CN116629219A - 一种高分辨率物探剖面图表格涂色成像分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及地球物理勘探领域，公开一种高分辨率物探剖面图表格涂色成像分析方法。将勘探数据导入到表格式剖面图后，按照物探测值范围均匀划分区间、并配以不同的颜色，将每一种颜色再由浅到深分成若干色调来表示测值所在该区间段内的相对大小，在无须人工干预、不使用一维或二维反演的情况下自动成像，生成以各种颜色和色调显示单元格组成的高分辨率测线剖面图。在生成剖面图上可设置屏蔽列和行及恢复、压缩放大分析、按照测值分段显示单元格色块过滤成像、单双孤点过滤、高程调整、显示任意点测深测值的柱形图或折线图、显示任意深度层测值的柱形图或折线图、导出表格数据等功能，以实现对勘探成果的多视角展现和客观真实分析。

Description

一种高分辨率物探剖面图表格涂色成像分析方法
技术领域
本发明属于地球物理勘探领域，具体涉及一种高分辨率物探剖面图表格涂色成像分析方法。
背景技术
地球物理勘探方法包括直流电法、磁法、电磁法、地震法、遥感等，一般在一条线上由几个点以上组成一个剖面的，在对勘探数据分析时都会通过不同的反演软件生成一个二维的综合解释推断剖面图。目前在地质勘查中用于对勘探数据分析绘制综合解释推断剖面图的常用反演软件有ARCGIS、MAPGIS、AutoCAD、SURFER等，也有一些模仿或嵌套该类绘图方法自己编制的剖面图制图软件。这些反演软件在规模大小、功能繁简、成图质量等方面各不相同，但对勘探数据的处理方法、生成剖面图的形式和形态等却基本雷同。
根据大地电磁法技术规程要求，需要由分析人员平凭借各自的技术水平和经验积累、对每个测点的测深数据及其形成的测深曲线进行评价，找出有错的数据进行删除、调整、平滑处理，然后再在对于地质定性解释基础上、借助于各种反演软件对于处理过的勘探数据进行定量解释，生成综合解释推断剖面图、描述地下电性空间分布。其它物探方法技术规程对于根据勘探线路测点数据生成综合解释推断剖面图做法基本相同，虽然都没有限定运用什么反演软件进行分析，但要求定量解释要尽可能利用测区实测的物性参数、已有地质勘探控制的地下地质情况及其他物探资料作为约束条件和先验控制信息，并利用定性解释的分析结论或认识建立反演初始模型，以减少定量反演的多解性。也正因为如此，在分析过程中多处需要人工设定干预，导致同样的勘探数据会因分析人员不同而形成的综合解释推断剖面图各不相同。
无论是正演和反演都是地球物理方法对勘探数据的解释推演方法，正演是通过给定初始模型及边界条件求解理论场值，相当于是把测值结果硬塞在一个想象中应该是的模型里；反演则是由观测场值的大小及分布反向推导建立新的介质模型，相当于是把测值结果堆在一起后进行想像和演绎，通过人工删减和数学手段填充修理形成一个新的模型。通常应用不同物体方法勘探之后需要生成综合解释推断剖面图时，大多数是对观测数据进行反演处理完成的，其反演过程中的问题往往是反演成果多解性的根源：(1)根据需要在反演生成二维剖面图前要对测点数据进行处理，分析人员对勘探区地质条件的认识不同、选用处理方法不同，得到的待反演数据差异较大，即使是反演时应用同一软件处理得到的结果亦不同；(2)因一般勘探剖面的测点间距较大、测深分层数据较少，需要运用一些差值计算等方法生成新的数据以求加密，可能会将一些地质异常信息模糊化或被处理掉；(3)选用不同反演软件以及设定的约束条件不同，反演后生成的剖面图形态可能会有较大的差异；(4)分析人员各自的想像模式各异、假设的反演初始模型不同，即使是使用同一个反演软件，反演出来的成果也会存在很大的差异。
现有可用于地质勘探数据分析的反演软件，多是在原来用于绘制地图的软件基础上增加一些功能改成的，而增加的那些功能也多是根据常用物探方法采集数据的特点来设置的，用来描绘地下复杂的地质构造形态和特征会存在一定的局限性：(1)常用物探仪器在一个剖面上的测点有限、点间距过大，而点测深分层较少、纵向分辨率过低，多存在采集数据量少、因地质差异大导致关联性小的问题，反演软件的功能设计一般都将重点放在如何修补和增加数据上，这种以少猜多、人为判定真假的反演模式很难确保所形成剖面图成果的真实性；(2)勘探的目的是要真实描绘地下复杂的地质构造、找出物性异常，通常垂直于断裂构造观察到的低测值含水裂隙、高测值矿脉都是以较大倾角呈线状连续下斜显现，而平行于断裂构造观察到的低测值含水裂隙、高测值矿脉则是呈层线状平缓分布，现有反演软件则是将多在同一测值范围的测深点位连接成片，剔除中间少量异常点，在剖面图上显示出大片同色区块来显示该区片的介质物性，不能够反映地下层状介质线性显现的真实分布形态；(3)应用大地电磁法勘探的点间距一般为50-100米，而测深采集数据的层间隔一般为30-50米，若一条勘探线路长度1500米、测点为30个，测深2000米的频点数(深度层)为60个，一个剖面图仅由1800个数据组成；若是点间距为5米、测点为300个，测深2000米的频点数(深度层)为400个，一个剖面图的数据量增至12000个，一般反演软件的设计缺乏大数据分析功能、很难满足高分辨率数据分析之需要；(4)地质勘探工作具有较强的目的性，一般物探方法都是通过地下介质的物性异常反应来找到可能的目标物，大部分物探方法中水的物性反应是低值异常、矿脉的物性反应是高值异常，若是在横向和纵向分辨率较低的情况下，中间只有一两个点为低值(水)或高值(矿脉)，因与周围存在明显的差异，很可能被分析人员当作跳点被删除掉或平滑掉了，这种通过人工判断修补删改、或是通过各种数学公式进行反演的方法，所形成的剖面图往往掺杂了许多主观想像而偏离了客观真实。
鉴于目前地质勘探数据分析软件存在的缺陷和问题，本发明要实现的是能够满足以下几个条件新的剖面图成像分析方法：一是不需要人的想像和演绎建立介质模型进行反演生成剖面图，而是通过提高测点的密度(横向分辨率)和缩小测深的层间距(纵向分辨率)，完全依靠原始的采集数据来真实全面地反映采自地下各层介质对电磁波的物性反应信息；二是尽可能不掺入任何的人为干预因素，不通过人工删减和数学手段对采集数据进行填充修补处理，确保剖面图反映的是勘探成果的唯一解；三是符合地下地质构成特点、能够清晰描绘地质构造和介质层状分布形态，在剖面图上不是以大片同色模糊描绘地质构造、而是以颜色分明的线条反映地质异常；四是增设的一些分析功能只能让使用者对采集数据从不同视角、不同考察标的成图进行分析，但不可能掺杂个人主观意志修改数据来改变成图的形态。
发明内容
本发明公开一种高分辨率物探剖面图表格式涂色成像分析方法，目的在于提供一种适用于物探采集数据量大、要求分辨率的勘探结果，在无须人工干预、不使用一维或二维反演的情况下自动成像，在不修改原始数据的前提下绘制多视角观察地下介质物性真实构成及其空间分布状态的剖面图。
一种高分辨率物探剖面图表格式涂色成像分析方法，其特征在于，实现本发明的技术方案包括：
选择一个数据库软件或表格软件作为基础软件，建立勘探项目的表格式剖面图，图表的第一行显示的数据分类项目为勘探剖面的测点序号，图表的第一列显示的数据分类项目为勘探剖面上每个点测深分层数据对应的地质深度，每一个单元格内为行列号标示的测点(列)下对应地质深度(行)的测值，建表时将勘探项目剖面上的测点数据依次导入每个单元格内；要求所选数据库软件或表格软件的最大列数超过1000列、最大行数超过10000行，图表的列数(测点)和行数(深度层)越多、图像就越清晰，只有通过高密度测点和深度分层的大数据堆砌，才能实现对地下介质构成的高分辨率、高清晰度的成像技术。
在权利要求1所建立表格式剖面图数据图表的基础上，按照物探方法对各种介质的物性反应测值范围均匀划分区间，配以不同的颜色来代表所在区间段，而将每一种颜色再由浅到深分成若干色调来表示测值所在该区间段内的相对大小，具体可以根据需要和习惯任意划分区间段并配以不同的颜色、确定每一区间段设定色调的数量，生成由各种颜色和色调显示单元格组成的高分辨率测线剖面图。
在权利要求1和2所建立表格涂色成像剖面图的基础上，设置屏蔽列及恢复、屏蔽行及恢复功能；当某一测点受到电磁干扰或其它干扰时，其采集的测深数据会整体明显高于两侧测点的测深数据，在剖面图上该测点整列数值和颜色会显示出与两侧测点存在明显的差别，为不影响剖面图整体观察分析效果，可选择将该测点整列屏蔽不予显示，也可点击恢复列键后重新显示；当某一频点(尤其是50Hz倍频)受到电磁干扰或其它干扰时，在干扰范围内其对应深度行的测深数据会整体明显高于其它未受干扰深度行的测值，在剖面图上干扰范围内测点的深度行测值和颜色会显示出与上下未受干扰频点存在明显的差别，为不影响剖面图整体观察分析效果，可选择将该频点对应深度行整行屏蔽掉不予显示，也可点击恢复行键后重新显示。
在权利要求1和2所建立表格涂色成像剖面图的基础上，设置压缩放大分析功能；通过调整行宽和列宽，可将剖面图按照同一比例显示地面长度和地下深度、并压缩成利于观察分析的任意图幅，亦可将剖面图放大成利于详细观察的较大图幅、锁定局部区块查看异常分布及其单元格测值。
在权利要求1和2所建立表格涂色成像剖面图的基础上，设置按照测值分段显示单元格色块的过滤成像功能；可以任意选择多个测值区段的起始值和终止值，将未在选择范围内测值单元格的色块过滤掉，在剖面图上仅显示在所选择多个测值范围内的单元格色块，有目的的显现与勘探目标介质相关的物性反应测值范围的分布形态，有助于观察物性反应异常所在区域、构造特征等。
在权利要求1和2所建立表格涂色成像剖面图的基础上，经过权利要求5按照测值分段显示单元格色块过滤成像形成剖面图后，可使用设置的单孤点过滤和双孤点过滤功能，将在剖面图上保留下来的单元格色块再次过滤，以去除杂点、利于显现主体构造和异常区域；应用单孤点过滤功能，可以去除掉那些仅有1个带色的单元格、其周围直接相连的都是已经过滤掉色块的单孤点色块；应用双孤点过滤功能，可以去除掉那些仅有2个相连的带色单元格、其周围直接相连的都是已经过滤掉色块的双孤点色块。
在权利要求1和2所建立表格涂色成像剖面图的基础上，设置高程调整功能；在勘探线剖面高程起伏较大时，可以将每个测点地面的高程值通过软件自动导入、或通过手工输入，选择其中高程最高的测点从第一行开始向下排列，其它按照每个测点所在地面的实际高程值找到剖面图上显示对应高程(深度)所在位置开始依序向下重新排列，生成以采集数据所在地面高程位置开始向下排列、按照实际地形调整高程后显示的剖面图。
在权利要求1和2所建立表格涂色成像剖面图的基础上，可任选一个测点(一列)数据形成显示点测深成果的柱形图或折线图；在柱形图中以水平轴为深度层序列、垂直轴显示测值，以每一深度层测值为柱形高度、并涂以相应颜色和色调组成该测点的点测深彩色柱形图；在折线图中以水平轴为深度层序列、垂直轴显示测值，先将每一深度层的测值点标在图上、再以线相连形成该测点的点测深折线图。
在权利要求1和2所建立表格涂色成像剖面图的基础上，可任选一个深度层(一行)各测点的数据形成显示某一深度层测值的柱形图或折线图；在柱形图中以水平轴为测点序列、垂直轴显示测值，以每一测点在该层的测值为柱形高度、并涂以相应颜色及色调组成各测点在该深度层的彩色柱形图；在折线图中以水平轴为测点序列、垂直轴显示测值，先将每一测点的测值点都标在图上，再以线相连后形成各测点在该深度层的折线图。
在权利要求1和2所建立表格涂色成像剖面图的基础上，设置导出表格数据功能，可选择导出带色块和数据的Excel表格，亦可选择生成按照各种反演软件导入数据要求排列的数据文件。
附图说明
图1为压缩过滤后的表格涂色成像剖面图
图2为显示单元格测值的表格涂色成像剖面图
具体实施方式
本发明公开一种高分辨率物探剖面图表格式涂色成像分析方法，目的在于提供一种适用于物探采集数据量大、要求分辨率的勘探结果，在无须人工干预、不使用一维或二维反演的情况下自动成像，在不修改原始数据的前提下绘制多视角观察地下介质物性真实构成及其空间分布状态的剖面图。以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施，本实施例只是其中的一种。
本实施例公开一种高分辨率剖面图表格涂色成像分析方法，并选定其中一种组合方式为例说明具体实施方法，包括：
选择一个数据库软件或表格软件作为基础软件，建立勘探项目的表格式剖面图，图表的第一行显示的数据分类项目为勘探剖面的测点序号，图表的第一列显示的数据分类项目为勘探剖面上每个点测深分层数据对应的地质深度，每一个单元格内为行列号标示的测点(列)下对应地质深度(行)的测值，建表时将勘探项目剖面上的测点数据依次导入到每个单元格内。具体要求所选数据库软件或表格软件的最大列数超过1000列、最大行数超过10000行，图表的列数(测点)和行数(深度层)越多、图像就越清晰，只有通过高密度测点和深度分层的大数据堆砌，才能实现对地下介质构成的高分辨率、高清晰度的成像技术。
在权利要求1所建立表格式剖面图数据图表的基础上，按照物探方法对各种介质的物性反应测值范围均匀划分区间，配以不同的颜色来代表所在区间段，而将每一种颜色再由浅到深分成若干色调来表示测值所在该区间段内的相对大小，具体可以根据需要和习惯任意划分区间段并配以不同的颜色、确定每一区间段设定色调的数量，生成由各种颜色及色调显示单元格组成的高分辨率测线剖面图。根据地质勘探成果成图惯例，本实施例根据选定物探方法的物性反应数值范围均匀划分为4个区间，从低到高配以蓝、绿、黄、红四色来代表所在区间段，并将每一种颜色再由浅到深分成10种色调来表示测值所在该区间段内的相对大小，以此来根据剖面图表中每个单元格的测值大小选择相应的颜色及色调进行涂色，生成以各种颜色及色调显示单元格组成的高分辨率测线剖面图。
在权利要求1和2所建立表格涂色成像剖面图的基础上，设置屏蔽列及恢复、屏蔽行及恢复功能。当某一测点受到电磁干扰或其它干扰时，其采集的测深数据会整体明显高于两侧测点的测深数据，在剖面图上该测点整列数值和颜色会显示出与两侧测点存在明显的差别，为不影响剖面图整体观察分析效果，可选择将该测点整列屏蔽不予显示，也可点击恢复列键后重新显示；在测点密度较大的情况下，在剖面图上删去几个干扰测点列，基本上不会影响观察地质构造的连续性。当某一频点(尤其是50Hz倍频)受到电磁干扰或其它干扰时，在干扰范围内其对应深度行的测深数据会整体明显高于其它未受干扰深度行的测值，在剖面图上干扰范围内测点的深度行测值和颜色会显示出与上下未受干扰频点存在明显的差别，为不影响剖面图整体观察分析效果，可选择将该频点对应深度行整行屏蔽掉不予显示，也可点击恢复行键后重新显示；在深度分层密度较大的情况下，在剖面图上删去几行干扰频点深度行，基本上不会影响观察地质构造的连续性。
在权利要求1和2所建立表格涂色成像剖面图的基础上，设置压缩放大分析功能。通过调整行宽和列宽，可将剖面图按照同一比例显示地面长度和地下深度，并压缩成利于观察分析的任意图幅；亦可将剖面图放大成利于详细观察的任意较大图幅，锁定局部区块查看异常分布及其单元格测值。
在权利要求1和2所建立表格涂色成像剖面图的基础上，设置按照测值分段显示单元格色块的过滤成像功能。可以任意选择多个测值区段的起始值和终止值，将未在选择范围内测值单元格的色块过滤掉，在剖面图上仅显示在所选择多个测值范围内的单元格色块，有目的的显现与勘探目标介质相关的物性反应测值范围的分布形态，有助于观察物性反应异常所在区域、构造特征等。本实施例设置了2个区段可供选择保留设定测值范围内的单元格色块，一般可以设定低值异常区段和高值异常区段，用其保留高低异常区间测值色块形成的剖面图来找出异常区域或构造。
在权利要求1和2所建立表格涂色成像剖面图的基础上，经过权利要求5按照测值分段显示单元格色块过滤成像形成剖面图后，可使用设置的单孤点过滤和双孤点过滤功能，将在剖面图上保留下来的单元格色块再次过滤，以去除杂点、利于显现主体构造和异常区域。应用单孤点过滤功能，可以去除掉那些仅有1个带色的单元格、其周围直接相连的都是已经过滤掉色块的单孤点色块；应用双孤点过滤功能，可以去除掉那些仅有2个相连的带色单元格、其周围直接相连的都是已经过滤掉色块的双孤点色块。
在权利要求1和2所建立表格涂色成像剖面图的基础上，设置高程调整功能；在勘探线剖面高程起伏较大时，可以将每个测点地面的高程值通过软件自动导入、或通过手工输入，选择其中高程最高的测点从第一行开始向下排列，其它按照每个测点所在地面的实际高程值找到剖面图上显示对应高程(深度)所在位置开始依序向下重新排列，生成以采集数据所在地面高程位置开始向下排列、按照实际地形调整高程后显示的剖面图。
在权利要求1和2所建立表格涂色成像剖面图的基础上，可任选一个测点(一列)数据形成显示点测深成果的柱形图或折线图；在柱形图中以水平轴为深度层序列、垂直轴显示测值，以每一深度层测值为柱形高度、并涂以相应颜色和色调组成该测点的点测深彩色柱形图；在折线图中以水平轴为深度层序列、垂直轴显示测值，先将每一深度层的测值点标在图上、再以线相连形成该测点的点测深折线图。
在权利要求1和2所建立表格涂色成像剖面图的基础上，可任选一个深度层(一行)各测点的数据形成显示某一深度层测值的柱形图或折线图；在柱形图中以水平轴为测点序列、垂直轴显示测值，以每一测点在该层的测值为柱形高度、并涂以相应颜色及色调组成各测点在该深度层的彩色柱形图；在折线图中以水平轴为测点序列、垂直轴显示测值，先将每一测点的测值点都标在图上，再以线相连后形成各测点在该深度层的折线图。
在权利要求1和2所建立表格涂色成像剖面图的基础上，设置导出表格数据功能，可选择导出带色块和数据的Excel表格，亦可选择生成按照各种反演软件导入数据要求排列的数据文件。
以上所述仅为本发明的优选实施例之一，并不用于限制本发明，对于地球物理勘探领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。任何与本发明的方法思路、构建框架及成图模式等相同的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种高分辨率物探剖面图表格式涂色成像分析方法，其特征在于：
选择一个数据库软件或表格软件作为基础软件，建立勘探项目的表格式剖面图，图表的第一行显示的数据分类项目为勘探剖面的测点序号，图表的第一列显示的数据分类项目为勘探剖面上每个点测深分层数据对应的地质深度，每一个单元格内为行列号标示的测点(列)下对应地质深度(行)的测值，建表时将勘探项目剖面上的测点数据依次导入到每个单元格内。
2.在权利要求1所建立表格式剖面图数据图表的基础上，按照物探方法对各种介质的物性反应测值范围均匀划分区间，配以不同的颜色来代表所在区间段，而将每一种颜色再由浅到深分成若干色调来表示测值所在该区间段内的相对大小，具体可以根据需要和习惯任意划分区间段并配以不同的颜色、确定每一区间段设定色调的数量，生成由各种颜色和色调显示单元格组成的高分辨率测线剖面图。
3.在权利要求1和2所建立表格涂色成像剖面图的基础上，设置屏蔽列及恢复、屏蔽行及恢复功能；当某一测点受到电磁干扰或其它干扰时，其采集的测深数据会整体明显高于两侧测点的测深数据，在剖面图上该测点整列数值和颜色会显示出与两侧测点存在明显的差别，为不影响剖面图整体观察分析效果，可选择将该测点整列屏蔽不予显示，也可点击恢复列键后重新显示；当某一频点(尤其是50Hz倍频)受到电磁干扰或其它干扰时，在干扰范围内其对应深度行的测深数据会整体明显高于其它未受干扰深度行的测值，在剖面图上干扰范围内测点的深度行测值和颜色会显示出与上下未受干扰频点存在明显的差别，为不影响剖面图整体观察分析效果，可选择将该频点对应深度行整行屏蔽掉不予显示，也可点击恢复行键后重新显示。
4.在权利要求1和2所建立表格涂色成像剖面图的基础上，设置压缩放大分析功能；通过调整行宽和列宽，可将剖面图按照同一比例显示地面长度和地下深度、并压缩成利于观察分析的任意图幅，亦可将剖面图放大成利于详细观察的较大图幅、锁定局部区块查看异常分布及其单元格测值。
5.在权利要求1和2所建立表格涂色成像剖面图的基础上，设置按照测值分段显示单元格色块的过滤成像功能；可以任意选择多个测值区段的起始值和终止值，将未在选择范围内测值单元格的色块过滤掉，在剖面图上仅显示在所选择多个测值范围内的单元格色块，有目的的显现与勘探目标介质相关的物性反应测值范围的分布形态，有助于观察物性反应异常所在区域、构造特征等。
6.在权利要求1和2所建立表格涂色成像剖面图的基础上，经过权利要求5按照测值分段显示单元格色块过滤成像形成剖面图后，可使用设置的单孤点过滤和双孤点过滤功能，将在剖面图上保留下来的单元格色块再次过滤，以去除杂点、利于显现主体构造和异常区域。应用单孤点过滤功能，可以去除掉那些仅有1个带色的单元格、其周围直接相连的都是已经过滤掉色块的单孤点色块；应用双孤点过滤功能，可以去除掉那些仅有2个相连的带色单元格、其周围直接相连的都是已经过滤掉色块的双孤点色块。
7.在权利要求1和2所建立表格涂色成像剖面图的基础上，设置高程调整功能；在勘探线剖面高程起伏较大时，可以将每个测点地面的高程值通过软件自动导入、或通过手工输入，选择其中高程最高的测点从第一行开始向下排列，其它按照每个测点所在地面的实际高程值找到剖面图上显示对应高程(深度)所在位置开始依序向下重新排列，生成以采集数据所在地面高程位置开始向下排列、按照实际地形调整高程后显示的剖面图。
8.在权利要求1和2所建立表格涂色成像剖面图的基础上，可任选一个测点(一列)数据形成显示点测深成果的柱形图或折线图；在柱形图中以水平轴为深度层序列、垂直轴显示测值，以每一深度层测值为柱形高度、并涂以相应颜色和色调组成该测点的点测深彩色柱形图；在折线图中以水平轴为深度层序列、垂直轴显示测值，先将每一深度层的测值点标在图上、再以线相连形成该测点的点测深折线图。
9.在权利要求1和2所建立表格涂色成像剖面图的基础上，可任选一个深度层(一行)各测点的数据形成显示某一深度层测值的柱形图或折线图；在柱形图中以水平轴为测点序列、垂直轴显示测值，以每一测点在该层的测值为柱形高度、并涂以相应颜色及色调组成各测点在该深度层的彩色柱形图；在折线图中以水平轴为测点序列、垂直轴显示测值，先将每一测点的测值点都标在图上，再以线相连后形成各测点在该深度层的折线图。
10.在权利要求1和2所建立表格涂色成像剖面图的基础上，设置导出表格数据功能，可选择导出带色块和数据的Excel表格，亦可选择生成按照各种反演软件导入数据要求排列的数据文件。
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