WO2021036780A1 - 一种大地电磁数据的三维采集方法、装置及终端设备 - Google Patents
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Abstract
一种大地电磁数据的三维采集方法、装置及终端设备。通过将干扰区中心点作为对称中心，呈对称关系的多个点作为参考点，接收由采集设备同步采集到的所有参考点和所有测点的电磁数据，从而将现有的采集一个远参考点的电磁数据改为：采集基于干扰区中心点呈中心对称关系的多个参考点的电磁数据，再对接收到的多个参考点的电磁数据进行时序叠加处理，得到标准的时间序列数据，由于根据电磁场信号叠加原理即两个点的电磁场的平均值就等于中间点的电磁场值，因此得到的标准的时间序列数据等同于干扰区中心点的电磁数据，得到了与干扰区信号完全相关的信号。
Description
本发明属于电磁探测技术领域，尤其涉及一种大地电磁数据的三维采集方法、装置及终端设备。
电磁测深是指通过测量电磁场的变化确定地下介质电阻率的分布状况，进而推断出地下构造和地层的情况。数据采集、处理和解释是电测测深必不可少的三个阶段，只有采集到了高质量的数据，才有可能通过进一步的数据处理提取出可靠的信息，得出正确的地质解释，由此可见，获取到高质量的数据对于整个电磁测深工作来说是至关重要的一步。
在电磁测深中，起初是采用传统的大地电测测深方法，其通过测量天然电磁场的变化来确定地下介质电阻率的分布状况，进而推断出地下构造和地层的情况。然而实际测量过程中，复杂的地形和环境使得测量结果会受到各种噪声的干扰，从而导致测量结果不准确，并且在强噪声干扰区域如城镇、矿区等开展测量工作也极为困难，因此提出了一种远参考大地电磁法（Remote Reference
Magnetotellurics Method）。
所谓远参考大地电磁法，是指在离探区具有一定距离如几十千米的地方布设一个远参考点，利用这个远参考点信号与测点信号相关、而噪声不相关的特性，在一定程度上抑制了噪声对测量的干扰。但是由于这个远参考点的布设地点的地质构造电性差异较大的原因，一个远参考点的信号与探区信号并不完全相关，因此采集一个远参考点的电磁数据并不能很好地得到与探区信号相关的信号。
有鉴于此，本发明实施例提供了一种大地电磁数据的三维采集方法、装置及终端设备，以解决现有技术中采集一个远参考点的电磁数据并不能很好地得到与探区信号完全相关的信号的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种大地电磁数据的三维采集方法，包括：
获取探区、干扰源及干扰区的位置信息；其中，所述探区为所要进行电磁探测的区域，所述干扰源为产生电磁干扰的来源，所述干扰区为受到所述干扰源影响的区域，所述干扰源与所述干扰区均位于所述探区内；
确定每个干扰区内部及周边的多个测点的坐标位置；
确定每个干扰区的中心点的坐标位置，并在所述探区内、且在所述干扰区外选取以所述中心点为对称中心，呈对称关系的多个点作为参考点；
接收由采集设备采集到的所有参考点和所有测点的电磁数据；
将所有参考点的电磁数据按照时序进行叠加，得到标准的时间序列数据。
本发明实施例的第二方面提供了一种电磁数据的三维采集装置，包括：
位置信息获取模块，用于获取探区、干扰源及干扰区的位置信息；其中，所述探区为所要进行电磁探测的区域，所述干扰源为产生电磁干扰的来源，所述干扰区为受到所述干扰源影响的区域，所述干扰源与所述干扰区均位于所述探区内；
测点确定模块，用于确定每个干扰区内部及周边的多个测点的坐标位置；
参考点确定模块，用于确定每个干扰区的中心点的坐标位置，并在所述探区内、且在所述干扰区外选取以所述中心点为对称中心，呈对称关系的多个点作为参考点；
数据接收模块，用于接收由采集设备采集到的所有参考点和所有测点的电磁数据；
第一数据处理模块，用于将所有参考点的电磁数据按照时序进行叠加，得到标准的时间序列数据。
本发明实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述方法的步骤。
本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述方法的步骤。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过将干扰区中心点作为对称中心，呈对称关系的多个点作为参考点，接收由采集设备同步采集到的所有参考点和所有测点的电磁数据，从而将现有的采集一个远参考点的电磁数据改为：采集基于干扰区中心点呈中心对称关系的多个参考点的电磁数据，再对接收到的多个参考点的电磁数据进行时序叠加处理，得到标准的时间序列数据，由于根据电磁场信号叠加原理即两个点的电磁场的平均值就等于中间点的电磁场值，因此得到的标准的时间序列数据等同于干扰区中心点的电磁数据，从而解决了一个远参考点的信号与探区的信号不完全相关的问题，即得到了与干扰区完全相关的信号。
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种大地电磁数据的三维采集方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的标注后的地图；
图3是本发明实施例提供的干扰区的多个测点和东西方向的两个参考点的布设图；
图4是本发明实施例提供的干扰区的多个测点和南北方向的两个参考点的布设图；
图5是本发明实施例提供的干扰区的多个测点和东西方向以及南北方向的四个参考点的布设图；
图6是本发明实施例提供的距离相近的两个干扰区的参考系统布设图；
图7是本发明实施例提供的一种大地电磁数据的三维采集装置的示意图；
图8是本发明实施例提供的终端设备的示意图。
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
现有的远参考大地电磁法引入了一个远参考点，即在离探区具有一定距离如几十千米的地方布设一个远参考点，利用远参考点信号与测点信号相关、而远参考点噪声与测点噪声不相关的特性，在一定程度上抑制了噪声对测量的干扰。但是，由于远参考点所在位置以及地下电性结构的差异，使得远参考点的实际测量数据不会与测点完全相关，这是因为大地电磁测量的是总场，即一次场和二次场的叠加之和，其中，一次场代表的是信号，而二次场由一次场激励所产生。在测量到总场的情况下，是无法从中将一次场和二次场进行分离的。
由于一次场和大地结构相似，而城市或矿集区人文电磁干扰的特点是近源干扰，干扰振幅随距离呈三次方衰减，一般偏离干扰源500米远处就不影响参考点的质量了。因此，本发明将利用探区内资料较好的点作为参考点。图1为本发明实施例提供的一种大地电磁数据的三维采集方法的流程示意图，包括以下步骤S101-S105：
S101：获取探区、干扰源及干扰区的位置信息；其中，所述探区为所要进行电磁探测的区域，所述干扰源为产生电磁干扰的来源，所述干扰区为受到所述干扰源影响的区域，所述干扰源与所述干扰区均位于所述探区内。
其中，三维采集是指利用传感器或者测量设备对三维立体的待测物体进行数据采集。本发明中的待测物体，则是指大地。
所述获取探区、干扰源及干扰区的位置信息，可从标注的地图上进行获取，所述标注的地图包括了探区、干扰源及干扰区等标注信息，这些标注信息是由实际勘探得到的，首先确定需要进行电磁探测并研究地质的区域的位置，再通过在探区内探测找到信号最强的地点即为干扰源，并确定干扰源所影响的范围即为干扰区。
其中，所述干扰源为产生电磁干扰的来源，且所述干扰源位于每个干扰区的内部，每个干扰区内部都会存在一个干扰源，所述干扰区是受到干扰源影响较为严重的区域，如图2所示，图2为探区、干扰源及干扰区的标注地图。需要说明的是，图2只示出了最简单的包括了探区21、干扰源22以及干扰区23的标注，在标注的地图中还可以包括其他的信息。
可选地，在对探区、干扰源以及干扰区的标注中，为了更容易区分出地图上的各种区域，可以给干扰区和探区做不一样的标注，例如可以给干扰区标注与探区不一样的颜色。即使是干扰区，但是受到干扰源的影响不同，因此可对不同的干扰区采用不同的颜色深浅进行标注。
当然，在实际应用中，由于在同一个干扰区中，越靠近干扰源的区域受到的干扰程度越大，因此对于同一个干扰区，还可以根据区域所受到干扰源的干扰程度的不同而采用同一种颜色的不同深浅程度来标注。
S102：确定每个干扰区内部及周边的多个测点的坐标位置。
由于所述多个测点位于干扰区内部及周边，因此所述多个测点为受到噪声干扰的点。
具体地，所述确定每个干扰区内部及周边的多个测点的坐标位置包括以下步骤A1-A2：
A1. 根据所述探区中的干扰区集合确定测网区域；其中，所述干扰区集合包括若干个干扰区；
其中，所述测网区域是指可进行测点布设的区域，其覆盖了所述干扰区集合，且所述干扰区集合包括了所有的干扰区，因此所述测网区域覆盖了所有的干扰区。
进一步地，所述根据所述探区中的干扰区集合确定测网区域，包括：
确定所述干扰区集合中的第一干扰区，所述第一干扰区为所述干扰区集合中位于最外侧的干扰区；
根据所述第一干扰区的边界点，确定所述测网区域。
可根据干扰区的位置确定所述干扰区集合中位于最外侧的干扰区即第一干扰区，图2中位于左上角、位于右下角、以及位于最右侧的几个干扰区即为干扰区集合中位于最外侧的干扰区，并根据这几个第一干扰区的边界点确定测网区域。
A2. 在所述测网区域内按照预设距离设置多根纵横方向的测线，如果任意两根测线的交点位于干扰区的内部及周边的位置，则所述交点即为测点。
由于测点的位置一般是按照阵列排布进行布设，因此可在所述测网区域中按照预设距离（例如可以是200米或者500米）设置纵向测线和横向测线，纵向测线和横向测线的交点即为可进行测点布设的位置，并将确定的可进行测点布设的位置标注在地图上。但是可进行测点布设的位置并不意味着需要在每个位置上都布设测点，而是当所述纵线和横线的交点位于干扰区的内部和周边时，才需要在该交点上布设测点。
需要说明的是，由于在根据地图上标注的信息进行实地的数据采集时，每一个测点需要放置一台采集设备，但是考虑到采集设备的数量有限，在确定的测点数量较多时，不能保证给所有测点都配置一台采集设备，因此可优先采集重要的测点的数据，故为了区分哪些测点的数据是需要优先采集的，可将所有测点进行优先级的划分。一般来说，干扰区内部的测点相较于干扰区周边的测点来说，更能够体现出干扰区的信号特征，因此在采集设备数量有限的情况下，将会优先采集干扰区内部的测点的电磁数据。那么，在对确定的所述多个测点的坐标位置进行标注时，可将所述干扰区内部的测点标注为第一优先级测点，并将所述干扰区周边的测点标注为第二优先级测点。其中，第一优先级优于第二优先级。
S103：确定每个干扰区的中心点的坐标位置，并在所述探区内、且在所述干扰区外选取以所述中心点为对称中心，呈对称关系的多个点作为参考点。
从图2可看出，干扰区通常是不规则的几何体形状，可通过图像处理技术确定其中心点的具体位置。
其中，所述参考点为没有受到干扰的点。本发明中，将利用探区内、干扰区外没有受到干扰的点作为参考点。
进一步地，在对参考点的选取时，如果测网区域内的任意两根测线的交点不是位于干扰区的内部及周边的位置，则可在这些不是位于干扰区内部及周边的交点中选取没有受到干扰的点作为参考点。
根据中心点的位置，在探区内、干扰区外的区域寻找关于中心点呈中心对称的多个参考点。其中，所述参考点的数量为两个或者四个，且：
如果所述参考点的数量为两个，则在所述探区内、且在所述干扰区外选取以所述中心点为对称中心、呈对称关系的东西方向或南北方向的两个点作为参考点；
如果所述参考点的数量为四个，则在所述探区内、且在所述干扰区外选取以所述中心点为对称中心、呈对称关系的东西方向及南北方向的四个点作为参考点。
当选取的参考点数量为两个时，则可选取以干扰区中心点为对称中心的东西方向的两个参考点，如图3所示，图3为包括东西方向两个参考点的参考系统布设图，其中A点和B点分别为干扰区中心点的东向和西向的两个参考点，R1和R2分别为A点和B点到所述干扰区的中心点的距离。或者也可选取以干扰区中心点为对称中心的南北方向的两个参考点，如图4所示，图4为包括南北方向两个参考点的参考系统布设图，其中C点和D点分别为干扰区中心点的南向和北向的两个参考点，R3和R4分别为C点和D点到所述干扰区的中心点的距离。
当选取的参考点数量为四个时，则可选取以干扰区中心点为对称中心的东西方向以及南北方向的死个参考点，如图5所示，图5为包括东西方向以及南北方向的四个参考点的参考系统布设图，其中A点和B点分别为干扰区中心点的东向和西向的两个参考点、且C点和D点分别为干扰区中心点的南向和北向的两个参考点，R1、R2、R3和R4分别为A点、B点、C点和D点到所述干扰区的中心点的距离。
需要说明的是，在某些特殊情况下，例如某些干扰区之间的距离非常近，而参考点的选取必须避开干扰区，难以选取到完全基于干扰区中心点对称的多个参考点，因此在实际的参考点布设时，需要避开另一干扰区、且参考点可进行一定的偏离，并不需要在干扰区中心点的正东、正西或者正南、正北方向。如图6所示，图6为距离相近的两个干扰区的参考系统布设图，图6中的圆形点代表测点，而方形点代表参考点，分别针对两个距离相近的干扰区进行参考系统的布设。
S104：接收由采集设备采集到的所有参考点和所有测点的电磁数据。
在实际的电磁数据采集过程中，需要在各个参考点和测点上分别放置一台采集设备，使用采集设备来采集每个参考点和测点的电磁数据，并利用全球定位系统（GPS，Global Positioning System）的同步时钟技术或是北斗卫星导航系统进行数据采集的同步。
所述电磁数据包括东西方向电场分量、东西方向磁场分量、南北方向电场分量以及南北方向磁场分量。例如图3中对于A点和B点两个参考点以及干扰区中的一个测点的四个分量的电磁数据做出了标注，如图3中所标注的E
E
1(t)、H
E
1(t)、E
E
2(t)和H
E
2(t)分别为A点的东西方向电场分量、东西方向磁场分量、南北方向电场分量以及南北方向磁场分量，而图3、图4以及图5中的E
1
’(t)、E
2
’(t)、H
1
’(t)以及H
2
’(t)分别为测点的电磁场方向，由于所有测点的电磁场方向均相同，因此在图3、图4以及图5中只标注出其中一个测点的电磁场方向。
步骤S105：将所有参考点的电磁数据按照时序进行叠加，得到标准的时间序列数据。
其中，所述标准的时间序列数据是指由所有参考点的电磁数据进行合成所得到的电磁数据，即与干扰区中心点完全相关的电磁数据。
进一步地，所述将所有参考点的电磁数据按照时序进行叠加，得到标准的时间序列数据，具体包括：
如果所述参考点的数量为四个，则将所有参考点的电磁数据按照以下式子进行叠加：
E
1(t) = K
1
E
E
1(t)+(1-K
1 )E
W
1(t) （1）
E
2(t) = K
2
E
S
2(t)+(1-K
2 )E
N
2(t) （2）
H
1(t) = K
1
H
E
1(t)+(1-K
1) H
W
1(t) （3）
H
2(t) = K
2
H
S
2(t)+(1-K
2 ) H
N
2(t) （4）
上述（1）式中，E
1(t)为计算得到的东西方向电场分量，E
E
1(t)为东向参考点的东西方向电场分量，E
W
1(t)为西向参考点的东西方向电场分量，K
1为东西方向电磁场的加权系数；
其中，K
1的计算方法为：K
1=R1/Re，其中，R1为东向参考点到干扰区中心点的距离，Re为东向参考点和西向参考点到干扰区中心点的距离平均值。
上述（2）式中，E
2(t)为计算得到的南北方向电场分量，E
S
2(t)为南向参考点的南北方向电场分量，E
N
2(t)为北向参考点的南北方向电场分量，K
2为南北方向电磁场的加权系数；
其中，K2的计算方法为：K2=R3/Rs，其中，R3为南向参考点到干扰区中心点的距离，Rs为南向参考点和北向参考点到干扰区中心点的距离平均值。
上述（3）式中，H
1(t)为计算得到的东西方向磁场分量，H
E
1(t)为东向参考点的东西方向磁场分量，H
W
1(t)为西向参考点的东西方向磁场分量；
上述（4）式中，H
2(t)为计算得到的南北方向磁场分量，H
S
2(t)为南向参考点的南北方向磁场分量，H
N
2(t)为北向参考点的南北方向磁场分量。
根据上述（1）-（4）式，可推算得到两个参考点时的电磁数据的计算公式，分为两种情况：
第一种情况：当两个参考点为东西方向参考点时，则将所有参考点的电磁数据按照以下式子进行叠加：
E
1(t) = K
1
E
E
1(t)+(1-K
1 )E
W
1(t) （5）
E
2(t) = (E
E
2(t)+
E
W
2(t))/2 （6）
H
1(t) = K
1
H
E
1(t)+(1-K
1) H
W
1(t) （7）
H
2(t) = (H
E
2(t)+
H
W
2(t))/2 （8）
上述（5）式中，E
1(t)为计算得到的东西方向电场分量，E
E
1(t)为东向参考点的东西方向电场分量，E
W
1(t)为西向参考点的东西方向电场分量，K
1为东西方向电磁场的加权系数；
上述（6）式中，E
2(t)为计算得到的南北方向电场分量，E
E
2(t)为东向参考点的南北方向电场分量，E
W
2(t)为西向参考点的南北方向电场分量；
上述（7）式中，H
1(t)为计算得到的东西方向磁场分量，H
E
1(t)为东向参考点的东西方向磁场分量，H
W
1(t)为西向参考点的东西方向磁场分量；
上述（8）式中，H
2(t)为计算得到的南北方向磁场分量，H
E
2(t)为东向参考点的南北方向磁场分量，H
W
2(t)为西向参考点的南北方向磁场分量。
第二种情况：当两个参考点为南北方向参考点时，则将所有参考点的电磁数据按照以下式子进行叠加：
E
1(t) = (E
S
1(t)
+ E
N
1(t))/2 （9）
E
2(t) = K
2
E
S
2(t) + (1-K
2 )E
N
2(t) （10）
H
1(t) = (H
S
1(t)
+ H
N
1(t))/2 （11）
H
2(t) = K
2
H
S
2(t) + (1-K
2 ) H
N
2(t) （12）
上述（9）式中，E
1(t)为计算得到的东西方向电场分量，E
S
1(t)为南向参考点的东西方向电场分量，E
N
1(t)为北向参考点的东西方向电场分量；
上述（10）式中，E
2(t)为计算得到的南北方向电场分量，E
S
2(t)为南向参考点的南北方向电场分量，E
N
2(t)为北向参考点的南北方向电场分量，K
2为南北方向电磁场的加权系数；
上述（11）式中，H
1(t)为计算得到的东西方向磁场分量，H
S
1(t)为南向参考点的东西方向磁场分量，H
N
1(t)为北向参考点的东西方向磁场分量；
上述（12）式中，H
2(t)为计算得到的南北方向磁场分量，H
S
2(t)为南向参考点的南北方向磁场分量，H
N
2(t)为北向参考点的南北方向磁场分量。
优选地，在执行步骤S105之后，还执行以下步骤：
对所述标准的时间序列数据进行功率谱分析和张量阻抗估算，得到处理后的每个测点的视电阻率和相位。
将所述时间序列数据利用傅里叶变换，进行功率谱的计算和分析，根据功率谱的分析结果来估算张量阻抗，最后利用张量阻抗和视电阻率的关系、以及张量阻抗和相位的关系分别计算每个测点的视电阻率和相位，就得到了噪声消除后的数据。
由于可利用探区内没有受到干扰的点的数据与干扰区内部及周边受到干扰的测点的数据的相关性进行噪声的压制，且所述标准的时间序列数据是由探区内、干扰区外没有受到干扰的参考点的电磁数据而生成的，因此可利用标准的时间序列数据对干扰区内部及周边受到干扰的测点数据进行处理，从而消除与大地电磁信号不相关的噪声。
本发明实施例中，通过将干扰区中心点作为对称中心、呈对称关系的多个点作为参考点，接收由采集设备同步采集到的所有参考点和所有测点的电磁数据，从而将现有的采集一个远参考点的电磁数据改为：采集基于干扰区中心点呈中心对称关系的多个参考点的电磁数据，再对接收到的多个参考点的电磁数据进行时序叠加处理，得到标准的时间序列数据，根据电磁场信号叠加原理即两个点的电磁场的平均值就等于中间点的电磁场值，因此得到的标准的时间序列数据等同于干扰区中心点的电磁数据，从而解决了一个远参考点的信号与探区的信号不完全相关的问题；最后再利用所述标准的时间序列数据对所有测点进行处理，进一步消除了与大地电磁信号不相关的噪声。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
图7是本发明一实施例提供的一种大地电磁数据的三维采集装置的示意图，所述装置包括位置信息获取模块71、测点确定模块72、参考点确定模块73、数据接收模块74以及第一数据处理模块75，其中：
位置信息获取模块71，用于获取探区、干扰源及干扰区的位置信息；其中，所述探区为所要进行电磁探测的区域，所述干扰源为产生电磁干扰的来源，所述干扰区为受到所述干扰源影响的区域，所述干扰源与所述干扰区均位于所述探区内。
测点确定模块72，用于确定每个干扰区内部及周边的多个测点的坐标位置。
进一步地，所述测点确定模块72包括：
测网区域确定单元721，用于根据所述探区中的干扰区集合确定测网区域；其中，所述干扰区集合包括若干个干扰区；
测点确定单元722，用于在所述测网区域内按照预设距离设置多根纵横方向的测线，如果任意两根测线的交点位于干扰区的内部及周边的位置，则所述交点即为测点。
更进一步地，所述测网区域确定单元721具体用于：
确定所述干扰区集合中的第一干扰区，所述第一干扰区为所述干扰区集合中位于最外侧的干扰区；
根据所述第一干扰区的边界点，确定所述测网区域。
参考点确定模块73，用于确定每个干扰区的中心点的坐标位置，并在所述探区内、且在所述干扰区外选取以所述中心点为对称中心，呈对称关系的多个点作为参考点。
进一步地，所述参考点的数量为两个或四个，且：
如果所述参考点的数量为两个，则所述参考点确定模块在所述探区内、且在所述干扰区外选取以所述中心点为对称中心、呈对称关系的东西方向或南北方向的两个点作为参考点；
如果所述参考点的数量为四个，则所述参考点确定模块在所述探区内、且在所述干扰区外选取以所述中心点为对称中心、呈对称关系的东西方向及南北方向的四个点作为参考点。
数据接收模块74，用于接收由采集设备采集到的所有参考点和所有测点的电磁数据。
第一数据处理模块75，用于将所有参考点的电磁数据按照时序进行叠加，得到标准的时间序列数据。
进一步地，所述电磁数据包括东西方向电场分量、东西方向磁场分量、南北方向电场分量以及南北方向磁场分量，所述将所有参考点的电磁数据按照时序进行叠加，包括：
如果所述参考点的数量为四个，则将所有参考点的电磁数据按照以下式子进行叠加：
E
1(t) = K
1
E
E
1(t)+(1-K
1 )E
W
1(t) （1）
E
2(t) = K
2
E
S
2(t)+(1-K
2 )E
N
2(t) （2）
H
1(t) = K
1
H
E
1(t)+(1-K
1) H
W
1(t) （3）
H
2(t) = K
2
H
S
2(t)+(1-K
2 ) H
N
2(t) （4）
上述（1）式中，E
1(t)为计算得到的东西方向电场分量，E
E
1(t)为东向参考点的东西方向电场分量，E
W
1(t)为西向参考点的东西方向电场分量，K
1为东西方向电磁场的加权系数；
上述（2）式中，E
2(t)为计算得到的南北方向电场分量，E
S
2(t)为南向参考点的南北方向电场分量，E
N
2(t)为北向参考点的南北方向电场分量，K
2为南北方向电磁场的加权系数；
上述（3）式中，H
1(t)为计算得到的东西方向磁场分量，H
E
1(t)为东向参考点的东西方向磁场分量，H
W
1(t)为西向参考点的东西方向磁场分量；
上述（4）式中，H
2(t)为计算得到的南北方向磁场分量，H
S
2(t)为南向参考点的南北方向磁场分量，H
N
2(t)为北向参考点的南北方向磁场分量。
优选地，所述装置还包括第二数据处理模块76，用于对所述标准的时间序列数据进行功率谱分析和张量阻抗估算，得到处理后的每个测点的视电阻率和相位。
图8是本发明一实施例提供的终端设备的示意图。如图8所示，该实施例的终端设备8包括：处理器80、存储器81以及存储在所述存储器81中并可在所述处理器80上运行的计算机程序82，例如大地电磁数据采集程序。所述处理器80执行所述计算机程序82时实现上述各个大地电磁数据的三维采集方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S101至S105。或者，所述处理器80执行所述计算机程序82时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图7所示模块71至75的功能。
示例性的，所述计算机程序82可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器81中，并由所述处理器80执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序82在所述终端设备8中的执行过程。例如，所述计算机程序82可以被分割成位置信息获取模块、测点确定模块、参考点确定模块、数据接收模块以及第一数据处理模块，各模块具体功能如下：
位置信息获取模块，用于获取探区、干扰源及干扰区的位置信息；其中，所述探区为所要进行电磁探测的区域，所述干扰源为产生电磁干扰的来源，所述干扰区为受到所述干扰源影响的区域，所述干扰源与所述干扰区均位于所述探区内；
测点确定模块，用于确定每个干扰区内部及周边的多个测点的坐标位置；
参考点确定模块，用于确定每个干扰区的中心点的坐标位置，并在所述探区内、且在所述干扰区外选取以所述中心点为对称中心，呈对称关系的多个点作为参考点；
数据接收模块，用于接收由采集设备采集到的所有参考点和所有测点的电磁数据；
第一数据处理模块，用于将所有参考点的电磁数据按照时序进行叠加，得到标准的时间序列数据。
所述终端设备8可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器80、存储器81。本领域技术人员可以理解，图8仅仅是终端设备8的示例，并不构成对终端设备8的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器80可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器 (Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路 (Application Specific
Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列
(Field-Programmable Gate Array，FPGA) 或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器81可以是所述终端设备8的内部存储单元，例如终端设备8的硬盘或内存。所述存储器81也可以是所述终端设备8的外部存储设备，例如所述终端设备8上配备的插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card, SMC），安全数字（Secure Digital, SD）卡，闪存卡（Flash Card）等。进一步地，所述存储器81还可以既包括所述终端设备8的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器81用于存储所述计算机程序以及所述终端设备所需的其他程序和数据。所述存储器81还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
- 一种大地电磁数据的三维采集方法，其特征在于，包括：获取探区、干扰源及干扰区的位置信息；其中，所述探区为所要进行电磁探测的区域，所述干扰源为产生电磁干扰的来源，所述干扰区为受到所述干扰源影响的区域，所述干扰源与所述干扰区均位于所述探区内；确定每个干扰区内部及周边的多个测点的坐标位置；确定每个干扰区的中心点的坐标位置，并在所述探区内、且在所述干扰区外选取以所述中心点为对称中心，呈对称关系的多个点作为参考点；接收由采集设备采集到的所有参考点和所有测点的电磁数据；将所有参考点的电磁数据按照时序进行叠加，得到标准的时间序列数据。
- 如权利要求1所述方法，其特征在于，所述参考点的数量为两个或四个，且：如果所述参考点的数量为两个，则在所述探区内、且在所述干扰区外选取以所述中心点为对称中心，呈对称关系的东西方向或南北方向的两个点作为参考点；如果所述参考点的数量为四个，则在所述探区内、且在所述干扰区外选取以所述中心点为对称中心，呈对称关系的东西方向及南北方向的四个点作为参考点。
- 如权利要求2所述方法，其特征在于，所述电磁数据包括东西方向电场分量、东西方向磁场分量、南北方向电场分量以及南北方向磁场分量，所述将所有参考点的电磁数据按照时序进行叠加，包括：如果所述参考点的数量为四个，则将所有参考点的电磁数据按照以下式子进行叠加：E 1(t) = K 1 E E 1(t)+(1-K 1 )E W 1(t) （1）E 2(t) = K 2 E S 2(t)+(1-K 2 )E N 2(t) （2）H 1(t) = K 1 H E 1(t)+(1-K 1) H W 1(t) （3）H 2(t) = K 2 H S 2(t)+(1-K 2 ) H N 2(t) （4）上述（1）式中，E 1(t)为计算得到的东西方向电场分量，E E 1(t)为东向参考点的东西方向电场分量，E W 1(t)为西向参考点的东西方向电场分量，K 1为东西方向电磁场的加权系数；上述（2）式中，E 2(t)为计算得到的南北方向电场分量，E S 2(t)为南向参考点的南北方向电场分量，E N 2(t)为北向参考点的南北方向电场分量，K 2为南北方向电磁场的加权系数；上述（3）式中，H 1(t)为计算得到的东西方向磁场分量，H E 1(t)为东向参考点的东西方向磁场分量，H W 1(t)为西向参考点的东西方向磁场分量；上述（4）式中，H 2(t)为计算得到的南北方向磁场分量，H S 2(t)为南向参考点的南北方向磁场分量，H N 2(t)为北向参考点的南北方向磁场分量。
- 如权利要求1所述方法，其特征在于，所述确定每个干扰区内部及周边的多个测点的坐标位置包括：根据所述探区中的干扰区集合确定测网区域；其中，所述干扰区集合包括若干个干扰区；在所述测网区域内按照预设距离设置多根纵横方向的测线，如果任意两根测线的交点位于干扰区的内部及周边的位置，则所述交点即为测点。
- 如权利要求4所述方法，其特征在于，所述根据所述探区中的干扰区集合确定测网区域，包括：确定所述干扰区集合中的第一干扰区，所述第一干扰区为所述干扰区集合中位于最外侧的干扰区；根据所述第一干扰区的边界点，确定所述测网区域。
- 如权利要求1-5任一项所述方法，其特征在于，在所述得到标准的时间序列数据之后，还包括：利用所述标准的时间序列数据对所有测点的电磁数据进行功率谱分析和张量阻抗估算，得到处理后的每个测点的视电阻率和相位。
- 如权利要求4所述方法，其特征在于，所述方法还包括：将所述干扰区内部的测点标注为第一优先级测点；将所述干扰区周边的测点标注为第二优先级测点。
- 一种大地电磁数据的三维采集装置，其特征在于，包括：位置信息获取模块，用于获取探区、干扰源及干扰区的位置信息；其中，所述探区为所要进行电磁探测的区域，所述干扰源为产生电磁干扰的来源，所述干扰区为受到所述干扰源影响的区域，所述干扰源与所述干扰区均位于所述探区内；测点确定模块，用于确定每个干扰区内部及周边的多个测点的坐标位置；参考点确定模块，用于确定每个干扰区的中心点的坐标位置，并在所述探区内、且在所述干扰区外选取以所述中心点为对称中心，呈对称关系的多个点作为参考点；数据接收模块，用于接收由采集设备采集到的所有参考点和所有测点的电磁数据；第一数据处理模块，用于将所有参考点的电磁数据按照时序进行叠加，得到标准的时间序列数据。
- 如权利要求8所述装置，其特征在于，所述参考点的数量为两个或四个，且：如果所述参考点的数量为两个，则所述参考点确定模块在所述探区内、且在所述干扰区外选取以所述中心点为对称中心，呈对称关系的东西方向或南北方向的两个点作为参考点；如果所述参考点的数量为四个，则所述参考点确定模块在所述探区内、且在所述干扰区外选取以所述中心点为对称中心，呈对称关系的东西方向及南北方向的四个点作为参考点。
- 一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述方法的步骤。
- 一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述方法的步骤。
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