JPH09304547A - 地下構造探査方法 - Google Patents
地下構造探査方法Info
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- JPH09304547A JPH09304547A JP8116451A JP11645196A JPH09304547A JP H09304547 A JPH09304547 A JP H09304547A JP 8116451 A JP8116451 A JP 8116451A JP 11645196 A JP11645196 A JP 11645196A JP H09304547 A JPH09304547 A JP H09304547A
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- underground structure
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- underground
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 広域についての地下構造の探査を、迅速に行
うこと。 【解決手段】 送信器１１を地表に設け、送信線を介し
て電極８，９を接続する。電極８，９は一部が地中に埋
められている。空中には電磁波センサ７などの受信装置
を搭載したヘリコプタ１が飛行している。この状態で地
表の送信器１１から送信線を介して電極８，９に大電流
を流し、強力な電磁波を発生させる。電磁波は地殻など
によって誘導電磁場を発生させる。そしてヘリコプタ１
に搭載された受信装置によって当該誘導電磁場を観測す
る。
うこと。 【解決手段】 送信器１１を地表に設け、送信線を介し
て電極８，９を接続する。電極８，９は一部が地中に埋
められている。空中には電磁波センサ７などの受信装置
を搭載したヘリコプタ１が飛行している。この状態で地
表の送信器１１から送信線を介して電極８，９に大電流
を流し、強力な電磁波を発生させる。電磁波は地殻など
によって誘導電磁場を発生させる。そしてヘリコプタ１
に搭載された受信装置によって当該誘導電磁場を観測す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電磁波を用いて
地下構造を探査する方法に関する。
地下構造を探査する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電磁波を利用して地下構造を探査する方
法としては、従来より、地表に送信器と受信器を設置す
る方法と、飛行物体に送信器と受信器を設置する方法と
が知られている。
法としては、従来より、地表に送信器と受信器を設置す
る方法と、飛行物体に送信器と受信器を設置する方法と
が知られている。
【０００３】前者は、地表に設置した送信器から送信さ
れた電磁波により地殻に発生した誘導電磁波を、地表に
設置した受信器により受信測定することにより、地殻構
造を探査するＣＳＡＭＴ（Control Source Audio Magne
to Telluric）法やＴＤＥＭ（Time Domain ElectroMagn
etic）法などである。
れた電磁波により地殻に発生した誘導電磁波を、地表に
設置した受信器により受信測定することにより、地殻構
造を探査するＣＳＡＭＴ（Control Source Audio Magne
to Telluric）法やＴＤＥＭ（Time Domain ElectroMagn
etic）法などである。
【０００４】後者は、ヘリコプタなどの飛行物体に送信
器と受信器とが設置され、送信器から送信された電磁波
により地殻に発生した誘導電磁場を受信器により受信測
定し、地殻構造を探査する空中電磁法と呼ばれる方法が
知られている。
器と受信器とが設置され、送信器から送信された電磁波
により地殻に発生した誘導電磁場を受信器により受信測
定し、地殻構造を探査する空中電磁法と呼ばれる方法が
知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】地表に送信器と受信器
を設置する方法では、広域について測定を行う場合、測
定点毎に受信器を移動し設置する必要があり、測定のた
めに膨大な手間と時間が必要である。
を設置する方法では、広域について測定を行う場合、測
定点毎に受信器を移動し設置する必要があり、測定のた
めに膨大な手間と時間が必要である。
【０００６】また、飛行物体に送信器と受信器を設置
し、空中から送受信する方法では、測定は容易である
が、ヘリコプタなどの飛行物体に搭載することができる
送信器や受信器の大きさおよび重量が制限される。送信
器と受信器との間の距離が近いために、強力な電磁波を
発信するができず探査することができる地殻の深度が限
られる。
し、空中から送受信する方法では、測定は容易である
が、ヘリコプタなどの飛行物体に搭載することができる
送信器や受信器の大きさおよび重量が制限される。送信
器と受信器との間の距離が近いために、強力な電磁波を
発信するができず探査することができる地殻の深度が限
られる。
【０００７】この発明は、上記課題に鑑みてなされたも
のであって、送信器を地表に設置し、受信器を飛行物体
に搭載することにより電磁波を利用して地下構造を探査
する方法を提供することを目的とする。
のであって、送信器を地表に設置し、受信器を飛行物体
に搭載することにより電磁波を利用して地下構造を探査
する方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、電磁波を用いて地下構造を探査する方法であって、
地表に送信器を設置し、前記送信器から送信される電磁
波によって地殻に誘導電磁場を発生させ、飛行物体に設
置した受信器により前記誘導電磁場を空中で受信するこ
とによって地下の情報を収集する。
は、電磁波を用いて地下構造を探査する方法であって、
地表に送信器を設置し、前記送信器から送信される電磁
波によって地殻に誘導電磁場を発生させ、飛行物体に設
置した受信器により前記誘導電磁場を空中で受信するこ
とによって地下の情報を収集する。
【０００９】請求項２に記載の発明は、地表に電流を流
す送信器を設置し、これより発生する電磁波を用いて地
下構造を探査する方法であって、地表に送信器を設置
し、前記送信器から送信される電磁波によって地殻に誘
導電磁場を発生させ、飛行物体に設置した受信器により
前記誘導電磁場のうち地表に垂直な磁場成分を空中で時
間領域のデータを受信することによって地下の情報を収
集する。
す送信器を設置し、これより発生する電磁波を用いて地
下構造を探査する方法であって、地表に送信器を設置
し、前記送信器から送信される電磁波によって地殻に誘
導電磁場を発生させ、飛行物体に設置した受信器により
前記誘導電磁場のうち地表に垂直な磁場成分を空中で時
間領域のデータを受信することによって地下の情報を収
集する。
【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２に記載の地下構造探査方法において、前記飛行
物体において前記飛行物体の存在する位置を自動認識
し、当該位置と前記送信器との距離に応じて前記情報を
解析して地下構造の探査を行う。
請求項２に記載の地下構造探査方法において、前記飛行
物体において前記飛行物体の存在する位置を自動認識
し、当該位置と前記送信器との距離に応じて前記情報を
解析して地下構造の探査を行う。
【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請
求項３のいずれかに記載の地下構造探査方法において、
前記飛行物体に設置された傾斜計の出力を用いて、前記
受信器で受信した情報を補正する。
求項３のいずれかに記載の地下構造探査方法において、
前記飛行物体に設置された傾斜計の出力を用いて、前記
受信器で受信した情報を補正する。
【００１２】
＜発明の原理＞この発明の原理について説明する。地表
に数ｋｍの長さに電線を敷設し送信線を形成する。そし
て、当該送信線を介して大電流を流すことによって、電
磁波を発生させる。この発明の方法は、地表に送信器を
設置するため、強力な電磁波を発信することが可能であ
る。したがって、従来の空中電磁法に比べて地殻のより
深い場所の探査が可能となる。送信器から送信された電
磁波により地殻に発生した誘導電磁場を受信することが
可能な範囲に、受信器を搭載したヘリコプタなどの飛行
物体を飛行させながら磁場の変化を連続的に測定する。
に数ｋｍの長さに電線を敷設し送信線を形成する。そし
て、当該送信線を介して大電流を流すことによって、電
磁波を発生させる。この発明の方法は、地表に送信器を
設置するため、強力な電磁波を発信することが可能であ
る。したがって、従来の空中電磁法に比べて地殻のより
深い場所の探査が可能となる。送信器から送信された電
磁波により地殻に発生した誘導電磁場を受信することが
可能な範囲に、受信器を搭載したヘリコプタなどの飛行
物体を飛行させながら磁場の変化を連続的に測定する。
【００１３】＜全体の構成＞図１は、この発明の実施の
形態を示す地下構造探査方法の全体概略図である。地表
に設置された送信器１１には２本の送信線が接続されて
おり、それぞれの端には電極８，９が設けられている。
電極８，９は、その一部が地中に埋められている。そし
て空中にはヘリコプタ１が、電磁波センサ７を吊り下げ
た状態で、飛行している。当該電磁波センサ７によって
磁場の変化を測定する。
形態を示す地下構造探査方法の全体概略図である。地表
に設置された送信器１１には２本の送信線が接続されて
おり、それぞれの端には電極８，９が設けられている。
電極８，９は、その一部が地中に埋められている。そし
て空中にはヘリコプタ１が、電磁波センサ７を吊り下げ
た状態で、飛行している。当該電磁波センサ７によって
磁場の変化を測定する。
【００１４】図１において、座標軸Ｘ，Ｙは地表と平行
な面内における互いに直交する座標軸であり、Ｚ軸は地
表と垂直な方向の位置（すなわち、地表からの高さ）を
示す。ここで地表に設置する送信器１１の位置は、予め
測定可能である。これに対し、受信器を搭載したヘリコ
プタ１は空中を移動するため、常時位置情報を取得する
必要がある。したがって、当該ヘリコプタ１には人工衛
星からの情報を受信し、リアルタイムで絶対的な位置を
認識することができるＧＰＳ（Grobal Positioning Sys
tem）２１を搭載している。なお、ＧＰＳ２１によって
認識できるのは、平面的な位置（Ｘ−Ｙ平面上の位置）
であるため、高さ（Ｚ軸）の情報については、ヘリコプ
タ１に搭載された高度計２２によって得ることが可能で
ある。そして、送信器１１の位置とからヘリコプタ１と
送信器１１との相対的位置関係が求められる。
な面内における互いに直交する座標軸であり、Ｚ軸は地
表と垂直な方向の位置（すなわち、地表からの高さ）を
示す。ここで地表に設置する送信器１１の位置は、予め
測定可能である。これに対し、受信器を搭載したヘリコ
プタ１は空中を移動するため、常時位置情報を取得する
必要がある。したがって、当該ヘリコプタ１には人工衛
星からの情報を受信し、リアルタイムで絶対的な位置を
認識することができるＧＰＳ（Grobal Positioning Sys
tem）２１を搭載している。なお、ＧＰＳ２１によって
認識できるのは、平面的な位置（Ｘ−Ｙ平面上の位置）
であるため、高さ（Ｚ軸）の情報については、ヘリコプ
タ１に搭載された高度計２２によって得ることが可能で
ある。そして、送信器１１の位置とからヘリコプタ１と
送信器１１との相対的位置関係が求められる。
【００１５】＜飛行物体に設置する機器の構成＞図２
は、この発明の方法において飛行物体に搭載する機器の
構成図である。ヘリコプタ１から、吊り具６によって電
磁波センサ７が吊り下げられている。磁気センサ７の出
力は受信器２によって増幅される。受信器２の出力はア
ナログ信号であるため、Ａ／Ｄ変換器３によってデジタ
ル信号に変換される。デジタル化された信号は、コンピ
ュータ４に入力し、記録および解析が行われる。また、
コンピュータ４には、地表に設置された送信器１１と同
期させるために、受信側水晶時計５が設置されている。
また、先述のＧＰＳ２１および高度計２２もヘリコプタ
１に搭載されており、必要に応じてコンピュータ４に接
続される。
は、この発明の方法において飛行物体に搭載する機器の
構成図である。ヘリコプタ１から、吊り具６によって電
磁波センサ７が吊り下げられている。磁気センサ７の出
力は受信器２によって増幅される。受信器２の出力はア
ナログ信号であるため、Ａ／Ｄ変換器３によってデジタ
ル信号に変換される。デジタル化された信号は、コンピ
ュータ４に入力し、記録および解析が行われる。また、
コンピュータ４には、地表に設置された送信器１１と同
期させるために、受信側水晶時計５が設置されている。
また、先述のＧＰＳ２１および高度計２２もヘリコプタ
１に搭載されており、必要に応じてコンピュータ４に接
続される。
【００１６】その他の機器としては、電磁波センサ７や
ヘリコプタ１の方位姿勢を知るためのジャイロスコープ
などの傾斜計２３がある。これによって電磁波を受信し
た際の補正を行うことが可能である。
ヘリコプタ１の方位姿勢を知るためのジャイロスコープ
などの傾斜計２３がある。これによって電磁波を受信し
た際の補正を行うことが可能である。
【００１７】＜地表に設置する機器の構成＞図３は、こ
の発明の方法において地表に設置する機器の構成図であ
る。送信器１１には２本の送信線１０が接続されてお
り、その他端には電極８，９が設けられている。図に示
すように電極８，９の一部は地中に埋められている。ま
た、送信器１１には、昇圧トランス１３が接続され、さ
らに、昇圧トランス１３には発電機１４が接続されてお
り、電力供給源となっている。すなわち、発電機１４に
より発生した電気を、昇圧トランス１３により高電圧に
する。そして、送信線１０および電極８，９を通じて大
地に対し、高電圧の電流を流すことにより遠方まで届く
電磁波を発生させることができる。そしてさらに、送信
器１１には、飛行物体に設置された機器と同期を得るた
めの送信側水晶時計１２が接続されている。なお、送信
側（地表）と受信側（飛行物体）を同期させるために、
それぞれの水晶時計を予め同一に設定しておく。
の発明の方法において地表に設置する機器の構成図であ
る。送信器１１には２本の送信線１０が接続されてお
り、その他端には電極８，９が設けられている。図に示
すように電極８，９の一部は地中に埋められている。ま
た、送信器１１には、昇圧トランス１３が接続され、さ
らに、昇圧トランス１３には発電機１４が接続されてお
り、電力供給源となっている。すなわち、発電機１４に
より発生した電気を、昇圧トランス１３により高電圧に
する。そして、送信線１０および電極８，９を通じて大
地に対し、高電圧の電流を流すことにより遠方まで届く
電磁波を発生させることができる。そしてさらに、送信
器１１には、飛行物体に設置された機器と同期を得るた
めの送信側水晶時計１２が接続されている。なお、送信
側（地表）と受信側（飛行物体）を同期させるために、
それぞれの水晶時計を予め同一に設定しておく。
【００１８】その他の機器としては、自然電磁波の変動
をモニタするための電磁波センサ，受信器，およびコン
ピュータなどである。これにより、自然電磁場が変動し
た場合には、補正を行うことができる。
をモニタするための電磁波センサ，受信器，およびコン
ピュータなどである。これにより、自然電磁場が変動し
た場合には、補正を行うことができる。
【００１９】＜地下構造の探査方法＞送信器１１により
電磁波が送信され地下内部の地殻によって誘導電磁場が
発生するが、ヘリコプタ１より吊り下げられた電磁波セ
ンサ７によって観測されるのは地表に垂直な磁場成分
（Ｚ軸成分）および傾斜計２３とともにデータの補正に
用いるＸ，Ｙ成分の合計３成分である。このうち、解析
には垂直磁場を利用し、図４に示すような地下構造を導
く。図４は、地下構造が水平層構造である場合の地下断
面図であるが、観測対象は水平層構造に限られない。図
４において、ρ1，ρ2，ρ3はそれぞれＡ層，Ｂ層，Ｃ
層の比抵抗であり、その単位は［Ωｍ］である。また、
Ｈ1，Ｈ2，Ｈ3は、それぞれＡ層，Ｂ層，Ｃ層の厚さ
（深さ）を示している。時間ｔに観測される垂直磁場を
ＨZ(ｔ)とすると、一般に、
電磁波が送信され地下内部の地殻によって誘導電磁場が
発生するが、ヘリコプタ１より吊り下げられた電磁波セ
ンサ７によって観測されるのは地表に垂直な磁場成分
（Ｚ軸成分）および傾斜計２３とともにデータの補正に
用いるＸ，Ｙ成分の合計３成分である。このうち、解析
には垂直磁場を利用し、図４に示すような地下構造を導
く。図４は、地下構造が水平層構造である場合の地下断
面図であるが、観測対象は水平層構造に限られない。図
４において、ρ1，ρ2，ρ3はそれぞれＡ層，Ｂ層，Ｃ
層の比抵抗であり、その単位は［Ωｍ］である。また、
Ｈ1，Ｈ2，Ｈ3は、それぞれＡ層，Ｂ層，Ｃ層の厚さ
（深さ）を示している。時間ｔに観測される垂直磁場を
ＨZ(ｔ)とすると、一般に、
【００２０】
【数１】ＨZ(ｔ)＝ｆ（Ｈ1,Ｈ2,Ｈ3,…,ρ1,ρ2,ρ3,
…,ｘ,ｙ,ｚ,ｔ） ここで、ｘ,ｙ,ｚは電磁波センサの位置する座標を示
し、ｆ(ａ)はａについての関数であることを示す。
…,ｘ,ｙ,ｚ,ｔ） ここで、ｘ,ｙ,ｚは電磁波センサの位置する座標を示
し、ｆ(ａ)はａについての関数であることを示す。
【００２１】したがって、必要な個数のデータを収集す
ることによって数１に代入し、それによって得られる連
立方程式を数値的に解くことによって地下構造が明らか
になる。
ることによって数１に代入し、それによって得られる連
立方程式を数値的に解くことによって地下構造が明らか
になる。
【００２２】実際に送信器１１から送る信号を図５に示
す。図５は、送信線１０を介して電極８，９に流す電流
波形と送信側水晶時計１２のタイミングを示す図であ
る。図のＴは電流信号を示し、ＣＬＫはタイミング信号
を示す。送信側水晶時計１２からタイミング信号が入る
と同時に、送信器１１は電極８，９に大電流を流す。そ
して数秒間程度電流を流し、つぎに送信側水晶時計１２
からタイミング信号が入ると電流は流れなくなる。すな
わち、図５に示すような矩形波電流を流すことにより電
磁波を瞬間的に発生させたり、消滅させたりする。ここ
で、電流が流れない時間は、受信側の応答性を考慮し
て、数秒程度は必要である。このように地表に設置され
た機器では、図５のような矩形波的な操作（ＯＮ／ＯＦ
Ｆ動作）を繰り返して行う。また、１パルスごとに極性
を反転させて、電流を流してもよい。
す。図５は、送信線１０を介して電極８，９に流す電流
波形と送信側水晶時計１２のタイミングを示す図であ
る。図のＴは電流信号を示し、ＣＬＫはタイミング信号
を示す。送信側水晶時計１２からタイミング信号が入る
と同時に、送信器１１は電極８，９に大電流を流す。そ
して数秒間程度電流を流し、つぎに送信側水晶時計１２
からタイミング信号が入ると電流は流れなくなる。すな
わち、図５に示すような矩形波電流を流すことにより電
磁波を瞬間的に発生させたり、消滅させたりする。ここ
で、電流が流れない時間は、受信側の応答性を考慮し
て、数秒程度は必要である。このように地表に設置され
た機器では、図５のような矩形波的な操作（ＯＮ／ＯＦ
Ｆ動作）を繰り返して行う。また、１パルスごとに極性
を反転させて、電流を流してもよい。
【００２３】そして、地下内部の地殻によって誘導電磁
場が発生し、先述のように、このうち垂直磁場をヘリコ
プタ１に吊り下げられた電磁波センサ７によって観測す
る。
場が発生し、先述のように、このうち垂直磁場をヘリコ
プタ１に吊り下げられた電磁波センサ７によって観測す
る。
【００２４】図６は、受信器２で得られる受信信号Ｒと
受信側水晶時計５のタイミングを示す図である。図に示
す、Ｒは受信した受信信号であり、ＣＬＫは受信側水晶
時計５のタイミング信号である。なお、図５のＣＬＫの
タイミングと、図６のＣＬＫのタイミングは同一時間で
ある。受信器２で増幅された受信信号Ｒは、電磁波セン
サ７の姿勢の揺らぎなどの影響により、データが損なわ
れている。このままでは後の処理を行っても正確な地下
構造は把握できないため、ヘリコプタ１に搭載されたジ
ャイロスコープなどの傾斜計によってそのときのヘリコ
プタ１の姿勢および電磁波センサ７の姿勢を示すデータ
をコンピュータ４に読み込み記憶する。
受信側水晶時計５のタイミングを示す図である。図に示
す、Ｒは受信した受信信号であり、ＣＬＫは受信側水晶
時計５のタイミング信号である。なお、図５のＣＬＫの
タイミングと、図６のＣＬＫのタイミングは同一時間で
ある。受信器２で増幅された受信信号Ｒは、電磁波セン
サ７の姿勢の揺らぎなどの影響により、データが損なわ
れている。このままでは後の処理を行っても正確な地下
構造は把握できないため、ヘリコプタ１に搭載されたジ
ャイロスコープなどの傾斜計によってそのときのヘリコ
プタ１の姿勢および電磁波センサ７の姿勢を示すデータ
をコンピュータ４に読み込み記憶する。
【００２５】コンピュータ４では、図６に示す受信信号
Ｒのデジタル化された信号と傾斜計２３から得られたデ
ータから受信した垂直磁場信号の補正を行う。この結果
得られる情報は、図７のようになる。図７は、時間と地
殻により発生する誘導電磁場のうち垂直磁場との関係を
示す図である。図７の関係で、地下構造の解析に重要な
部分が図のＡの過渡応答を示す部分である。地下構造が
異なれば、この過渡応答を示す波形も異なる。しかし、
その他の定常状態においては、地下構造にかかわらず、
同一であるので地下構造の解析には重要でない。したが
って、図７のように補正を行った後、Ａの部分のように
過渡応答を示している部分のみを解析対象とする。
Ｒのデジタル化された信号と傾斜計２３から得られたデ
ータから受信した垂直磁場信号の補正を行う。この結果
得られる情報は、図７のようになる。図７は、時間と地
殻により発生する誘導電磁場のうち垂直磁場との関係を
示す図である。図７の関係で、地下構造の解析に重要な
部分が図のＡの過渡応答を示す部分である。地下構造が
異なれば、この過渡応答を示す波形も異なる。しかし、
その他の定常状態においては、地下構造にかかわらず、
同一であるので地下構造の解析には重要でない。したが
って、図７のように補正を行った後、Ａの部分のように
過渡応答を示している部分のみを解析対象とする。
【００２６】図７のＡの部分について、初期時間ｔ＝0
とし、Δｔごとにサンプリングすると、数１より、
とし、Δｔごとにサンプリングすると、数１より、
【００２７】
【数２】ＨZ(0)＝ｆ（Ｈ1,Ｈ2,Ｈ3,…,ρ1,ρ2,ρ3,…,
ｘ0,ｙ0,ｚ0,0）
ｘ0,ｙ0,ｚ0,0）
【００２８】
【数３】ＨZ(Δｔ)＝ｆ（Ｈ1,Ｈ2,Ｈ3,…,ρ1,ρ2,ρ3,
…,ｘ1,ｙ1,ｚ1,Δｔ）
…,ｘ1,ｙ1,ｚ1,Δｔ）
【００２９】
【数４】ＨZ(2・Δｔ)＝ｆ（Ｈ1,Ｈ2,Ｈ3,…,ρ1,ρ2,ρ
3,…,ｘ2,ｙ2,ｚ2,2・Δｔ） となる。ここで座標（ｘ0,ｙ0,ｚ0），（ｘ1,ｙ1,
ｚ1），（ｘ2,ｙ2,ｚ2）はヘリコプタ１に搭載されたＧ
ＰＳ２１および高度計２２などから求められるため、数
２から数４の数式からなる連立方程式を数値的に解くこ
とによって、地下構造を知ることが可能となる。すなわ
ち、図４に示す各層の比抵抗および各層の厚さが得られ
る。なお、サンプリング数は上記の場合は３個である
が、これは説明を簡便にするためであり、実際の解析の
場合は、必要数のサンプリングを行い、数１に代入すれ
ばよい。
3,…,ｘ2,ｙ2,ｚ2,2・Δｔ） となる。ここで座標（ｘ0,ｙ0,ｚ0），（ｘ1,ｙ1,
ｚ1），（ｘ2,ｙ2,ｚ2）はヘリコプタ１に搭載されたＧ
ＰＳ２１および高度計２２などから求められるため、数
２から数４の数式からなる連立方程式を数値的に解くこ
とによって、地下構造を知ることが可能となる。すなわ
ち、図４に示す各層の比抵抗および各層の厚さが得られ
る。なお、サンプリング数は上記の場合は３個である
が、これは説明を簡便にするためであり、実際の解析の
場合は、必要数のサンプリングを行い、数１に代入すれ
ばよい。
【００３０】＜座標値算出および傾き補正の方法＞上記
の処理において、ＧＰＳ２１よび高度計２２を使用した
座標値ｘi，ｙi，ｚi（ｉ＝０，１，…）の算出と、傾
斜計を使用した電磁波センサ７の傾斜補正との方法の例
について説明する。
の処理において、ＧＰＳ２１よび高度計２２を使用した
座標値ｘi，ｙi，ｚi（ｉ＝０，１，…）の算出と、傾
斜計を使用した電磁波センサ７の傾斜補正との方法の例
について説明する。
【００３１】まず、座標算出においては、地表の所定位
置を原点とし、高さ方向に座標軸Ｚをとる。水平方向の
座標軸は、たとえば電極８，９を相互に結ぶ線分の方向
をＹ軸とし、水平面内でそれに垂直な方向をＸ軸とする
ことができる。この送信側の座標値（ｘT，ｙT，ｚT）
はたとえば電極８，９の中間点の座標値であり、これは
予め地表で観測するか、あるいは地形図から知ることが
できる。
置を原点とし、高さ方向に座標軸Ｚをとる。水平方向の
座標軸は、たとえば電極８，９を相互に結ぶ線分の方向
をＹ軸とし、水平面内でそれに垂直な方向をＸ軸とする
ことができる。この送信側の座標値（ｘT，ｙT，ｚT）
はたとえば電極８，９の中間点の座標値であり、これは
予め地表で観測するか、あるいは地形図から知ることが
できる。
【００３２】そして、ヘリコプタ１のＧＰＳ２１で観測
した緯度・経度をＸＹ方向に換算して、時刻（ｉ・Δ
ｔ）におけるヘリコプタ１の現在の座標値ｘHi，ｙHiを
求め、高度計２２の出力から座標値ｚHiを求める。
した緯度・経度をＸＹ方向に換算して、時刻（ｉ・Δ
ｔ）におけるヘリコプタ１の現在の座標値ｘHi，ｙHiを
求め、高度計２２の出力から座標値ｚHiを求める。
【００３３】これらの座標値がこのようにして求められ
た後は、それらの差の演算：
た後は、それらの差の演算：
【００３４】
【数５】ｘi＝ｘHi−ｘT， ｙi＝ｙHi−ｙT，ｚi＝ｚ
Hi−ｚT によって、数２から数４の座標値（ｘi，ｙi，ｚi）
を、（ｉ・Δｔ）のそれぞれの時刻について知ることが
できる。
Hi−ｚT によって、数２から数４の座標値（ｘi，ｙi，ｚi）
を、（ｉ・Δｔ）のそれぞれの時刻について知ることが
できる。
【００３５】一方、電磁波センサ７の傾斜補正は以下の
ように行う。すなわち、傾斜計２３が検出する電磁波セ
ンサ７の傾斜がたとえば水平面からの傾き角θで表され
る場合、電磁波センサ７から出力される垂直磁場成分の
値ＨSは、正確な垂直磁場成分Ｈ3に対して、
ように行う。すなわち、傾斜計２３が検出する電磁波セ
ンサ７の傾斜がたとえば水平面からの傾き角θで表され
る場合、電磁波センサ７から出力される垂直磁場成分の
値ＨSは、正確な垂直磁場成分Ｈ3に対して、
【００３６】
【数６】ＨS＝Ｈ3・ｃｏｓθ の関係にある。したがって、この数６から、
【００３７】
【数７】Ｈ3＝ＨS／ｃｏｓθ となる。
【００３８】このため、（ｉ・Δｔ）のそれぞれの時刻
について、電磁波センサ７の出力値ＨSを数７を用いて
垂直磁場成分の値Ｈ3に変換補正し、この補正後の値Ｈ3
を数２から数４にそれぞれ与えることによって、より正
確な測定を行うことができる。
について、電磁波センサ７の出力値ＨSを数７を用いて
垂直磁場成分の値Ｈ3に変換補正し、この補正後の値Ｈ3
を数２から数４にそれぞれ与えることによって、より正
確な測定を行うことができる。
【００３９】なお、傾き角θが小さいと予想される場合
には、近似式として、
には、近似式として、
【００４０】
【数８】Ｈ3＝ＨS／（１−θ2／２） または
【００４１】
【数９】Ｈ3＝ＨS・（１＋θ2／２） を使用してもよい。
【００４２】＜変形例＞これまでは、飛行物体がヘリコ
プタの場合について説明したが、これに限らず、先述の
受信に必要な機器を搭載して飛行することが可能なその
他の飛行物体でもよい。好ましくは、低速飛行や空中停
止が可能なヘリコプタや飛行船が使用される。また、無
人機も使用可能である。
プタの場合について説明したが、これに限らず、先述の
受信に必要な機器を搭載して飛行することが可能なその
他の飛行物体でもよい。好ましくは、低速飛行や空中停
止が可能なヘリコプタや飛行船が使用される。また、無
人機も使用可能である。
【００４３】また、図６に示す受信信号Ｒから、時間と
垂直磁場の関係を導く際に、傾斜計による電磁波センサ
７などの傾きを補正する他に、地表に設置された電磁波
センサにより自然電磁場の変動が生じた場合には、その
補正を行うことができる。さらに、受信信号Ｒに、ノイ
ズが含まれる場合には、種々のフィルタを設けることに
よって除去できる。
垂直磁場の関係を導く際に、傾斜計による電磁波センサ
７などの傾きを補正する他に、地表に設置された電磁波
センサにより自然電磁場の変動が生じた場合には、その
補正を行うことができる。さらに、受信信号Ｒに、ノイ
ズが含まれる場合には、種々のフィルタを設けることに
よって除去できる。
【００４４】また、地下構造の解析の際には、上記のよ
うに連立方程式を解く方法の他に、フーリエ変換を利用
して、受信信号Ｒに含まれる周波数成分を導き、それに
よって、地下構造を得る方法を採用してもよい。
うに連立方程式を解く方法の他に、フーリエ変換を利用
して、受信信号Ｒに含まれる周波数成分を導き、それに
よって、地下構造を得る方法を採用してもよい。
【００４５】また、電磁波センサ７の高度値は、ヘリコ
プタ１自身に搭載されている飛行用の高度計の読みを利
用して求めてもよい。地殻調査においては、ヘリコプタ
１本体と電磁波センサ７とのわずかな高度差は調査結果
に対する影響が少ないためである。
プタ１自身に搭載されている飛行用の高度計の読みを利
用して求めてもよい。地殻調査においては、ヘリコプタ
１本体と電磁波センサ７とのわずかな高度差は調査結果
に対する影響が少ないためである。
【００４６】さらに、観測を行う水平位置および高度を
あらかじめ設定しておく場合には、そのような位置や高
度になった時に電磁波センサ７の出力を取り込むように
しておくこともできる。
あらかじめ設定しておく場合には、そのような位置や高
度になった時に電磁波センサ７の出力を取り込むように
しておくこともできる。
【００４７】電磁波センサ７の検出感度に異方性（指向
性）がある場合や、地殻構造が図４のような平面的積層
構造でない場合などには、電磁波センサ７の傾き角θだ
けではなく、その傾きの方位角φをも検出し、この方位
角φによる補正を合わせて行うこともできる。
性）がある場合や、地殻構造が図４のような平面的積層
構造でない場合などには、電磁波センサ７の傾き角θだ
けではなく、その傾きの方位角φをも検出し、この方位
角φによる補正を合わせて行うこともできる。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、地表に送信器を設置するため、強力な電
磁波を発信することが可能であり、従来の空中電磁法に
比べて地殻のより深い場所の探査が可能となる。また、
送信器から送信された電磁波により地殻に発生した誘導
電磁場を受信することが可能な範囲に、受信器を搭載し
たヘリコプタなどの飛行物体を飛行させながら磁場の変
化を連続的に測定することができる。すなわち、広域の
地下構造を迅速に探査することが可能である。
発明によれば、地表に送信器を設置するため、強力な電
磁波を発信することが可能であり、従来の空中電磁法に
比べて地殻のより深い場所の探査が可能となる。また、
送信器から送信された電磁波により地殻に発生した誘導
電磁場を受信することが可能な範囲に、受信器を搭載し
たヘリコプタなどの飛行物体を飛行させながら磁場の変
化を連続的に測定することができる。すなわち、広域の
地下構造を迅速に探査することが可能である。
【００４９】請求項２に記載の発明によれば、飛行物体
において受信する垂直磁場と、飛行物体の位置とから、
地下構造を認識することが可能である。
において受信する垂直磁場と、飛行物体の位置とから、
地下構造を認識することが可能である。
【００５０】請求項３に記載の発明によれば、地下構造
の解析に必要な飛行物体の位置を、飛行物体において自
動的に認識することが可能である。
の解析に必要な飛行物体の位置を、飛行物体において自
動的に認識することが可能である。
【００５１】請求項４に記載の発明によれば、飛行物体
および飛行物体から吊り下げられた電磁波センサは風な
どの影響により受信器などが揺れても、傾斜計により、
飛行物体および飛行物体から吊り下げられた電磁波セン
サの姿勢を認識することで、受信信号の補正を行うこと
が可能となる。
および飛行物体から吊り下げられた電磁波センサは風な
どの影響により受信器などが揺れても、傾斜計により、
飛行物体および飛行物体から吊り下げられた電磁波セン
サの姿勢を認識することで、受信信号の補正を行うこと
が可能となる。
【００５２】これらの発明においては、受信側のみを飛
行物体に搭載していることが重要である。仮に送信側を
飛行物体に搭載し、受信側を地表に設置した場合には、
地殻への送信パワーが低く、受信については広域的な受
信が困難になる。
行物体に搭載していることが重要である。仮に送信側を
飛行物体に搭載し、受信側を地表に設置した場合には、
地殻への送信パワーが低く、受信については広域的な受
信が困難になる。
【００５３】したがってこの発明は、「地表のみでの送
信・受信」と「空中のみでの送信・受信」との単純な部
分的組合せではなく、地下構造探査の実際の状況の特殊
性を考慮して構成されていることになる。
信・受信」と「空中のみでの送信・受信」との単純な部
分的組合せではなく、地下構造探査の実際の状況の特殊
性を考慮して構成されていることになる。
【図１】この発明の実施の形態を示す地下構造探査方法
の全体概略図である。
の全体概略図である。
【図２】この発明の方法において飛行物体に搭載する機
器の構成図である。
器の構成図である。
【図３】この発明の方法において地表に設置する機器の
構成図である。
構成図である。
【図４】地下構造が水平層構造である場合の地下断面図
である。
である。
【図５】送信線を介して電極に流す電流波形と送信側水
晶時計のタイミングを示す図である。
晶時計のタイミングを示す図である。
【図６】受信器で得られる受信信号と受信側水晶時計の
タイミングを示す図である。
タイミングを示す図である。
【図７】時間と地殻により発生する誘導電磁場の垂直磁
場との関係を示す図である。
場との関係を示す図である。
１ ヘリコプタ ２ 受信器 ３ Ａ／Ｄ変換器 ４ コンピュータ ５ 受信側水晶時計 ６ 吊り具 ７ 電磁波センサ ８，９ 電極 １０ 送信線 １１ 送信器 １２ 送信側水晶時計 １３ 昇圧トランス １４ 発電機 ２１ ＧＰＳ ２２ 高度計 ２３ 傾斜計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 城森 信豪 大阪府堺市浜寺船尾町西５丁68番地 株式 会社日本地殻調査内
Claims (4)
- 【請求項１】 電磁波を用いて地下構造を探査する方法
であって、 地表に送信器を設置し、 前記送信器から送信される電磁波によって地殻に誘導電
磁場を発生させ、 飛行物体に設置した受信器により前記誘導電磁場を空中
で受信することによって地下の情報を収集することを特
徴とする地下構造探査方法。 - 【請求項２】 電磁波を用いて地下構造を探査する方法
であって、 地表に電流を流す送信器を設置し、 前記送信器から送信される電磁波によって地殻に誘導電
磁場を発生させ、 飛行物体に設置した受信器により前記誘導電磁場のうち
地表に垂直な磁場成分を空中で時間領域のデータを受信
することによって地下の情報を収集することを特徴とす
る地下構造探査方法。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の地下構
造探査方法において、 前記飛行物体において前記飛行物体の存在する位置を自
動認識し、当該位置と前記送信器との距離に応じて前記
情報を解析して地下構造の探査を行うことを特徴とする
地下構造探査方法。 - 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
の地下構造探査方法において、 前記飛行物体に設置された傾斜計の出力を用いて、前記
受信器で受信した情報を補正することを特徴とする地下
構造探査方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8116451A JPH09304547A (ja) | 1996-05-10 | 1996-05-10 | 地下構造探査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8116451A JPH09304547A (ja) | 1996-05-10 | 1996-05-10 | 地下構造探査方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09304547A true JPH09304547A (ja) | 1997-11-28 |
Family
ID=14687450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8116451A Pending JPH09304547A (ja) | 1996-05-10 | 1996-05-10 | 地下構造探査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09304547A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006105907A (ja) * | 2004-10-08 | 2006-04-20 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 探査システム |
-
1996
- 1996-05-10 JP JP8116451A patent/JPH09304547A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006105907A (ja) * | 2004-10-08 | 2006-04-20 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 探査システム |
| JP4498875B2 (ja) * | 2004-10-08 | 2010-07-07 | 財団法人電力中央研究所 | 探査システム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040204 |
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| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040405 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040512 |