一种矩形回线源瞬变电磁探测的方法和装置与流程

本发明涉及煤田水文地质与地球物理领域，具体涉及一种矩形回线源瞬变电磁探测的方法和装置。

背景技术：
瞬变电磁(TEM)法是一种常见的基于电磁感应的地球物理方法，能够提供地下地电信息。大回线源瞬变电磁法广泛应用于矿产、工程和环境调查，以及其它地质研究。在瞬变电磁测深法发展的早期，主要采用中心回线或重叠回线的装置，场值响应的计算研究也主要集中于装置中心点。铺设一个发射回线往往只能测量一个点，工作效率受到极大限制。为了提高效率，如今的瞬变电磁测深多采用矩形回线装置，关于矩形回线装置的场值响应的正演计算及反演视电阻率的研究较多，但在野外实践中，特别是在我国的山区或建筑物较多的地区工作时，很难布置足够标准的矩形发射回路进行传统的测量，如图1所示，回线的形状可能是任意形状的多边形。使用设计矩形回线参数反演实际多边形回线观测的数据会带来一定的计算误差，影响回线源瞬变电磁的探测精度。因此，在具有特殊地形或建筑物等地区探测时，需要考虑发射回线形状的影响。但由于发射回线形状的改变，修正式矩形回线的瞬变电磁场响应的计算、资料的采集、处理和解释还没有形成成熟的技术体系。

技术实现要素：
本发明为了克服现有技术矩形回线参数反演多边形回线观测数据带来的计算误差，本发明提供一种矩形回线源瞬变电磁探测的方法和装置，利用地球物理方法，提高探测结果的解释精度。为了实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：一种矩形回线源瞬变电磁探测的方法，包括：采用矩形回线源探测实际回线对应的瞬变电磁场数据；对探测到的实际回线对应的瞬变电磁场数据进行坐标变换，获得以每一条发射边框为轴的多个坐标系对应的瞬变电磁场数据；通过叠加计算获得实际回线源的瞬变电磁场总场数据；对比标准矩形回线与实际矩形回线的响应，确定由回线形状改变引起的相对误差，进行定量分析，确定适用于实际矩形回线的响应计算的校正因子；根据获得的校正因子代入适用于标准回线的视电阻率公式，确定实际回线内任一点的视电阻率。对探测到的实际回线对应的瞬变电磁场数据进行坐标变换，获得以每一条发射边框为轴的多个坐标系对应的瞬变电磁场数据，包括：将实际回线的单一坐标系统转换成与每一条发射边框为轴的多个坐标系；在每一条发射边框的坐标系下分别利用线积分计算所述边框产生的场值响应。通过对比标准矩形回线与实际矩形回线的响应，确定由回线形状改变引起的相对误差，进行定量分析，确定适用于实际矩形回线的响应计算的校正因子，包括：对比标准矩形回线与实际回线等周长或等磁矩下的场值响应；通过对比的结果确定由等周长或磁矩的改变形状的回线引起的相对误差，进行定量分析，确定适用于实际矩形回线的响应计算的校正因子。根据获得的校正因子代入适用于标准回线的视电阻率公式，确定实际回线内任一点的视电阻率，包括：根据获得的正演响应结果和校正因子，利用迭代方法计算实际回线内任一点的视电阻率。所述的方法还包括：确定实际回线的探测深度。为解决上述技术问题，本发明还提供一种矩形回线源瞬变电磁探测的装置，包括：采集模块，用于采用矩形回线源探测实际回线对应的瞬变电磁场数据；坐标变换模块，用于对探测到的实际回线对应的瞬变电磁场数据进行坐标变换，获得以每一条发射边框为轴的多个坐标系对应的瞬变电磁场数据；响应模块，用于通过叠加计算获得实际回线源的瞬变电磁场总场数据；对比模块，用于对比标准矩形回线与实际矩形回线的响应，确定由回线形状改变引起的相对误差，进行定量分析，确定适用于实际矩形回线的响应计算的校正因子；视电阻率模块，用于根据获得的校正因子代入适用于标准回线的视电阻率公式，确定实际回线内任一点的视电阻率。所述坐标变换模块对探测到的实际回线对应的瞬变电磁场数据进行坐标变换，获得以每一条发射边框为轴的多个坐标系对应的瞬变电磁场数据，包括：将实际回线的单一坐标系统转换成与每一条发射边框为轴的多个坐标系；在每一条发射边框的坐标系下分别利用线积分计算所述边框产生的场值响应。所述对比模块通过对比标准矩形回线与实际矩形回线的响应，确定由回线形状改变引起的相对误差，进行定量分析，确定适用于实际矩形回线的响应计算的校正因子，包括：对比标准矩形回线与实际回线等周长或等磁矩下的场值响应；通过对比的结果确定由等周长或磁矩的改变形状的回线引起的相对误差，进行定量分析，确定适用于实际矩形回线的响应计算的校正因子。所述视电阻率模块根据获得的校正因子代入适用于标准回线的视电阻率公式，确定实际回线内任一点的视电阻率包括：根据获得的正演响应结果和校正因子，利用迭代方法计算实际回线内任一点的视电阻率。所述的装置还包括：探测深度模块，用于确定实际回线的探测深度。本发明和现有技术相比，具有如下有益效果：本发明的方法和装置，针对山区地形复杂或者建筑物较多，标准矩形回线方法难以开展的情况，本发明采用实际回线源进行回线内任意点的高效、精细探测，对标准矩形回线和实际回线在等周长和等磁矩两种情况下进行响应对比分析，进而利用修正矩形回线源瞬变电磁方法进行资料的采集和处理；消除由发射源形状改变带来的影响，按照本发明提出的矩形回线内任意点的瞬变电磁法的数据解释方法对数据进行处理解释，利用二分迭代法和校正因子计算全程视电阻率的方式代替传统的中心回线晚期视电阻率公式，提高了瞬变电磁的探测精度，最终解决复杂地形山区或建筑物较多地区目标体的探测问题。附图说明图1是相关技术的发射回线铺设示意图；图2是本发明实施例的一种矩形回线源瞬变电磁探测的方法的流程图；图3是本发明实施例的一种矩形回线源瞬变电磁探测的装置的结构示意图；图4是本发明实施例的规则矩形回线与修正矩形回线发射源测量示意图；图5是本发明实施例的以发射边框为轴的坐标系示意图；图6是本发明实施例的标准矩形回线和内凹等面积回线的示意图；图7是本发明实施例的标准矩形回线和内凹等面积回线的中心点垂直磁场的比较示意图；图8是本发明实施例的标准矩形回线和内凹等面积回线的一点垂直磁场的比较示意图；图9是本发明实施例的标准矩形回线和外凸等面积回线的示意图；图10是本发明实施例的标准矩形回线和外凸等面积回线的中心点垂直磁场的比较示意图；图11是本发明实施例的标准矩形回线和外凸等面积回线的一点垂直磁场的比较示意图；图12是本发明实施例的标准矩形回线和内凹等周长回线的示意图；图13是本发明实施例的标准矩形回线和内凹等周长回线的中心点垂直磁场的比较示意图；图14是本发明实施例的标准矩形回线和外凸等周长回线的示意图；图15是本发明实施例的标准矩形回线和外凸等周长回线的中心点垂直磁场的比较示意图；图16是本发明实施例的标准矩形回线和外凸等周长回线的一点垂直磁场的比较示意图；图17是本发明实施例一的测线分布示意图；图18是本发明实施例一的标准矩形回线和实际回线的中心点垂直磁场的比较示意图；图19是本发明实施例一的标准矩形回线和实际回线的视电阻率测深剖面比较示意图。具体实施方式为使本发明的发明目的、技术方案和有益效果更加清楚明了，下面结合附图对本发明的实施例进行说明，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例和实施例中的特征可以相互任意组合。如图2所示，本发明实施例提供一种矩形回线源瞬变电磁探测的方法，其特征在于，包括：S101、采用矩形回线源探测实际回线对应的瞬变电磁场(垂直磁场)数据；S102、对探测到的实际回线对应的瞬变电磁场数据进行坐标变换，获得以每一条发射边框为轴的多个坐标系对应的瞬变电磁场数据；S103、通过叠加计算获得实际回线源的瞬变电磁场总场数据；S104、对比标准矩形回线与实际矩形回线的响应，确定由回线形状改变引起的相对误差，进行定量分析，确定适用于实际矩形回线的响应计算的校正因子；S105、根据获得的校正因子代入适用于标准回线的视电阻率公式，确定实际回线内任一点的视电阻率...