[发明专利]一种电极随机分布式高密度电阻率测量方法及勘探系统

说明书

针对城市复杂地表条件勘探需求和传统高密度电法需要规则测量网格的不足，本发明公开一种电极随机分布式高密度电阻率测量方法及勘探系统设计。系统由中央控制台和多个采集单元组成。中央控制台和采集单元之间通过无线网络通讯连接。采集单元由采集站和通过电缆连接的两个配备GPS定位的电极组成。电极布设可以根据现场接地条件随机布设，由电极上配备的GPS提供测点位置坐标。采集站受中央控制台控制，分别提供供电或电位测量两种工作模式。数据采集过程采用并行测量模式：顺序选择一个采集单元供电，其它所有采集单元进行电位测量。该方法具有极高的数据采集效率，而且接地条件灵活，适用于城市以及难以通行的复杂地表环境勘探。

技术领域

本发明属于电法勘探技术领域，具体涉及一种基于电极随机分布的三维高密度电阻率测量方法及勘探系统。

背景技术

高密度电阻率法是在普通电法勘探基础上发展的一种阵列勘探方法。传统高密度电法是通过电缆将所有电极串接起来连接到仪器上，由仪器内部程控开关按照装置(如温纳、偶极-偶极等)设置要求，从所有电极中挑选出满足装置设置要求的供电(A、B)和测量(M、N)电极进行自动测量，进而计算得到对应某一装置参数的视电阻率值Ps。仪器通过程控开关顺序改变装置系数(也即改变供电、测量点位置)，测量得到不同位置、不同深度的一系列测点的视电阻率值。再通过室内数据处理(主要是反演)，获得测量区域的地下电阻率分布特征。高密度电法的优势在于只需要一次性布设好电极，测量时由仪器程控选择电极，实现自动测量，不仅节省了人力，也提高了数据采集效率。

然而目前高密度电法存在以下不足：

1.只能采用规则网格布设电极，在城市或复杂环境条件下，难以找到合适、规整的矩形区域规则布设电极，严重限制了高密度电法的野外应用。

2.采用长电缆串接所有电极，测量也是按电极在电缆中的位置串行顺序测量。笨重的电缆连接既增加劳动强度，而且障碍物(河流、大型建筑、交通干线等)的存在也往往导致现场电缆布设工作难以实施。

3.目前的高密度电法三维勘探采用规则网格布置测点/测线，测量只能按照沿测线的两个正交方向前进，只能是一种拟三维测量。而且现有高密度电法仪器每次测量只用到两个电极对(供电/测量)的四个电极，采集效率较低。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种基于电极随机分布的三维高密度电阻率测量方法及勘探系统，具体技术方案如下：

一种基于电极随机分布的三维高密度电阻率勘探系统，其特征在于，该系统包括中央控制台和多个数据采集单元，所述的数据采集单元根据需要随机设置，所述的数据采集单元包括采集站和通过短电缆连接的两个带GPS定位的电极，所述的电极的位置根据现场接地条件灵活设置，每个数据采集单元与中央控制台通过无线网络通讯连接，受所述的中央控制台的指挥完成供电或电位测量，并把测量结果回传至中央控制台。

优选地，所述的中央控制台包括中控计算机、无线通讯控制单元，所述的中控计算机用于控制所有的数据采集单元的数据采集过程，所述的无线通讯控制单元包括控制模块、发射机、接收机和无线传输天线，所述的无线通讯控制单元用于与各采集站建立无线连接、采集站注册登记、执行指令发布以及采集站的状态监控。

优选地，所述的采集站包括控制模块、供电模块、内置电源模块、测量模块、外置升压电源模块、无线通讯天线、电缆接口，所述的控制模块用于接收所述的中央控制台的指令，控制数据采集单元进行供电或电位测量，并把采集的数据回传至所述的中央控制台；

所述的供电模块用于给与所述的采集站连接的两个电极供电；

所述的测量模块用于测量与所述的采集站连接的两个电极的电位差或供电电流；

所述的内置电源模块用于给采集站内部供电，并给所述的供电模块提供电源；