[發明專利]基于組合磁性源技術的地空瞬變電磁勘查方法

有效

• 申請號: 201310574207.5
• 申請日: 2013-11-17
• 公開（公告）號: CN103576205A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 毛立峰;王緒本
• 申請（專利權）人: 成都理工大學
• 主分類號: G01V3/10
• 分類號: G01V3/10;G01V3/38
• 代理公司: 成都科奧專利事務所(普通合伙) 51101
• 代理人: 王蔚

技術領域

本發明涉及一種基于組合源發射-無人機接收的地空瞬變電磁勘查方法，屬于地球物理電磁勘探方法范疇。

背景技術：

瞬變電磁法是一種傳統的找礦找水電磁勘探方法，采用在地面上布置發射回線，供以電流脈沖信號，接收線圈也布置在地面上，接收垂直感生電動勢瞬變信號。然后根據觀測數據反演解釋地下電性構造以達到地質勘探的目的。該方法在地形復雜、地面物探難以施工區域，工作效率較低，甚至無法進行工作。于是，人們想到應用航空瞬變電磁勘查技術來實現大面積、長距離地物探工作。航空瞬變電磁方法有以固定翼為平臺的和以直升機為平臺的兩種方法，前者作業速度快，發射磁矩大、勘探深度相對較大，后者空間分辨率高，勘探深度相對較小。該種方法由于需機載發射機、接收機、主機和供電電源等設備，因此航空瞬變電磁勘探深度很有限，固定翼航空瞬變電磁的勘探深度一般在400～800米，直升機航空瞬變電磁的勘探深度一般在300米左右。從上可以看出，現有瞬變電磁勘查法均無法實現復雜區域的高效、高分辨率、大面積和大深度勘探。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于組合磁性源技術的地空瞬變電磁勘查方法，該方法能實現在地表環境復雜區域進行高效、高分辨率、大面積和大深度的勘探。

本發明提供的基于組合磁性源技術的地空瞬變電磁勘查方法，包括在地面上布置發射周期性雙極性電流脈沖信號的磁性源，用線圈接收感生電動勢瞬變信號，所述磁性源為4、6或8個，間隔均勻的分布在以勘探目標區域為中心的地面上的一個圓周上，各磁性源可視為垂直磁偶極子源；接收線圈載于無人機上，無人機在勘查目標區域上方飛行，采集各種組合源激勵下的感生電動勢瞬變響應數據，所述組合源是指由對稱分布的幾個或全部磁性源構成的激勵源。

上述無人機在勘查區域上方沿相互平行的路線按首尾相連的往返方式飛行，一種組合源測量完畢后，換另一種組合源激勵信號，重新往返飛行進行新的組合激勵源信號下的飛行測量，直至各種組合源全部測量為止。

上述磁性源為4個，設各個源的標記依次為A、B、C、D，第一次進行標記為A、C的組合源激勵下的飛行測量；第二次進行標記為B、D的組合源激勵下的飛行測量；第三次進行標記為A、B、C、D的組合源激勵下的飛行測量，最終得到三種組合源的測量數據。

上述磁性源為6個，設各個源的標記依次為A、B、C、D、E、F，第一次進行標記為A、C、E的組合源激勵下的飛行測量；第二次進行標記為B、D、F的組合源激勵下的飛行測量；第三次進行標記為A、B、C、D、E、F的組合源激勵下的飛行測量，最終得到三種組合源的測量數據。

上述磁性源為8個，設各個源的標記依次為A、B、C、D、E、F、G、H，第一次進行標記為A、C、E、G的組合源激勵下的飛行測量；第二次進行標記為B、D、F、H的組合源激勵下的飛行測量；第三次進行標記為A、B、C、D、E、F、G、H的組合源激勵下的飛行測量，最終得到三種組合源的測量數據。

本發明采用在地面上布置多個磁性源，發射脈沖電流信號，在空中用無人機攜帶接收線圈測量三分量感生電動勢響應信號，無人機在空中可以高效地飛行測量。由于勘探區域在多個磁性源的中心區域，因此各個磁性源可視為垂直磁偶極子，同時由于多個磁性源布置在地面上，因此觀測數據的強度相對較大、信噪比也相對較高。傳統的地面瞬變電磁方法中，要做面積性勘探的話，如果采用移動源的方法，如中心回線或重疊回線法，需要在地面網狀測點上逐點采集，地形起伏或地表環境惡劣的話，不但工作量大，而且工作效率低甚至無法開展工作；如果采用定回線裝置的話，測點的偏移距較大時，用一個激勵源的定回線源瞬變電磁響應幅度較小。另外，如果有局部不均勻體位于發射源附近或其下方，如同地面CSAMT方法的場源復印效應等類似，外側觀測區域的響應數據會受到局部不均勻體的影響。用傳統的一個激勵源進行勘探時，近源的不均勻體會影響很大的一片區域，對地下異常的圈定造成非常不利的影響。采用組合源激勵技術，在勘探目標區域周圍的一個大的近似圓周上布置激勵源，不但會增加勘探區域的響應信號強度，增加勘探深度，同時減弱局部不均勻體對整個區域的響應數據造成的影響。組合源激勵技術還有一個優勢是，可以獲得不同組合源的多次采集數據，從而獲得關于地下異常體的多角度觀測信息，降低反演多解性的影響。因此本發明方法可以克服大面積區域勘探所面臨的諸多困難，實現復雜區域的高效、高分辨率、大面積和大深度的勘探。

下面以一個簡單的三層介質模型的組合源-無人機地空瞬變電磁響應為例進行仿真計算，來進一步解釋本發明的具體效果。