地震地电场观测中点源干扰源的定位方法及装置与流程

本发明涉及地震地电场干扰源检测技术领域，具体涉及一种地震地电场观测中点源干扰源的定位方法及装置。

背景技术：

随着我国城镇化的发展，地震地电场观测台站周边工农业用电情况越来越复杂，台站周边的工农业用电对地漏电会对地电场观测造成干扰，这种干扰信号叠加在正常的地电场变化中，引起观测数据出现大幅度的扰动，严重时将引起地电场观测形态畸变，地电阻率观测方差变大，进而影响观测数据质量和应用效能。根据实际台站遇到的干扰类型可将干扰源分为偶极源和近似点源，且这类干扰源都分布在地表，目前，大多数台站遇到的干扰情况，多为近似点源干扰源。

因此，如何快速并准确的定位点源干扰源的位置信息对本领域的技术人员来说是亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种地震地电场观测中点源干扰源的定位方法及装置，以及时发现点源干扰源，找到漏电位置，保证地震地电场观测的准确性。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，一种地震地电场观测中点源干扰源的定位方法，包括：

分别获取至少三个电极对的第一实时电场强度表达式、第二实时电场强度表达式和第三实时电场强度表达式，所述三个电极对为参考电极和至少两个测量电极两两组合所确定的，且所述参考电极和至少两个所述测量电极构成多边形形状；

根据所述第一实时电场强度表达式、所述第二实时电场强度表达式和所述第三实时电场强度表达式，分别确定三个所述电极对的第一干扰电场强度表达式、第二干扰电场强度表达式和第三干扰电场强度表达式；

根据所述第一干扰电场强度表达式、所述第二干扰电场强度表达式和所述第三干扰电场强度表达式，定位点源干扰源的位置。

可选的，上述所述分别获取至少三个电极对的第一实时电场强度表达式、第二实时电场强度表达式和第三实时电场强度表达式之前，还包括：

测量每个所述电极对中的电极之间第一自然电位差、第二自然电位差和第三自然电位差；

获取每个所述电极对中的电极之间的第一距离、第二距离和第三距离；

根据所述第一自电位差和所述第一距离，确定所述三个所述电极对中的第一自热电场强度表达式；

根据所述第二自电位差和所述第二距离，确定所述三个所述电极对中的第二自热电场强度表达式；

根据所述第三自电位差和所述第三距离，确定所述三个所述电极对中的第三自热电场强度表达式。

可选的，上述所述根据所述第一实时电场强度表达式、所述第二实时电场强度表达式和所述第三实时电场强度表达式，分别确定三个所述电极对的第一干扰电场强度表达式、第二干扰电场强度表达式和第三干扰电场强度表达式，包括：

对所述第一实时电场强度表达式与所述第一自然电场强度表达式进行求差，得到第一干扰电场强度表达式；

对所述第二实时电场强度表达式与所述第二自然电场强度表达式进行求差，得到第二干扰电场强度表达式；

对所述第三实时电场强度表达式与所述第三自然电场强度表达式进行求差，得到第三干扰电场强度表达式。

可选的，上述所述根据所述第一干扰电场强度表达式、所述第二干扰电场强度表达式和所述第三干扰电场强度表达式，定位点源干扰源的位置，包括：

基于直角坐标系，确定每个所述测量电极的坐标信息；

分别输入每个所述测量电极的坐标信息至所述第一干扰电场强度表达式、所述第二干扰电场强度表达式和所述第三干扰电场强度表达式，得到所述点源干扰源的坐标信息。

可选的，上述所述基于直角坐标系，确定每个所述测量电极的坐标信息之前，还包括：

以所述参考电极为坐标原点建立直角坐标系。

另一方面，一种地震地电场观测中点源干扰源的定位装置，包括：

获取模块，用于分别获取至少三个电极对的第一实时电场强度表达式、第二实时电场强度表达式和第三实时电场强度表达式，所述三个电极对为参考电极和至少两个测量电极两两组合所确定的，且所述参考电极和至少两个所述测量电极构成多边形形状；

确定模块，用于根据所述第一实时电场强度表达式、所述第二实时电场强度表达式和所述第三实时电场强度表达式，分别确定三个所述电极对的第一干扰电场强度表达式、第二干扰电场强度表达式和第三干扰电场强度表达式；

定位模块，用于根据所述第一干扰电场强度表达式、所述第二干扰电场强度表达式和所述第三干扰电场强度表达式，定位点源干扰源的位置。

可选的，上述所述的定位装置，还包括自然电场强度确定模块，用于：

测量每个所述电极对中的电极之间第一自然电位差、第二自然电位差和第三自然电位差；

获取每个所述电极对中的电极之间的第一距离、第二距离和第三距离；

根据所述第一自电位差和所述第一距离，确定所述三个所述电极对中的第一自热电场强度表达式；

根据所述第二自电位差和所述第二距离，确定所述三个所述电极对中的第二自热电场强度表达式；

根据所述第三自电位差和所述第三距离，确定所述三个所述电极对中的第三自热电场强度表达式。

可选的，上述所述确定模块具体用于：

对所述第一实时电场强度表达式与所述第一自然电场强度表达式进行求差，得到第一干扰电场强度表达式；

对所述第二实时电场强度表达式与所述第二自然电场强度表达式进行求差，得到第二干扰电场强度表达式；

对所述第三实时电场强度表达式与所述第三自然电场强度表达式进行求差，得到第三干扰电场强度表达式。

可选的，上述所述定位模块具体用于：

基于直角坐标系，确定每个所述测量电极的坐标信息；

分别输入每个所述测量电极的坐标信息至所述第一干扰电场强度表达式、所述第二干扰电场强度表达式和所述第三干扰电场强度表达式，得到所述点源干扰源的坐标信息。

可选的，上述所述的定位装置，还包括坐标系建立模块，用于：

以所述参考电极为坐标原点建立直角坐标系。

本发明采用的一种地震地电场观测中点源干扰源的定位方法及装置，通过包括：分别获取至少三个电极对的第一实时电场强度表达式、第二实时电场强度表达式和第三实时电场强度表达式，三个电极对为参考电极和至少两个测量电极两两组合所确定的，且参考电极和至少两个测量电极构成多边形形状；根据第一实时电场强度表达式、第二实时电场强度表达式和第三实时电场强度表达式，分别确定三个电极对的第一干扰电场强度表达式、第二干扰电场强度表达式和第三干扰电场强度表达式；根据第一干扰电场强度表达式、第二干扰电场强度表达式和第三干扰电场强度表达式，定位点源干扰源的位置的方式，使得可以准确的获取到点源干扰源的位置信息，及时解除点源干扰源的电场对地电场观测波形的影响，保证了地震观测数据的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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地震地电场观测中点源干扰源的定位方法的一种流程示意图；

图2是图1中的地震地电场观测中点源干扰源的定位方法中电极的布设示意图；

图3是点源干扰源辐射电场的示意图；

图4是电源干扰源位置定位示意图；

图5是本发明实施例提供的地震地电场观测中点源干扰源的定位装置的一种结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

图1是本发明实施例提供的地震地电场观测中点源干扰源的定位方法的一种流程示意图。

如图1所示，本实施例的一种地震地电场观测中点源干扰源的定位方法，包括以下步骤：

s11、分别获取至少三个电极对的第一实时电场强度表达式、第二实时电场强度表达式和第三实时电场强度表达式，三个电极对为参考电极和至少两个测量电极两两组合所确定的，且参考电极和至少两个测量电极构成多边形形状。

具体的，通常在实时获取之前还包括：测量每个电极对中的电极之间第一自然电位差、第二自然电位差和第三自然电位差；获取每个电极对中的电极之间的第一距离、第二距离和第三距离；根据第一自电位差和第一距离，确定三个电极对中的第一自热电场强度表达式；根据第二自电位差和第二距离，确定三个电极对中的第二自热电场强度表达式；根据第三自电位差和第三距离，确定三个电极对中的第三自热电场强度表达式。测量电极和参考电极为提前布置好的，而且其位置是固定的，距离也就是固定的，即为当将参考电极与测量电极于地面埋好后，各个电极之间的距离便是固定不变的，而且在各个电极之间的自然电场强度也是固定的，以一个参考电极和两个测量电极为例进行说明，在地面上，将参考电极和测量电极布置为三角形结构，使得两两之间可以有三个电场强度表达式，且为固定的最终值。通常是测量两个电极之间的电位差，然后由于之间的距离为已知量，电位差与距离的比值，为当前电极对的电场强度表达式，同理便可以获得第一自然电场强度表达式、第二自然电场强度表达式和第三自然电场强度表达式。同理，在对电极对之间的实时电场强度进行测量时，也可以采用同样的方法，先测量电极对之间的电位差，然后将电位差与距离值进行比值计算，便可以得到第一实时电场强度表达式、第二实时电场强度表达式和第三实时电场强度表达式。

s12、根据第一实时电场强度表达式、第二实时电场强度表达式和第三实时电场强度表达式，分别确定三个电极对的第一干扰电场强度表达式、第二干扰电场强度表达式和第三干扰电场强度表达式。

由于点源干扰源的干扰，使得电极对之间的电场强度值发生了变化，当有点源干扰源干扰时，其以辐射状产生电场，从而实现了干扰电场与自然电场的叠加，导致了测量实时电场的改变，反向来讲，测得的实时电场强度值便是自然电场强度值与干扰电场强度值的和，因此，利用实时电场强度值减去自然电场强度值便可以得到干扰电场强度的值，为了后续便于计算干扰源的具体位置，可以用表达式进行表示，具体的可以为：对第一实时电场强度表达式与第一自然电场强度表达式进行求差，得到第一干扰电场强度表达式；对第二实时电场强度表达式与第二自然电场强度表达式进行求差，得到第二干扰电场强度表达式，对第三实时电场强度表达式与第三自然电场强度表达式进行求差，得到第三干扰电场强度表达式。

s13、根据第一干扰电场强度表达式、第二干扰电场强度表达式和第三干扰电场强度表达式，定位点源干扰源的位置。

具体的，在进行定位之前，首先以参考电极为坐标原点建立直角坐标系，然后由于各个电极之间的位置是固定的，因此，当以参考电极为原点时，便可以直接的得出各个测量电极的坐标信息；具体的单位值可以是自行设定的任意数值，由于其是相对的，因此数值不会对坐标的确定造成影响，只是更加准确的表示相对的位置即可。然后分别输入每个测量电极的坐标信息至第一干扰电场强度表达式、第二干扰电场强度表达式和第三干扰电场强度表达式，得到点源干扰源的坐标信息。

图2是图1中的地震地电场观测中点源干扰源的定位方法中电极的布设示意图。为了使得更加清晰的理解本方案，可以从反向论证的角度进行说明，如图2所示，可以采用如图所示的四种布极的方式，在实际的台站观测中可以选用其中一种进行测量，以(d)布极方式为例进行说明，有一个参考电极o1或o2和四个测量电极a1,a2,b1,b2为例对某一个小区域进行说明，同时采用“l”型布极方式。中心公共电极o1/o2，布设于同一位置，可同时使用或者只使用一个电极另一个作为备用，以下按照只使用o1，o2作为备用来说明，其他四个电极a1,a2,b1,b2与公共电极o1构成三个方向的6组地电场观测，分别为南北测向两组(b1o1和b2o1)，东西测向两组(a1o1和a2o1)，斜向两组(a1b1和a2b2)。

根据地电场观测原理，设五个电极的电位分别为uo、ua1、ua2、ub1和ub2，由电场定义可以得到4组电场值，即：

式(1)中，分子为两电极之间电位差，分母为两电极之间距离，e1-e4为仪器观测到的电场值，为已知量，单位是mv/km。

图3是点源干扰源辐射电场的示意图。

如图3所示，当点源干扰源q在地表向地下泄漏电流i时，地中电流线引起的电场的分布便以q为中心向周围呈辐射状。为了计算地电场观测中各个电极受点源干扰源q的影响，需要求距离点源干扰源q点r米的电位值，设地电场观测中任意一个电极为p，p在地表位置，p到点源干扰源q的距离为r，则p点电位及电场强度分别为：

在实际观测中，布极区的5个测点都受到点源构成的稳定电流场的影响。设干扰源q到地表任一测量点pi的距离分别为ri(i＝1.2.3.4.5中任意数字，单位为m)，干扰源在测量点po、pa2、pa1、pb2和pb1产生的电位分别为u′o、u′a1、u′a2、u′b1和u′b2，根据公式(2)可以计算得到q对不同距离电极所产生的干扰幅度不同，叠加在原有电位uo、ua1、ua2、ub1和ub2上，则可得到受干扰影响后的电场值。

式(4)中，i为漏电电流，ρ为观测区域的电阻率值，均为常量，设则公式(4)可化简为：

在地电场观测中，正常观测电场值e、干扰电场值e'和电极之间距离均为已知量，将公式(5)方程两两相除可以消除常量c，得到三个方程组成的方程组(6)。

式(6)中，ki(i＝1，2，3)为已知量，干扰源q到测量电极的距离ro、ra1、rb1、ra2和rb2为五个未知量。

图4是点源干扰源位置定位示意图；因此为了获取这五个未知量，将点源干扰源点源与地电场观测的各电极位置关系放置于同一直角坐标系中，如图4所示，在一个直角坐标系中，测量电极位置固定且相对位置坐标已知，设o点坐标为(0,0)，点源干扰源q坐标为(x,y)，将干扰源位置坐标和各测量电极的位置坐标可计算干扰源q到各个测量电极的距离，采用公式(7)的计算方式，再将公式(7)带入公式(6)，即可解算出x和y的值，因此便定位出了干扰源的位置。

本实施例采用的一种地震地电场观测中点源干扰源的定位方法，通过包括：分别获取至少三个电极对的第一实时电场强度表达式、第二实时电场强度表达式和第三实时电场强度表达式，三个电极对为参考电极和至少两个测量电极两两组合所确定的，且参考电极和至少两个测量电极构成多边形形状；根据第一实时电场强度表达式、第二实时电场强度表达式和第三实时电场强度表达式，分别确定三个电极对的第一干扰电场强度表达式、第二干扰电场强度表达式和第三干扰电场强度表达式；根据第一干扰电场强度表达式、第二干扰电场强度表达式和第三干扰电场强度表达式，定位点源干扰源的位置的方式，使得可以准确的获取到点源干扰源的位置信息，及时解除点源干扰源的电场对地电场观测波形的影响，保证了地震观测数据的准确性。

图5是本发明实施例提供的地震地电场观测中点源干扰源的定位装置的一种结构示意图。

如图5所示，本实施例提供一种地震地电场观测中点源干扰源的定位装置，包括：

获取模块10，用于分别获取至少三个电极对的第一实时电场强度表达式、第二实时电场强度表达式和第三实时电场强度表达式，三个电极对为参考电极和至少两个测量电极两两组合所确定的，且参考电极和至少两个测量电极构成多边形形状；

确定模块20，用于根据第一实时电场强度表达式、第二实时电场强度表达式和第三实时电场强度表达式，分别确定三个电极对的第一干扰电场强度表达式、第二干扰电场强度表达式和第三干扰电场强度表达式；

定位模块30，用于根据第一干扰电场强度表达式、第二干扰电场强度表达式和第三干扰电场强度表达式，定位点源干扰源的位置。

本发明采用的一种地震地电场观测中点源干扰源的定位装置，通过包括：分别获取至少三个电极对的第一实时电场强度表达式、第二实时电场强度表达式和第三实时电场强度表达式，三个电极对为参考电极和至少两个测量电极两两组合所确定的，且参考电极和至少两个测量电极构成多边形形状；根据第一实时电场强度表达式、第二实时电场强度表达式和第三实时电场强度表达式，分别确定三个电极对的第一干扰电场强度表达式、第二干扰电场强度表达式和第三干扰电场强度表达式；根据第一干扰电场强度表达式、第二干扰电场强度表达式和第三干扰电场强度表达式，定位点源干扰源的位置的方式，使得可以准确的获取到点源干扰源的位置信息，及时解除点源干扰源的电场对地电场观测波形的影响，保证了地震观测数据的准确性。

进一步地，上述的定位装置，还包括自然电场强度确定模块，用于：

测量每个电极对中的电极之间第一自然电位差、第二自然电位差和第三自然电位差；

获取每个电极对中的电极之间的第一距离、第二距离和第三距离；

根据第一自电位差和第一距离，确定三个电极对中的第一自热电场强度表达式；

根据第二自电位差和第二距离，确定三个电极对中的第二自热电场强度表达式；

根据第三自电位差和第三距离，确定三个电极对中的第三自热电场强度表达式。

进一步地，上述确定模块20具体用于：

对第一实时电场强度表达式与第一自然电场强度表达式进行求差，得到第一干扰电场强度表达式；

对第二实时电场强度表达式与第二自然电场强度表达式进行求差，得到第二干扰电场强度表达式；

对第三实时电场强度表达式与第三自然电场强度表达式进行求差，得到第三干扰电场强度表达式。

进一步地，上述定位模块30具体用于：

以参考电极为坐标原点建立直角坐标系。

基于直角坐标系，确定每个测量电极的坐标信息；

分别输入每个测量电极的坐标信息至第一干扰电场强度表达式、第二干扰电场强度表达式和第三干扰电场强度表达式，得到点源干扰源的坐标信息。

关于上述装置部分的实施例，在对应的方法的实施例中已经做了详尽明确的解释说明，因此不再对其进行再次介绍，可以相互参照进行理解。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。