装置的整体示意图；
图4示出了本发明的一个实施例的城市深部地下空间电性源拖曳式电磁探测装置的探测方法示意图；
图5示出了本发明的一个实施例的城市深部地下空间电性源拖曳式电磁探测装置的位置校正示意图；
图6示出了本发明的一个实施例的城市深部地下空间电性源拖曳式电磁探测方法的姿态校正示意图。
图7示出了本发明的一个实施例的城市深部地下空间电性源拖曳式电磁探测方法的方法实施流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
见图1示出了本发明的一种城市深部地下空间电性源拖曳式电磁探测装置的发射系统示意图；一种城市深部地下空间电性源拖曳式电磁探测装置的发射系统，该系统包括：主控模块1，电瓶2，GPS模块3，上位机4，开关驱动模块5，开关模块6，三相发电机7，三相可控整流源8，DC-DC模块9，保护二极管10，PWM驱动模块11，H桥发射模块12，接地长导线13，电流传感器14，大地等效电阻15。
其中，在连接关系上，主控模块1分别与电瓶2、GPS模块3、上位机4、开关驱动模块5、PWM驱动11、电流传感器14连接，开关驱动模块5与开关6连接，三相发电机7经三相可控整流源8与DC-DC9连接，DC-DC9经保护二极管10与开关6连接，H桥斩波模块12与DC-DC9、开关6、PWM驱动11、接地长导线13连接，接地长导线13与电流传感器14连接，接地长导线13接入大地可将大地看为大地等效电阻15。
主控模块1，主要由DSP和FPGA构成，控制整个发射系统的工作；
主控模块1与上位机4进行通讯，通过上位机4实现人机交互，将系统运行所需参数传入主控模块，以及接收从主控模块回传的数据并显示；
主控模块1产生频率和占空比可调的两路PWM信号，PWM信号通过PWM驱动模块11控制H桥斩波模块12的工作，进而使得接地长导线13产生电场，主控模块1通过电流传感器14记录接地长导线13的发射电流波形；
主控模块1，通过开关驱动4控制开关7闭合或者断开，从而控制DC-DC9是否连入电路，达到为发射系统供电的目的；
电瓶2，完成对主控模块1的供电；
GPS模块3，获取当前地理坐标，完成发射系统的时间校准；
三相发电机7，输出一定频率电压较高的交流电，通过三相可控整流源8，产生电压较高的直流电，再通过DC-DC9产生需要的稳定直流电压或者电流；
接地长导线13通过电极接入大地，在进行计算时可将大地视作大地等效电阻15。
见图2示出了本发明的一种城市深部地下空间电性源拖曳式电磁探测装置的接收系统示意图；一种城市深部地下空间电性源拖曳式电磁探测装置的接收系统，该系统包括：GPS模块16、键盘17、屏幕18、硬盘19、电瓶20、工控机21、三分量接收线圈22、X+前置放大器23、X-前置放大器24、X方向信号调理模块25、X方向A/D采集模块26、Y+前置放大器27、Y-前置放大器28、Y方向信号调理模块29、Y方向A/D采集模块30、Z+前置放大器31、Z-前置放大器32、Z方向信号调理模块33、Z方向A/D采集模块34、陀螺仪37。
其中，在连接关系上，工控机21分别与GPS模块16、键盘17、屏幕18、硬盘19、X方向A/D采集模块26、Y方向A/D采集模块30、Z方向A/D采集模块34、陀螺仪37连接，三分量接收线圈22与X+前置放大器23、X-前置放大器24、Y+前置放大器27、Y-前置放大器28、Z+前置放大器31、Z-前置放大器32连接，X方向信号调理模块25与X+前置放大器23、X-前置放大器24、X方向A/D采集模块26连接，Y方向信号调理模块29与Y+前置放大器27、Y-前置放大器28、Y方向A/D采集模块30连接，Z方向信号调理模块33与Z+前置放大器31、Z-前置放大器32、Z方向A/D采集模块34连接。
GPS模块16，获取当前地理坐标，完成接收系统的时间校准；
键盘17，输入指令，设定接收系统的参数；
屏幕18，显示输入的指令及获取的数据；
硬盘19，存储获取的数据；
电瓶20，完成对接收系统的供电；
陀螺仪37，探测前由工控机对其进行校准，探测时将三分量接收线圈22当前的姿态传入工控机；
三分量接收线圈22，接收由接地长导线13激发经地下介质产生的二次场信号，从而获得地下的地质信息，是一种三分量差分传感器，将X方向信号分别传入X+前置放大器23、X-前置放大器24，将Y方向信号分别传入Y+前置放大器27、Y-前置放大器28，将Z方向信号分别传入Z+前置放大器31、Z-前置放大器32；
X方向信号调理模块25，接收X+前置放大器23、X-前置放大器24传入的信号，对X方向信号进行差分放大、低通滤波，将调理后信号传入X方向A/D采集模块26，使X方向信号由模拟信号变为数字信号；
Y方向信号调理模块29，接收Y+前置放大器27、Y-前置放大器28传入的信号，对Y方向信号进行差分放大、低通滤波，将调理后信号传入Y方向A/D采集模块30，使Y方向信号由模拟信号变为数字信号；
Z方向信号调理模块33，接收Z+前置放大器31、Z-前置放大器32传入的信号，对Z方向信号进行差分放大、低通滤波，将调理后信号传入Z方向A/D采集模块34，使X方向信号由模拟信号变为数字信号；
工控机21，控制整个接收系统的工作，接收X方向A/D采集模块26、Y方向A/D采集模块30、Z方向A/D采集模块34传入的数字信号，并将其存入硬盘19。
见图3示出了本发明的一种城市深部地下空间电性源拖曳式电磁探测装置的整体示意图；在城市周边地区铺设接地长导线，由图1所示的发射系统激发产生一次场；在城市地区，由图2所示的发射系统沿测线行进接收经地下介质产生的二次场，从而获取地下信息；
拖曳车35，可以是无人车、人为驾驶车或人力拖车，装载发射系统，并用于拖拽移动平台36；
移动平台36，是由非金属框架和车轮构成，装载三分量接收线圈22进行移动测量，避免了人工铺设线圈，提高了探测效率。
见图4示出了本发明的一种城市深部地下空间电性源拖曳式电磁探测装置的测量方法示意图；一侧为发射系统的接地长导线，导线可视为电偶极子，设其长度为a，一般a在1Km～10Km之间；由于收发距较远，为接收到有效信号可能需要发射几十安培至几百安培的大电流；在进行时域瞬变电磁探测时导线发射周期性的双极性方波信号，发射频率f在0.01Hz～几百Hz之间，小频率由于深部探测，大批量用于浅部探测；发射电流波形连续双极性和间断双极性可选,探测深部用连续双极性，浅部用间断双极性；
以过长导线中心垂线的直线为对称轴，接收系统的范围为其上下的30°，右侧虚线为接收系统需要行进的测线，测线的方向与接地长导线方向一致，设最小收发距为b，最大收发距为c，最大测深为d，一般接收系统与发射系统距离为4～6倍测深，即b＝4d，c＝6d；接收系统在拖曳车行进过程中采集二次场信号，拖曳车沿测线方向从起点向终点行进，其移动速度与采样率可根据要求设定。
见图5示出了本发明的位置校正示意图；当接收系统在城市道路前行时，移动轨迹与发射导线不平行，此时若将探测结果视为距离发射导线相同距离得到的必然会产生误差，因此需要进行位置校正，设接收系统移动轨迹与发射长导线方向夹角为δ1，接收电压为U，位置校正后接收电压为Uδ1，则存在Uδ＝U*cosδ1。
见图6示出了本发明的姿态校正示意图；当接收系统在城市道路进行连续探测时，路面起伏会导致接收线圈不与水平面平行，因此需要进行姿态校正，保证探测结果准确，设接收系统相对于水平面的横滚角为δ2，俯仰角为δ3，经过位置校正后接收电压为Uδ，则存在Uδ＝Uδ1*cosδ2*cosδ3。
参见图7所示，本发明提供一种采用上述装置的一种城城市深部地下空间电性源拖曳式电磁探测方法，
在城市周边地区布置采用接地长导线的发射系统，以及在城市地区通过拖曳车携带的具有三分量接收线圈发射系统，所述拖曳车沿着城市地区设定的测线移动；
通过接地长导线激发产生一次场；
通过三分量接收线圈接收二次场信号；
以接地长导线中心垂线的直线为对称轴，发射系统的范围为其上下的30°，测线的方向与接地长导线方向一致，设最小收发距为b，最大收发距为c，最大测深为d，发射系统与发射系统距离为4～6倍测深；发射系统在拖曳车行进过程中采集二次场信号。
进一步地，所述接地长导线的长度为1Km～10Km之间；发射系统的发射电流在10安培至900安培之间的大电流；发射电流波形为连续双极性或间断双极性，发射频率f在0.01Hz～几百Hz；小频率用于深部探测，大频率用于浅部探测；发射电流波形连续双极性和间断双极性可选，探测深部用连续双极性，浅部用间断双极性。
进一步地，当接收系统在城市道路前行时，检测测线与发射导线进行位置校正当在城市道路前行时，检测到移动轨迹与发射导线不平行，对位置进行校正，设接收系统移动轨迹与发射长导线方向夹角为δ1，接收电压为U，位置校正后接收电压为Uδ1，则存在Uδ＝U*cosδ1。
进一步地，当发射系统在城市道路进行连续探测时，对三分量接收线圈进行姿态校正有当接收系统在城市道路进行连续探测时，路面起伏会导致三分量接收线圈不与水平面平行，设接收线圈相对于水平面的横滚角为δ2，俯仰角为δ3，经过位置校正后接收电压为Uδ，则存在Uδ＝Uδ1*cosδ2*cosδ3。
具体包括如下步骤：
步骤701，根据需要的探测深度d，适当选择最小收发距离b、最大收发距离c、接地长导线的长度a，在城市周边地区选取合适的测试场地并铺设接地长导线；
步骤702，根据探测精度的要求，在可取的接收范围内划分测线的间距m、条数n，确定接收系统的移动轨迹及速度，其中间距m满足如下关系
步骤703，将仪器连接好后，对瞬变发射系统、接收系统初始化，并将二者的GPS进行同步，以方便接收系统在发射的间歇期间观测二次场；
步骤704，利用上位机设置发射系统的相关参数，包括发射频率f，发射电流大小I，发射方式(间断发射/连续发射)，利用键盘设置接收系统的相关参数，包括采样率s、行进速度v；
步骤705，确认准备工作完成后，启动发射系统，使接地长导线发射电流；
步骤706，拖曳车按照设定的移动方向沿某条测线由起点向终点行进，启动接收系统，开始采集并存储二次场信号；
步骤707，判断是否完成该条测线的采集，若是，进行步骤708，否则重复执行步骤706，判断依据为拖曳车是否到达指定测线终点；
步骤708，拖曳车沿下一条测线行进，接收系统继续采集并存储二次场信号；
步骤709，判断是否完成全部测线的采集，若是，进行步骤710，否则重复执行步骤709，判断依据为拖曳车是否不重复的沿n条测线完成行进。
步骤710，在工控机内对采集的数据进行位置校正和姿态校正，设接收电压为U，测线与发射长导线夹角为δ1，接收线圈相对于水平面的横滚角为δ2，俯仰角为δ3，经过所有校正后接收电压为Uδ，其中校正后电压Uδ满足如下关系
Uδ＝U*cosδ1*cosδ2*cosδ3
数据完成校正，工作结束。
Claims (10)
1.一种城市深部地下空间电性源拖曳式电磁探测装置，其特征在于，该装置包括：布置在城市周边地区的发射系统，以及在城市地区通过拖曳车携带的发射系统，所述拖曳车沿着城市地区设定的测线移动；
所述发射系统包括有接地长导线，通过接地长导线激发产生一次场；
所述接收系统包括有三分量接收线圈接收二次场信号；
以接地长导线中心垂线的直线为对称轴，发射系统的范围为其上下的30°，测线的方向与接地长导线方向一致，设最小收发距为b，最大收发距为c，最大测深为d，发射系统与发射系统距离为4～6倍测深；发射系统在拖曳车行进过程中采集二次场信号。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接收系统包括GPS模块，检测测线与发射导线进行位置校正当在城市道路前行时，检测到移动轨迹与发射导线不平行，对位置进行校正，设发射系统移动轨迹与发射长导线方向夹角为δ1，接收电压为U，位置校正后接收电压为Uδ1，则存在Uδ＝U*cosδ1。
3.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接收系统包括陀螺仪，对三分量接收线圈进行姿态校正，有当接收系统在城市道路进行连续探测时，路面起伏会导致三分量接收线圈不与水平面平行，设发射系统相对于水平面的横滚角为δ2，俯仰角为δ3，经过位置校正后接收电压为Uδ，则存在Uδ＝Uδ1*cosδ2*cosδ3。
4.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，发射系统具体包括：主控模块、电瓶、GPS模块、上位机、开关驱动模块、开关模块、三相发电机、三相可控整流源、DC-DC模块、保护二极管、PWM驱动模块、H桥发射模块、接地长导线、电流传感器；其中，
主控模块，控制整个发射系统的工作；与上位机进行通讯，通过上位机实现人机交互，将系统运行所需参数传入主控模块，接收从主控模块回传的数据并显示；通过所述主控模块产生频率和占空比可调的两路PWM信号，PWM信号通过PWM驱动模块控制H桥斩波模块的工作，进而使得接地长导线产生电场，主控模块通过电流传感器记录接地长导线的发射电流波形；以及通过开关驱动控制开关闭合或者断开，从而控制DC-DC模块是否连入电路，达到为发射系统供电的目的；
所述电瓶，完成对主控模块的供电；
所述GPS模块，获取当前地理坐标，完成发射系统的时间校准；
所述三相发电机，输出一定频率电压较高的交流电，通过三相可控整流源，产生电压较高的直流电，再通过DC-DC模块产生需要的稳定直流电压或者电流；
所述接地长导线通过电极接入大地，在进行计算时可将大地视作大地等效电阻；所述接地长导线的长度为1Km～10Km；发射系统的发射电流在10安培至900安培之间的大电流；发射电流波形为连续双极性或间断双极性，发射频率f在0.01Hz～几百Hz之间。
5.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接收系统具体包括：GPS模块、电瓶、工控机、三分量接收线圈、X+前置放大器、X-前置放大器、X方向信号调理模块、X方向A/D采集模块、Y+前置放大器、Y-前置放大器、Y方向信号调理模块、Y方向A/D采集模块、Z+前置放大器、Z-前置放大器、Z方向信号调理模块、Z方向A/D采集模块、以及陀螺仪；其中，
GPS模块，获取当前地理坐标，完成接收系统的时间校准；
电瓶，完成对接收系统的供电；
陀螺仪，探测前由工控机对其进行校准，探测时将三分量接收线圈当前的姿态传入工控机；
三分量接收线圈，接收由接地长导线激发经地下介质产生的二次场信号，从而获得地下的地质信息，将X方向信号分别传入X+前置放大器以及X-前置放大器，将Y方向信号分别传入Y+前置放大器以及Y-前置放大器，将Z方向信号分别传入Z+前置放大器以及Z-前置放大器；
X方向信号调理模块，接收X+前置放大器以及X-前置放大器24传入的信号，对X方向信号进行差分放大、低通滤波，将调理后信号传入X方向A/D采集模块，使X方向信号由模拟信号变为数字信号；
Y方向信号调理模块，接收Y+前置放大器以及Y-前置放大器传入的信号，对Y方向信号进行差分放大、低通滤波，将调理后信号传入Y方向A/D采集模块，使Y方向信号由模拟信号变为数字信号；
Z方向信号调理模块，接收Z+前置放大器以及Z-前置放大器传入的信号，对Z方向信号进行差分放大、低通滤波，将调理后信号传入Z方向A/D采集模块，使X方向信号由模拟信号变为数字信号；
工控机，控制整个发射系统的工作，接收X方向A/D采集模块、Y方向A/D采集模块、以及Z方向A/D采集模块传入的数字信号，并将其存入硬盘。
6.一种城市深部地下空间电性源拖曳式电磁探测方法，该方法包括：
在城市周边地区布置采用接地长导线的发射系统，以及在城市地区通过拖曳车携带的具有三分量接收线圈接收系统，所述拖曳车沿着城市地区设定的测线移动；
通过接地长导线激发产生一次场；
通过三分量接收线圈接收二次场信号；
以接地长导线中心垂线的直线为对称轴，发射系统的范围为其上下的30°，测线的方向与接地长导线方向一致，设最小收发距为b，最大收发距为c，最大测深为d，接收系统与发射系统距离为4～6倍测深；接收系统在拖曳车行进过程中采集二次场信号。
7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，所述接地长导线的长度为1Km～10Km之间；发射系统的发射电流在10安培至900安培之间的大电流；发射电流波形为连续双极性或间断双极性，发射频率f在0.01Hz～几百Hz；小频率用于深部探测，大频率用于浅部探测；发射电流波形连续双极性和间断双极性可选，探测深部用连续双极性，浅部用间断双极性。
8.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，当发射系统在城市道路前行时，检测测线与发射导线进行位置校正当在城市道路前行时，检测到移动轨迹与发射导线不平行，对位置进行校正，设接收系统移动轨迹与发射长导线方向夹角为δ1，接收电压为U，位置校正后接收电压为Uδ1，则存在Uδ＝U*cosδ1。
9.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，当接收系统在城市道路进行连续探测时，对三分量接收线圈进行姿态校正有当接收系统在城市道路进行连续探测时，路面起伏会导致三分量接收线圈不与水平面平行，设接收线圈相对于水平面的横滚角为δ2，俯仰角为δ3，经过位置校正后接收电压为Uδ，则存在Uδ＝Uδ1*cosδ2*cosδ3。
10.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：
步骤701，根据需要的探测深度d，适当选择最小收发距离b、最大收发距离c、接地长导线的长度a，在城市周边地区选取合适的测试场地并铺设接地长导线；
步骤702，根据探测精度的要求，在可取的接收范围内划分测线的间距m、条数n，确定接收系统的移动轨迹及速度，其中间距m满足如下关系；
步骤703，将仪器连接好后，对发射系统、发射系统初始化，并将二者的GPS进行同步，用于发射系统在发射的间歇期间观测二次场；
步骤704，利用上位机设置发射系统的相关参数，包括发射频率f，发射电流大小I，发射方式，设置发射系统的相关参数，包括采样率s、行进速度v；
步骤705，启动发射系统，使接地长导线发射电流；
步骤706，拖曳车按照设定的移动方向沿某条测线由起点向终点行进，启动接收系统，开始采集并存储二次场信号；
步骤707，判断是否完成该条测线的采集，若是，进行步骤708，否则重复执行步骤706，判断依据为拖曳车是否到达指定测线终点；
步骤708，拖曳车沿下一条测线行进，发射系统继续采集并存储二次场信号；
步骤709，判断是否完成全部测线的采集，若是，进行步骤710，否则重复执行步骤709，判断依据为拖曳车是否不重复的沿n条测线完成行进；
步骤710，在工控机内对采集的数据进行位置校正和姿态校正，设接收电压为U，测线与发射长导线夹角为δ1，接收线圈相对于水平面的横滚角为δ2，俯仰角为δ3，经过所有校正后接收电压为Uδ，其中校正后电压Uδ满足如下关系：
Uδ＝U*cosδ1*cosδ2*cosδ3
数据完成校正，工作结束。
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