CN113759426B - 一种基于参考道的人工源电磁勘探方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于参考道的人工源电磁勘探方法及系统，测区内设有正常场观测点，在与其观测量垂直的方向上设有多个电流校正参考场观测点，其中，正常场观测点和电流校正参考场观测点，一个用于观测电场，另一个用于观测磁场；所述方法包括：获取发射电流及相应的正常场观测值、电流校正参考场观测值；计算各电流校正参考场观测点处的电流校正系数；基于各电流校正参考场观测点处的电流校正系数，插值得到整个测区范围内的电流校正系数；基于发射电流、正常场观测值和测区范围内的电流校正系数，计算测区内各测点的视电阻率。本发明通过额外增加一组参考磁道或者电道能够获得电流校正系数，从而提高电阻率计算的准确度。

Description

一种基于参考道的人工源电磁勘探方法及系统
技术领域
本发明属于电磁勘探技术领域，尤其涉及一种基于参考道的人工源电磁勘探方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
人工源电磁勘探方法因场源可控、信号类型已知及信噪比相对较高等特点，在能源、资源勘探、地质灾害及城市地质调查等领域得到了广泛的应用，如可控源音频大地电磁法(CSAMT)、广域电磁法(WFEM)等。
可控源音频电磁法在勘探区域的“远区”测量，其通过测量一组相互正交电场、磁场，利用卡尼亚电阻率公式计算不同频率对应的视电阻率值，并在此基础上进行反演获得测点正下方的地电结构，获得了广泛的应用。但近些年随着人类社会的不断发展，强人文噪声干扰普遍存在，已成为影响人工源电磁勘探效果的关键因素之一，强干扰噪声严重影响数据采集质量，降低数据解释的准确度和精度，尤其对需要观测磁场数据的方法，由于磁场更容易受到干扰，在强干扰地区几乎无法进行有效勘探，因此，可控源音频大地电磁法在强干扰地区往往很难获得高质量的数据，勘探效果欠佳。
广域电磁法近年来提出的一种新的电磁勘探方法，其通过人工接地场源建立谐变电磁场，向地下发送不同频率的交变电流，在广大的、不局限于传统“远区”的区域内，观测一个或多个电磁场分量，计算广域视电阻率，达到探测不同埋深地质目标体的一种频率域电磁测深方法，得到了广泛的应用，并且由于电场的采集相对方便，且相比磁场抗干扰能力强，所以在很多实际勘探中取得了很好的效果。但由于广域电阻率计算公式是基于均匀大地假设计算的，在实际勘探中，在地形特别复杂、各向异性较严重的地区，视电阻率曲线的趋势虽然不会改变，但其计算获得视电阻率可能会存在一定的偏差。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于参考道的人工源电磁勘探方法及系统，通过额外增加一组参考磁道或者电道能够获得电流校正系数，从而提高广域视电阻率计算的准确度。
为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
一种基于参考道的人工源电磁勘探方法，其场源采用长导线源方式发射电磁勘探信号，测区内设有正常场观测点，在与其观测量垂直的方向上设有多个电流校正参考场观测点，其中，正常场观测点和电流校正参考场观测点，一个用于观测电场，另一个用于观测磁场；所述方法包括：
获取发射电流及相应的正常场观测值、电流校正参考场观测值；
计算各电流校正参考场观测点处的电流校正系数；
基于各电流校正参考场观测点处的电流校正系数，插值得到整个测区范围内的电流校正系数；
基于发射电流、正常场观测值和测区范围内的电流校正系数，计算测区内各测点的视电阻率。
进一步地，正常场观测点观测电场时，所述正常场观测点的观测方向平行于场源走向；正常场观测点观测磁场时，所述正常场观测点的观测方向垂直于场源走向。
进一步地，获取不同频率的发射电流及相应的正常场观测值、电流校正参考场观测值，据此计算不同频域对应的测区内各测点的视电阻率，通过地球物理反演方法获得地下不同深度的电阻率特征。
进一步地，各磁场观测点处的电流校正系数计算方法为：
Figure BDA0003191867850000021
其中，k为电流校正系数，对应每一个频率会得到一个不同校正系数，Ex为该测点所观测电场分量，Hy为该测点所观测磁场分量，I为场源AB供电时对应不同频率实测电流大小，
Figure BDA0003191867850000031
为正常场观测点中心位置坐标与场源AB中心点坐标连线与场源AB轴向方向的夹角，dL为场源AB的长度，ω为角频率，μ为磁导率常数，r为收发距。
进一步地，正常场观测点观测电场时，测区内各测点的视电阻率计算方法为：
Figure BDA0003191867850000032
正常场观测点观测磁场时，测区内各测点的视电阻率计算方法为：
Figure BDA0003191867850000033
其中，kxy为测区内任意坐标为(x，y)测点的电流校正系数，其根据观测位置校正电流系数插值获得。
进一步地，测区边界位置均设有电流校正参考场观测点。
进一步地，针对电场观测点和磁场观测点，分别设置电场噪声参考装置和磁场噪声参考装置，辅助剔除电场观测信号和磁场观测信号的噪声。
进一步地，所述电场噪声参考装置包括一组电场噪声参考点，各电场噪声参考点按照测区内任意位置观测电场为零时的偏转角度布设。
进一步地，所述磁场噪声参考装置包括一组磁场噪声参考点，各磁场噪声参考点按照与测区内任意位置观测电场为零时偏转角度垂直的方向布设。
一个或多个实施例提供了一种基于参考道的人工源电磁勘探系统，包括：发射端、正常场观测点和多个电流校正参考场观测点，所述正常场观测点和电流校正参考场观测点，一个用于观测电场，另一个用于观测磁场；其中，发射端采用电性源发射；正常场观测点观测方向平行于测区内场源走向；所述多个电流校正参考场观测点设置于与接收端观测到的正常场分量垂直的方向上。
进一步地，针对电场观测点和磁场观测点，分别设置电场噪声参考装置和磁场噪声参考装置，辅助剔除电场观测信号和磁场观测信号的噪声。以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
本发明从人工源电磁法电磁场空间分布特征及噪声干扰特点出发，整合广域电磁法与可控源音频大地电磁法的优势，设计了一种人工源电磁勘探新方法及系统，通过额外增加一组电流校正装置获得电流校正系数，从而提高电阻率计算的准确度，克服了传统的广域电磁法在地形特别复杂、各向异性较严重的地区视电阻率计算存在偏差的问题。
针对强电磁干扰区、浅部小尺度异常体，以及复杂城市环境、大面积路面硬化的条件，分别提供了具体的勘探方法，前者将电场作为正常观测场(即E-Ex装置)，相应的以一系列正交的磁场观测点作为电流校正装置，后者将磁场作为正常观测值(即E-Hy装置)，相应的以一系列正交的电场观测点作为电流校正装置，使得在不同的应用场景下，均能够得到高精度的视电阻率，从而提高后续地球物理反演精度。
电场的观测难度低，受干扰小，适合大多数观测场景，尤其是强电磁干扰区、浅部小尺度异常体；而磁场观测不用电极，不需要接地，易于布设，因此更适合与路面硬化的复杂城市环境。
构建了一种基于多元参考道的电磁勘探系统，除了观测电场信号、用于校正电流的磁场信号的同时，还增加一组旋转后电场Emin、磁场Hmin观测，用来得到纯的电场噪声信号和磁场噪声信号，从而能够获取更加准确的Ex、Hy，以保证电流校正系数的准确性。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例一中基于多元参考道的人工源电磁勘探方法工作图；
图2为校正前电阻率通过E-Ex观测装置下同一测点基于两种不同电阻率计算公式对应视电阻率曲线图，其中，横轴为频率，纵轴电阻率；
图3为校正前电阻率通过E-Ex观测装置下广域电磁法视电阻率计算结果图；
图4为本发明实施例一中校正观测装置分布情况；
图5为本发明实施例一中电流校正系数插值后数据；
图6为本发明实施例一中校正后视电阻率；
图7为本发明实施例二中基于多元参考道的人工源电磁勘探方法工作图；
图8为校正前电阻率通过E-Hy观测装置下同一测点基于两种不同电阻率计算公式对应视电阻率曲线图，其中，横轴为频率，纵轴电阻率；
图9为校正前电阻率通过E-Hy观测装置下广域电磁法视电阻率计算结果图；
图10为本发明实施例二中校正观测装置分布情况；
图11为本发明实施例二中电流校正系数插值后数据；
图12为本发明实施例二中校正后视电阻率。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
为获得更高精度的电磁勘探，针对广域电磁法在实际勘探中存在的不足，本发明在广域电磁法勘探时，对接收端数据进行电流校正，以获得更加准确的视电阻率数值。并且针对强电磁干扰区、针对浅部小尺度异常体，以及城市复杂环境、大面积路面硬化情况下，分别给出了不同的实施方式。
实施例一
为了解决上述问题，本实施例公开了一种针对强电磁干扰区、针对浅部小尺度异常体的基于多元参考道的人工源电磁勘探方法，通过额外增加一组参考磁道获得电流校正系数，具体来说，通过一组正交的电场和磁场获得该测点的卡尼亚电阻率，通过发射电流-电场获得广域电磁法电阻率，利用两组公式则可以反算获得该测点位置的电流校正系数。
作为一种实现方式，采用电性源发射，在测区范围内以电场为主接收。具体地，场源采用长导线源方式发射电磁勘探信号。在保证一定分布密度的情况下，布设一系列的电流校正观测装置，即，在观测正常场(如电场分量Ex)的基础上，额外增加一组垂直于电场的磁场Hy装置。
需要指出的是，本实施例主要应用范围为可控源音频电磁法、广域电磁法等人工源电磁探测方法的“远区”，即在人工源电磁场的平面波区，其中，“远区”一般要求收发距要大于10倍探测深度。假设在野外实际工作中在某测点实际采集了电场Ex、磁场Hy及发射端不同频率对应的发射电流I，由于本实施例主要针对区域为人工源电磁勘探的“远区”，所以能够应用正交的Ex、Hy信号计算卡尼亚视电阻率，而如果利用发射电流I、接收电场Ex则可以直接计算广域电磁法视电阻率，图2为在我国中部平原地区同一测点不同电阻率计算结果对应曲线图，其中圆圈代表E-Ex观测方式下广域电磁法电阻率，三角代表利用Ex-Hy正交分量计算获得的卡尼亚电阻率，能够发现两种电阻率的变化形态整体一致，但是在数值上出现不小差异。广域电磁法视电阻率计算公式是基于均匀大地假设的计算的，当大地地形起伏较大、各向异性相对严重时，视电阻率在数值上可能存在一定偏差，而在“远区”，相比而言可控源音频大地电磁法中的卡尼亚电阻率计算公式在数值上会更加准确。进一步的，造成广域电磁法视电阻率是基于均匀大地推导，根据发射电流大小和相对位置关系计算得到的，但由于大地地下及地表不均匀体的存在，由场源产生电磁波在测点位置的能量分配情况与均匀大地情况下的分配情况并不一样，因此场源产生电磁波在测点位置的能量分配，需要一个校正系数，以获取准确的电场分量信息，进而获得准确的视电阻率数值，而体现到视电阻率计算公式中，该校正系数即为电流校正系数。
以下将以广域电磁法中的E-Ex勘探装置为例进行说明，即通过电性源发射信号，在接收端通过电极接收电场进行勘探，测区内平行于场源走向设有电场观测点，在与其观测到的电场分量垂直的方向上设有多个磁场观测点，工作方式如图1所示。所述勘探方法包括以下步骤：
步骤1：获取发射电流及相应的电场观测值、磁场观测值；
步骤2：计算各磁场观测点处的电流校正系数；
在均匀大地情况，电性人工源在“远区”电场与电阻率之间的近似公式如下，亦为广域电磁法在远区电阻率的近似计算公式：
Figure BDA0003191867850000071
其中Ex为平行于场源走向时所观测电场分量，I为场源AB供电时对应不同频率实测电流大小，ρ是所假设的均匀大地的电阻率，
Figure BDA0003191867850000072
为观测点中心位置坐标与场源AB中心点坐标连线与场源AB轴向方向的夹角，dL为场源AB的长度，r为收发距。
如对上述公式进行移项调整，得到电阻率计算公式，见公式2，则通过在野外观测电场、发送电流及发射-接收相对位置关系能够直接计算视电阻率，需要指出的是Ex为一系列不同频率对应的电场值，且由于本实施例中主要涉及场的幅值，此处Ex为正实数，因此视电阻率ρa为一系列不同频率对应的视电阻率值。
Figure BDA0003191867850000081
基于可控源音频大地电磁法的勘探理论，在勘探区域的“远区”，其视电阻率计算公式如式3所示，即为通常所指的卡尼亚电阻率。
Figure BDA0003191867850000082
其中，Ex为平行于场源走向时所观测电场分量，Hy为垂直于Ex的磁场分量，需要指出的是，本实施例中只涉及信号幅度计算，因此Ex、Hy均为正实数，ω为角频率，μ为磁导率常数。
实际上，如果同时采集电场Ex、磁场Hy及不同频率对应发射电流，综合公式(2)(3)电流校正系数公式如下式4所示
Figure BDA0003191867850000083
其中k为电流校正系数，对应每一个频率会得到一个不同校正系数，Ex为平行于场源走向时所观测电场分量，Hy为垂直于Ex的观测磁场分量，I为场源AB供电时对应不同频率实测电流大小，
Figure BDA0003191867850000084
为观测点中心位置坐标与场源AB中心点坐标连线与场源AB轴向方向的夹角，dL为场源AB的长度，ω为角频率，μ为磁导率常数。
基于上式(4)，能够获得每个校正观测装置布设位置对应电流校正系数。
步骤3：基于各磁场观测点处的电流校正系数，插值得到整个测区范围内的电流校正系数；
本实施例中，利用插值获得测区范围内任意位置的电流校正系数，利用插值后的电流校正系数kxy，其中kxy表征不同坐标对应的电流校正系数，同时每一频率对应一组校正系数。需要指出的是，在野外实际过程中为了增加校正系数插值的准确性，校正参考装置的分布要尽量均匀，同时在测区边界位置，如矩形测区的四个顶点，一般均要布设校正参考装置，以保证通过插值后整个测区内的校正系数的准确性。在此基础上，联合广域电磁法电阻率计算公式，获得测区范围内只测量电场分量测点对应校正后视电阻率数值及曲线，其中ρjz为校正后视电阻率计算公式。
Figure BDA0003191867850000091
其中，kxy为测区内任意坐标为(x，y)测点的电流校正系数，其根据观测位置校正电流系数插值获得，插值算法一般采用通用样条插值算法，即通过校正位置获得有限个电流校正系插值获得全局的电流校正系数kxy。假设场源位于(0,0)点，测区范围位于(-500,19500)至(500,20500)之间。在该测区范围内，基于E-Ex方式进行广域电磁法勘探，通过公式2计算这个区域范围1Hz所对应电阻率，计算结果如图3所示，即为校正前视电阻率。
获取不同频率的发射电流及相应的电场观测值、磁场观测值，根据上述方法步骤即可计算得到不同频域对应的测区内各测点的视电阻率，从而通过地球物理反演方法获得地下不同深度的电阻率特征。
图4、图5、图6分别为校正观测装置分布情况，插值后电流校正系数，校正后视电阻率。需要指出的是，为获得更加准确的校正系数，在校正观测装置布设上，应在测区边界位置，尤其在测区范围边界位置(如矩形观测区域的4个角)增加校正观测装置。
校正前电阻率通过E-Ex观测装置下广域电磁法电阻率计算公式获得，校正系数通过公式4获得，并通过插值获得整个测区范围内的电流校正系数，如图5所示，之后通过电流校正系数，利用公式(5)计算测区范围内的视电阻率情况，计算结果如图6所示，能够发现校正后电阻率与校正前电阻率存在较大不同。
为了获取更加准确的Ex、Hy，以保证电流校正系数的准确性，本实施例在观测正交电场Ex、磁场Hy的同时，还增加电场噪声观测装置和磁场噪声观测装置，具体为一组旋转后电场Emin(发明专利：ZL2020100329921)观测点和磁场Hmin(发明专利：ZL2020107132365)观测点。
所述电场噪声观测装置包括多个电场噪声参考点，根据电性源场源的位置、电性源场源的方向及观测点位置，计算在远区任意位置观测电场为0或近似为0时所对应偏转角度值，并按照此角度布设电极，然后利用该电极进行电场测量，得到来自纯噪声的电场数据。
所述磁场噪声观测装置包括多个磁场噪声参考点，利用电性源场源位置、方向及观测点位置，根据可控源远区电磁场的近似方程，获取使得噪声观测点处人工场源电场分量为零时的方位角，然后根据远区电场和磁场正交的性质，得到磁场分量为0或近似为0的观测方位角，按照此角度布设磁棒，得到纯噪声磁场信号。
上述电场噪声观测装置和磁场噪声观测装置在实际应用场景中，可根据信号干扰强弱、施工难度等因素考虑是否布设以及布设的数量。
如图1所示，即在该位置一共观测4个电磁场分量，分别为两组正交的电场和磁场，其中第一组为所观测电场Ex、Hy；第二组为所观测电场Emin、Hmin，其所起作用为去设法去除观测信号Ex、Hy中的噪声，该测量方式中Hy、Emin、Hmin为Ex的参考道。
实施例二
在实施例一提供的方法基础上，本实施例提供了一种基于参考道的人工源电磁勘探系统，包括：发射端、电场观测点和电流校正观测装置；其中，发射端采用电性源发射；电场观测点观测方向平行于测区内场源走向；所述电流校正观测装置包括多个磁场观测点，设置于与接收端观测到的电场分量垂直的方向上。
为了获得更精确的电场和磁场观测值，本实施例中，针对电场观测点和磁场观测点，分别设置电场噪声参考装置和磁场噪声参考装置，辅助剔除电场观测信号和磁场观测信号的噪声。
基于上述勘探系统的勘探方法，具体参见实施例一相应内容。
实施例三
为了解决上述问题，本实施例公开了一种针对城市复杂环境、大量硬化路面的基于多元参考道的人工源电磁勘探方法。在城市环境下，某些地区地表电阻率率往往差异大，如果采用电场测量对地下进行勘探，会受到电磁静态效应的影响，将为后续地球物理反演解释带来影响。因此，本实施例提出在城市复杂环境、硬化面积较大情况下，尤其在地表电阻率差异较大地区，通过线圈或者磁棒测量磁场进行人工源电磁勘探，而磁场并不存在静态效应的出现，能够有效避免地表不均匀体对测量数据的影响。同时，由于城市范围内存在大量硬化路面，在很多区域无法正常布设测量电极，因此用非接触式的磁棒或者线圈将有助于采集到良好的观测数据。
作为一种实现方式，其采用电性源发射，在测区范围内以磁场为主接收。在保证一定分布密度的情况下，布设一系列的电流校正观测装置，即，在观测正常场(如磁场分量Hy)的基础上，额外增加一组垂直于磁场的电场Ex装置。
需要指出的是，本实施例主要应用范围为可控源音频电磁法、广域电磁法等人工源电磁探测方法的“远区”，即在人工源电磁场的平面波区，其中，“远区”一般要求收发距要大于10倍探测深度。假设在野外实际工作中在某测点实际采集了磁场Hy、电场Ex及发射端不同频率对应的发射电流I，由于本实施例主要针对区域为人工源电磁勘探的“远区”，所以能够应用正交的Ex、Hy信号计算卡尼亚视电阻率，而如果利用发射电流I、接收磁场Hy则可以直接计算广域电磁法视电阻率，图8为在我国中部平原地区同一测点不同电阻率计算结果对应曲线图，其中圆圈代表E-Hy观测方式下广域电磁法电阻率，三角代表利用Ex-Hy正交分量计算获得的卡尼亚电阻率，能够发现两种电阻率的变化形态整体一致，但是在数值上出现不小差异。广域电磁法视电阻率计算公式是基于均匀大地假设的计算的，当大地地形起伏较大、各向异性相对严重时，视电阻率在数值上可能存在一定偏差，而在“远区”，相比而言可控源音频大地电磁法中的卡尼亚电阻率计算公式在数值上会更加准确。进一步的，造成广域电磁法视电阻率是基于均匀大地推导，根据发射电流大小和相对位置关系计算得到的，但由于大地地下及地表不均匀体的存在，由场源产生电磁波在测点位置的能量分配情况与均匀大地情况下的分配情况并不一样，因此场源产生电磁波在测点位置的能量分配，需要一个校正系数，以获取准确的电场分量信息，进而获得准确的视电阻率数值，而体现到视电阻率计算公式中，该校正系数即为电流校正系数。
以下将以广域电磁法中的E-Hy勘探装置为例进行说明，即通过电性源发射信号，在接收端通过磁棒或者线圈接收磁场进行勘探，测区内垂直于场源走向设有磁场观测点，在与其观测到的磁场分量垂直的方向上设有多个电场观测点，工作方式如图7所示。所述勘探方法包括以下步骤：
步骤1：获取发射电流及相应的电场观测值、磁场观测值；
步骤2：计算各磁场观测点处的电流校正系数；
在均匀大地情况，电性人工源在“远区”电场与电阻率之间的近似公式如下，亦为广域电磁法在远区电阻率的近似计算公式：
Figure BDA0003191867850000121
其中，Hy为垂直于场源走向时所观测电场分量，I为场源AB供电时对应不同频率实测电流大小，ρ是所假设的均匀大地的电阻率，
Figure BDA0003191867850000122
为观测点中心位置坐标与场源AB中心点坐标连线与场源AB轴向方向的夹角，dL为场源AB的长度，r为收发距。
如对上述公式进行移项调整，得到电阻率计算公式，见公式2，则通过在野外观测磁场、发送电流及发射-接收相对位置关系能够直接计算视电阻率，需要指出的是Hy为一系列不同频率对应的磁场值，且由于本发明主要涉及场的幅值，此处Hy为正实数，因此视电阻率ρa为一系列不同频率对应的视电阻率值。
Figure BDA0003191867850000131
基于可控源音频大地电磁法的勘探理论，在勘探区域的“远区”，其视电阻率计算公式如式3所示，即为通常所指的卡尼亚电阻率。
Figure BDA0003191867850000132
其中，Hy为垂直于场源走向时所观测电场分量，Ex为垂直于Hy的磁场分量，需要指出的是，本发明只涉及信号幅度计算，因此Ex、Hy均为正实数，ω为角频率，μ为磁导率常数。
实际上，如果同时采集电场Ex、磁场Hy及不同频率对应发射电流，综合公式(2)(3)电流校正系数公式如下式4所示
Figure BDA0003191867850000133
其中k为电流校正系数，对应每一个频率会得到一个不同校正系数，Hy为垂直于场源走向时所观测磁场分量，Ex为垂直于Hy的观测电场分量，I为场源AB供电时对应不同频率实测电流大小，
Figure BDA0003191867850000134
为观测点中心位置坐标与场源AB中心点坐标连线与场源AB轴向方向的夹角，dL为场源AB的长度，ω为角频率，μ为磁导率常数。
基于上式(4)，能够获得每个校正观测装置布设位置对应电流校正系数，利用插值获得测区范围内任意位置的电流校正系数，利用插值后的电流校正系数kxy，其中kxy表征不同坐标下对应的电流校正系数，同时每一频率对应一组校正系数。在此基础上，联合广域电磁法电阻率计算公式，获得测区范围内只测量电场分量测点对应校正后视电阻率数值及曲线。
Figure BDA0003191867850000141
假设场源位于(0,0)点，测区范围位于(-500,19500)至(500,20500)之间。在该测区范围内，基于E-Hy方式进行广域电磁法勘探，通过公式2计算这个区域范围1Hz所对应电阻率，计算结果如图9所示，即为校正前视电阻率。
图10、图11、图12分别为校正观测装置分布情况，插值后电流校正系数，校正后视电阻率。需要指出的是，为获得更加准确的校正系数，在校正观测装置布设上，应在测区边界位置，尤其在测区范围边界位置(如矩形观测区域的4个角)增加校正观测装置。
校正前电阻率通过E-Hy观测装置下广域电磁法电阻率计算公式获得，校正系数通过公式4获得，并通过插值获得整个测区范围内的电流校正系数，如图11所示，之后通过电流校正系数，利用公式(5)计算测区范围内的视电阻率情况，计算结果如图12所示，能够发现校正后电阻率与校正前电阻率存在较大不同。
为了获取更加准确的Ex、Hy，以保证电流校正系数的准确性，本实施例在观测正交电场Ex、磁场Hy的同时，在上述校正观测位置，额外增加一组旋转后电场Emin作为参考道(发明专利：ZL2020100329921)，其通过在观测点按照一定角旋转，使其只观测噪声，而几乎不接收来自场源的信号，进而辅助剔除Ex中的噪声；增加磁场Hmin参考道观测，增加一组磁场噪声参考装置Hmin，其通过旋转测量角度使其只采集噪声信号，而不采集来自场源的信号，磁场Hmin方位垂直于电场Emin所测磁场分量。如图7所示，即在该位置一共观测4个电磁场分量，分别为两组正交的电场和磁场，其中第一组为所观测电场Ex、Hy；第二组为所观测电场Emin、Hmin，其所起作用为去设法去除观测信号Ex、Hy中的噪声，该测量方式中Ex、Emin、Hmin为Hy的参考道。
实施例四
在实施例一提供的方法基础上，本实施例提供了一种基于参考道的人工源电磁勘探系统，包括：发射端、磁场观测点和电流校正观测装置；其中，发射端采用电性源发射；电场观测点观测方向平行于测区内场源走向；所述电流校正观测装置包括多个电场观测点，设置于与接收端观测到的磁场分量垂直的方向上。
为了获得更精确的电场和磁场观测值，本实施例中，针对电场观测点和磁场观测点，分别设置电场噪声参考装置和磁场噪声参考装置，辅助剔除电场观测信号和磁场观测信号的噪声。
基于上述勘探系统的勘探方法，具体参见实施例三相应内容。
以上一个或多个实施例通过额外增加一组参考磁道能够获得电流校正系数，从而提高电阻率计算的准确度，克服了传统的广域电磁法在地形特别复杂、各向异性较严重的地区视电阻率计算存在偏差的问题。此外，通过额外设置电场噪声参考装置和磁场噪声参考装置，保证了电场和磁场信号观测的精确度，从而得到了包括电流校正参考、电场噪声参考和磁场噪声参考的多元参考道的电磁勘探系统。
本领域技术人员应该明白，上述本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算机装置来实现，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种基于参考道的人工源电磁勘探方法，其特征在于，测区内设有正常场观测点，在与其观测量垂直的方向上设有多个电流校正参考场观测点，其中，正常场观测点和电流校正参考场观测点，一个用于观测电场，另一个用于观测磁场；所述方法包括：
获取发射电流及相应的正常场观测值、电流校正参考场观测值；
计算各电流校正参考场观测点处的电流校正系数；电流校正参考场观测点处的电流校正系数计算方法为：
Figure FDA0003768523330000011
其中，k为电流校正系数，对应每一个频率会得到一个不同校正系数，Ex为所观测电场分量，Hy为所观测磁场分量，I为场源AB供电时对应不同频率实测电流大小，
Figure FDA0003768523330000012
为正常场观测点中心位置坐标与场源AB中心点坐标连线与场源AB轴向方向的夹角，dL为场源AB的长度，ω为角频率，μ为磁导率常数，r为收发距；
基于各电流校正参考场观测点处的电流校正系数，插值得到整个测区范围内不同位置的电流校正系数；
基于发射电流、正常场观测值和测区范围内的电流校正系数，计算测区内各测点的视电阻率。
2.如权利要求1所述的一种基于参考道的人工源电磁勘探方法，其特征在于，正常场观测点观测电场时，所述正常场观测点的观测方向平行于场源走向；正常场观测点观测磁场时，所述正常场观测点的观测方向垂直于场源走向。
3.如权利要求1所述的一种基于参考道的人工源电磁勘探方法，其特征在于，获取不同频率的发射电流及相应的正常场观测值、电流校正参考场观测值，据此计算不同频率对应的测区内各测点的视电阻率，进而通过地球物理反演方法获得地下不同深度的电阻率特征。
4.如权利要求3所述的一种基于参考道的人工源电磁勘探方法，其特征在于，正常场观测点观测电场时，测区内各测点的视电阻率计算方法为：
Figure FDA0003768523330000021
正常场观测点观测磁场时，测区内各测点的视电阻率计算方法为：
Figure FDA0003768523330000022
其中，kxy为测区内任意坐标为(x，y)测点的电流校正系数，其根据观测位置校正电流系数插值获得。
5.如权利要求1所述的一种基于参考道的人工源电磁勘探方法，其特征在于，针对电场观测点和磁场观测点，分别设置电场噪声参考装置和磁场噪声参考装置，辅助剔除电场观测信号和磁场观测信号的噪声。
6.如权利要求5所述的一种基于参考道的人工源电磁勘探方法，其特征在于，所述电场噪声参考装置包括一组电场噪声参考点，各电场噪声参考点按照测区内任意位置观测电场为零时的偏转角度布设。
7.如权利要求5所述的一种基于参考道的人工源电磁勘探方法，其特征在于，所述磁场噪声参考装置包括一组磁场噪声参考点，各磁场噪声参考点按照与测区内任意位置观测电场为零时偏转角度垂直的方向布设。
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