大地电磁设计方案-王.doc

4.1.4.2音频大地电磁测深(AMT) 方法一、地质任务1. 建立重点工作区的三维地质填图的电性分布基本数据体，给出盆地及其边缘的基本建造。2. 确定基岩面埋深、隐伏断裂、等深部地质构造问题。二、数据采集的技术设计1.音频大地电磁测深(AMT)（1）收集相关资料a、地质资料b、钻孔及测井资料c、物探资料d、岩石物性资料 e、测绘资料 （2）测区踏勘:了解施工条件（地形、交通、居民、气候等）；调查对大地电磁信号有影响的干扰源及分布范围。（3）进行正演计算：利用收集到的岩石电性资料，拟定测区地电模型，进行正演计算，研究所需要探测的主要电性标志层在大地电磁测深曲线显示特征，合理设计观测频段。（4）分析测区的噪声水平，研究重复观测可能达到的精度，确定检查点误差。（5）考虑测区干扰情况，需采取提高观测质量的措施，必要时可设计一定数量的远参考道法测点。（6）考虑深、浅点相间合理布设测点和频段（20kHz0.001Hz）。三、野外工作方法：1.测线、测点布置（1）测线与测点应按设计书规定进行布置，根据实际情况允许少量在一定范围内调整，面积测量测线的移动，在相应比例尺的图上不超过0.5cm；路线测量测点挪动不超过二分之一点距。（2）面积测量时，测区范围内发现有意义的异常应及时加密测线，至少应有三个测点（不同测线）在异常部位。（3）如大地电磁测深曲线异常或失去连续性，必须加密测点。（4）测点不能选在山顶或狭窄的沟底，应选周围开阔，至少是两对电极范围内比较平坦相对高差与极距之比小于10%的地方布点。（5）选点应考虑布极范围内地表土质均匀，点位不能设置在明显的局部非均匀体旁。（6）所选测点应远离干扰源，要求如下： a. 离开大的工厂、矿山、电气铁路、电站2km以上。 b. 离开广播电台、雷达离开广播电台、雷达站1km以上 c. 离开高压电力线500m以上d. 离开繁忙的公路200m以上（7）在进行面积测量时，测点平面坐标和高程的测定，应采用实测(卫星定位仪或经纬仪观测);在进行路线测量时，可在比成图比例尺高一倍的大比例尺地形图上定点，但应保证在规定比例尺的图上，坐标偏差小于1mm，高程误差不超过一个等高线距。（8）作完的测点，应埋设木桩，桩上标明测点编号，观测日期和施工单位。2.观测装置的敷设（1）十字型装置:水平方向的两对电极和两磁传感器(以下简称磁棒)分别互相垂直敷设，其方位偏差不大于1o，水平磁棒顶端距中心点8m-10m。如两对电极和水平磁棒按正北(x)正东(Y)向布置，垂直磁棒(z一向下)则应安放在方位角2250，距测点中心不超过10m的位置（2）在施工中不适宜十字形敷设时，可采用L型,T型装置(图2,图3)，或斜交装置，其斜交角应大于700，方位偏差均应小于10。（3）接收电极距应根据观测信号强弱和噪声水平来确定，一般在50-300 m之间选择，如测点周围地表起伏不平，应按实测水平距布极，极距误差应小于1%.（4）电极接地电阻要求不大于2000欧姆，在沙漠、戈壁、高阻岩石露头区，应采用多电极并联，电极四周垫土，周围浇水来降低电阻。（5）电极应埋人土中20 cm-30 cm，保持与土壤接触良好，两电极埋置条件基本相同，不能埋在树根处、流水旁、繁忙的公路边和村庄内，同时应避免埋设在沟、坎边。（6）应在观测前埋设好电极和磁棒，观测时如发现仍有不稳定现象，应检查电极埋设质量和接地条件，经处理达到稳定再记录。（7）水平磁棒入土深度为30 cm,用水平仪校准保证水平；垂直磁棒入土深度为磁棒长度的1/2以上，上端用土埋实，应保证垂直。（8）电极联线，磁棒联线及接入仪器或前放盒的电缆均不能悬空，不能并行放置，每隔3m-5m需用土或石块压实，防止晃动。3.观测（1）仪器到达测点，电极、磁棒的布设联结工作就绪后，应检查:a)电道，磁道信号线与屏蔽层的绝缘度应大于1；b)各信号线与地的电阻应大于1;c)电极、磁棒、信号线的埋蹬和敷设是否符合上面（5）（8）条的要求。（2）观测记录前应检查仪器与传输线联结是否牢固，仪器启动后应按仪器操作说明书进行各项测试，如噪声测试、增益测试、电极比较、极性比较等。（3）观测时读入记录头段的各种参数，必须齐全正确。（4）一个测点上大地电磁场的观测需连续进行，应选择干扰背景比较平静的时间记录。（5）每个测点应达到完成地质任务必须观测的最低频率。（6）每一频点应有足够的迭加次数，特别是低频段数据质量，如达不到要求应延长观测时间(迭加次数不得少于3次)。（7）在观测进程中，随时注意监视各道变化，如遇记录道反向、饱和、严重干扰等现象应及时补测。（8）从监视屏幕上(或打印结果)分析视电阻率，相位曲线质量，如不符合设计要求应进行重测。（9）远参考道法工作，参考点与测点观测记录应同步。（10）一个测点观测完成后，应将数据转录到磁带上一盘存档.另复制一盘用于资料处理。磁带盘上应贴标签，注明施工单位、测区、测线号、测点号、磁带编号、带的种类、组号、操作员姓名、日期等。（11）操作员和测量员要认真填写工作记录和测点布置记录要求。字迹清楚，符号正确.没有涂改现象。采集精度指标：（1）检查点应是同一测点，不同日期，重新布极进行的重复观测点。（2）所作检查点，要求在测区面积内分布均匀，并应选在干扰相对平静的地区，不能集中在一段时间内作。（3）检查点数不得少于全测区坐标点的3%（4）检查点与被检查点的全频视电阻率曲线及相位曲线，应形态一致.对应频点的数值接近，但经编辑、插值后检查点与被检查点同一极化的均方相对误差不应大于5%。误差计算公式如下：式中，（频点），（原测点第i个频点视电阻率和相位），（检查点第i个频点视电阻率和相位），。探测深度：主要探测地下3000米以内的地电结构.测地工作：采用GPS 卫星定位系统确定测点坐标位置。四、所用仪器准备采用德国Metronix的GMS-07e仪器，该仪器具有高度灵活性，适于多种传感器配置，它的可扩展性和模块化设计理念使得它能够根据用户的需求而不断升级，其使用元器件种类的减少也大大简化了对备件的需求。它覆盖了从 0.0001Hz 到300KHz 宽广的频率范围，具有杰出的低噪声特性、极低的温 度漂移以及整个温度范围和时间范围内非常稳定的传输函数。主要功能特性： 使用24位A/D转换技术确保获取高质量的数据； 系统噪声很低，可以在大地电磁测量所谓的“死带”中得到最好的结果； 通频带很宽，覆盖范围DC250kHz； 可以作为独立系统工作，也可以多个ADU-07e通过局域网LAN或无线局域网WLAN组成网络系统同步工作； 可以通过任意的网络浏览器访问和控制ADU-07e主机，无需其他软件； 多个独立系统可以GPS实现精确时钟同步； 兼容Metronix所有类型传感器； 自动记录，无需人员值守； 在USB存储设备中预置时间表，可以实现即插即录； 实时自检和包括传感器在内的自行标定； 可选的自动补偿电极极化电位； 可选的数据实时显示、处理； 12V电瓶供电，每台ADU包括传感器在内只需一个电瓶供电； 集成、轻便、耐用、防水外壳； 低功耗； 工作温度范围4070； 可以实现多方法观测，包括MT、AMT、EMAP、CSAMT、RMT。主要仪器技术指标：频率范围直流250kHz；数据采集道每个ADU-07e含有10个通道，多个主机可以联网工作带 宽低频(LF)：直流500Hz全频(MF)：0.001Hz20kHz高频(HF)： 1Hz250kHz，通过数字滤波可以建立亚频带模/数(A/D)转换器LF：24位（最大2048个样/秒）MF：24位（最大65536个样/秒）HF：24位（最大524288个样/秒）每个通道一个A/D转换器动态范围130dB输入噪声低频ADB：0.1f1kHz全频板ADB：ca.0.1Hz20kHz输入阻抗低频ADB100M全频板ADB10100M高频ADB10M标准电压范围（增益1）+/-1.25V和+/-10V可控，根据传感器类型自动识别系统计算机32位低耗嵌入式控制器和LINUX操作系统存贮介质内置4G或更高存储卡，可以通过USB外接大容量存储器检测措施开机自动检测系统所有主要功能，包括传感器和显示结果，自动创建检测日志。标定自动标定网络连接标准的100兆双绞电缆，或更高的RJ45无线局域网（选配）同步GPS时钟同步，每个秒脉冲30ns误差，同时记录点位接口一个或两个RJ45网络接口三个磁传感器接头（10针）四个电场输入端（6针）一个多功能接头可控制五个数据通道（30针）一个接地端三个带有反极性保护的12V电压输入端一个N型GPS输入接口一个N型无线局域网输入接口两个A型USB2.0输入接口，一个B型USB2.0输入接口显示两行16个字母数字字符显示仪器状态外壳坚固耐用的防水塑料外壳重量6.5kg外形尺寸406*330*174mm3输入电压9V15VDC功耗420W 取决于工作方式工作温度-4070五、数据处理解释的特色或工作方法；1.音频大地电磁测深(AMT)基本的处理流程如下： 1）资料的预处理：由于天然电磁场信号强度弱、频带宽，在外业观测数据的过程中不可避免的会受到各种各样噪声的污染。复杂多样的噪声影响往往使观测的重复性变差、阻抗的估算分散，不能客观地反映地下电性分布的情况，甚至可能会得出错误的结果。鉴于此，将对如何提高大地电磁信号的信噪比进行大量研究，拟开展诸如远参考法，Robust法，小波分析法，高阶统计量法，希尔伯特-黄变换法等去噪方法的研究。2）静态效应的压制与消除：拟采取空间滤波方法和小波分析的方法进行静态效应的压制与消除。静态效应是一种由局部原因引起的局部效应，在广大区域上这种局部效应会被平均掉，因此，通过空间滤波的方法进行压制静态效应有较好的效果。同时，采用小波多分辨分析的方法，小波基可以用来同时处理时频分析，它不仅同时具有时频局部化和多分辨功能，还有很多其他的有点，比如：简单、灵活、随意等特点。小波能够对高频部分采取逐渐精细的时域步长，故而，它具有聚焦到分析对象的任意细节能力，因此采用小波变换的方法进行静态效应的压制和消除具有良好的效果。3）基于TE模式和TM模式的二维联合反演成像方法。目前大多数反演方法属于线性方法，对于非线性的反演问题，首先要把正问题线性化，构造目标函数及线性方程组。对于实际的大地电磁非线性问题而言，这是非常近似的。另外，传统方法大部分采用单一模式的正演和反演，两种模式反演结果可能出现不一致，误差较大。本项目拟采用非线性共轭梯度反演方法，把大地