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电法数据处理

/data processing of electrical method/
条目作者何展翔

何展翔

最后更新 2024-12-03
浏览 135
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对采集的电磁场原始数据进行去伪存真并恢复地下图像的过程。

英文名称
data processing of electrical method
所属学科
地质学/地质资源与地质工程

电法数据处理包括去噪、校正、转换和反演成像等,获得能够反映地下探测目标的二维和三维电阻率、极化率异常图像,是电法资料地质解释的基础资料。电法数据处理是电法勘探的关键环节,是从野外采集到探测识别地下地质目标的重要桥梁。

电法资料处理技术的发展经历了手工处理阶段、半自动化阶段和自动化阶段三个发展阶段。早期手工处理采用笔算、珠算等计算方法,采用双对数坐标纸绘制曲线、对量板等做法。20世纪80年代末至90年代初,随着计算机技术的发展,电法数据处理除一些大型图件还需要手工绘制外,大部分工作都能够采用计算机完成,实现了一维或二维处理,逐步进入半自动化-自动化阶段。进入21世纪,逐步实现三维处理、联合处理、自动计算机制图,进入全过程计算机处理阶段。

电法种类繁多,包括直流电法(如高密度电法)、频率域电磁法(如可控源音频大地电磁)、时间域电磁法(如瞬变电磁)以及天然场源电磁法(如大地电磁)等。不同类方法数据处理有特殊之处,但主要包括以下内容:

①预处理。是对野外采集的原始数据进行整理,为后续的数据处理解释提供基础数据的过程。包括观测数据的解编、信号的回放检查、数据转换及系统响应消除、初步去噪等。早期数据预处理是手工的,现代已经全部交给计算机,发展了自动可视化编辑、检查,采集软件和室内处理软件均能够全面对数据质量进行评价。

②数据去噪处理。主要作用是消除由于电磁和人文干扰对数据的畸变,提高信噪比,包括去畸变点及飞点、叠加处理、滤波处理;最新发展是大量引入当代信号处理新方法、小波分析和多尺度信号处理,以及时频分析等。 

③数据校正处理。主要消除由于非地质因素产生的影响,不同类电法原理不同,需要校正的对象也不同,主要包括地形校正、场源效应校正、静态位移校正等,其中地形校正是所有电法都会遇到的问题。早期的二维、三维模拟校正都是先计算纯地形的影响,然后在实测数据中减除,目前已经发展了直接采用带地形的二维和三维模拟软件进行反演成像。

④数据正反演处理。将电法数据恢复地下目标图像的过程,包括一维、二维、三维正反演及多分量联合反演等;电法正反演一维、二维已经比较成熟并得到广泛应用,三维反演研究快速发展并得到部分应用,正演模型考虑地形起伏、电性考虑各向异性等成为特色,反演算法不断改进,特别是并行计算技术将极大地推动电法三维反演成像真正实用化。 

⑤多方法联合反演。减少地球物理勘探非唯一性和多解性的重要途径,包括电法-重力联合、电法-磁法联合、电法-地震联合及重磁电震联合反演。由于各种地球物理方法都有自身的优缺点,联合反演可以取长补短,获得最佳结果。按发展前后来分,联合反演有顺序联合、约束联合和统一目标函数的联合反演方法。最早发展了以模型为依据进行的联合反演,后来发展了以高精度地球物理数据为约束反演其他资料,而统一模型和统一目标函数的非线性联合反演将是地球物理资料反演发展的必然趋势。

⑥电法数据处理软件系统。是电法数据处理方法的载体和产品,用以完整地实现电法资料常规处理和各种反演成像处理的功能。处理软件是随着计算机技术的发展而发展的,电法数据处理软件早已从小作坊、零散、难操作、不友好的软件发展成为现代新型综合软件系统,以数据可视化和交互操作为基础,具有数据形态直观、图形信息丰富、操作简便友好、处理效率高等特点,能够实现海量数据的联合反演成像和各种图件、图像的输出。

随着高性能并行计算能力的提高、三维电法数据处理方法的进步、新一代处理系统能力的提高,电法数据处理将以大规模高性能计算集群和基于图形处理器架构的计算服务器为基础,实现处理过程的全三维可视化监控、多种地球物理数据的三维快速联合反演成像,以及超算、云计算的广泛应用,电法数据处理将更加便捷、快速。

  • 中国科学技术协会.地球物理学学科发展报告:地球电磁学科的发展现状与展望.北京:中国科学技术出版社,2009.

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