[发明专利]基于山区地形校正的大功率电测深方法及系统

权利要求书

1.一种基于山区地形校正的大功率电测深方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，在需要进行电测深测量的山区地形表面确定一条测线；该测线为沿山区地形表面地伏的测线；

步骤2，在所述测线所在的剖面建立x-y直角坐标系，其中，x轴代表距离测线起点的水平距离，y轴代表深度；

从所述测线的起点开始，等间距布置n个电极，依次编号为第1号电极、第2号电极,…,第n号电极；其中，相邻电极的间距为l；

步骤3，第1层剖面线的测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值的确定，采用以下方法：

步骤3.1，第1层剖面线的第1个测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值的确定方法为：

使第1号电极、第2号电极、第3号电极和第4号电极形成一个测量单元，此时电极距a＝l，即：使第1号电极为供电电极A、使第2号电极为测量电极M、使第3号电极为测量电极N，使第4号电极为供电电极B；

供电电极A、测量电极M、测量电极N和供电电极B的连线A-M-N-B近似为一条直线；

然后，采用电测深校正模型确定与测量深度L对应的测深点D的坐标D(x',y')，具体过程如下：

步骤3.1.1，供电电极A、测量电极M、测量电极N和供电电极B的连线A-M-N-B近似为一条直线；

步骤3.1.2，获取供电电极A的坐标为A(x₁,y₁)、测量电极M的坐标为M(x₂,y₂)、测量电极N的坐标为N(x₃,y₃)、供电电极B的坐标为B(x₄,y₄)；测量深度L的值等于电极距a；

步骤3.1.3，测量电极M到测量电极N的连线为线段M-N；定位到线段M-N的中心为O点，以O点为起点向下作线段M-N的垂线，该垂线的终点为D点，使线段O-D的长度为测量深度L；D点即为测深点D；

步骤3.1.4，过测量电极M所在点向下作垂线，与过N点作的水平线相交于点V；设∠MNV为θ，则：

步骤3.1.5，过O点向下作垂线，与过D点作的水平线相交于点W；

则：∠DOW＝∠MNV＝θ；

由于测量电极M的坐标M(x₂,y₂)、测量电极N的坐标N(x₃,y₃)，根据下式得到O点坐标为O(x,y)；

步骤3.1.6，根据下式得到测深点D的坐标D(x',y')：

x'＝x-Lsinθ

y'＝y-Lsinθ

步骤3.1.7，再采用以下视电阻率计算公式计算到测深点D对应的视电阻率ρ_s的值：

其中：

K为装置系数，由电极距a算出；L_AM、L_AN、L_BM和L_BN分别代表供电电极A到测量电极M的距离、供电电极A到测量电极N的距离、供电电极B到测量电极M的距离、供电电极B到测量电极N的距离；

ΔU_MN代表测量电极M和测量电极N间的电压；

I代表供电电极A和供电电极B间电流强度I；

由此得到测深点D的坐标D(x',y')，以及其对应的视电阻率ρ_s的值；

步骤3.2，再向后移动一个电极位，使第2号电极、第3号电极、第4号电极和第5号电极形成一个测量单元，即：使第2号电极为供电电极A、使第3号电极为测量电极M、使第4号电极为测量电极N，使第5号电极为供电电极B；再采用与步骤3.1相同的方式，得到第1层剖面线的第2个测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值；

如此不断后移，可得到第1层剖面线对应的所有测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值；

步骤4，第2层剖面线的测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值的确定，采用以下方法：

步骤4.1，第2层剖面线的第1个测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值的确定方法为：

使第1号电极、第3号电极、第5号电极和第7号电极形成一个测量单元，此时电极距a＝2l；即：使第1号电极为供电电极A、使第3号电极为测量电极M、使第5号电极为测量电极N，使第7号电极为供电电极B；

再采用与步骤3.1相同的方式，得到第2层剖面线的第1个测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值；

步骤4.2，第2层剖面线的第2个测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值的确定方法为：

使第3号电极、第5号电极、第7号电极和第9号电极形成一个测量单元，此时电极距a＝2l；即：使第3号电极为供电电极A、使第5号电极为测量电极M、使第7号电极为测量电极N，使第9号电极为供电电极B；

再采用与步骤3.1相同的方式，得到第2层剖面线的第2个测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值；

如此不断后移，可得到第2层剖面线对应的所有测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值；

依此类推，当电极距a＝3l时，得到第3层剖面线对应的所有测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值；

当电极距a＝4l时，得到第4层剖面线对应的所有测深点D的坐标以及对应的视电阻率ρ_s的值；

如此不断循环，电极距达到设定值时，停止运行；

由此得到测线所属剖面的多个深度不同的剖面线，每个剖面线均具有多个测深点D，每个测深点D均对应一个视电阻率ρ_s；

步骤5，定义视电阻率ρ_s值与色彩的对应关系，以水平距离为x轴，以深度为y轴，建立x-y直角坐标系；

在x-y直角坐标系中，根据测深点D的坐标，定位到测深点D的位置，在定位到的位置处绘制对应视电阻率ρ_s值所对应的色彩；由此得到测线所在剖面对应的视电阻率分布图；

步骤6，通过分析所述视电阻率分布图，推断解释地下地质结构。

2.一种基于山区地形校正的大功率电测深系统，其特征在于，包括：

测线确定模块，用于在需要进行电测深测量的山区地形表面确定一条测线；该测线为沿山区地形表面地伏的测线；

第一坐标系建立模块，用于在所述测线所在的剖面建立x-y直角坐标系，其中，x轴代表距离测线起点的水平距离，y轴代表深度；

测深点D坐标校正模块，用于根据地形，校正计算每个剖面线上各个测深点D的坐标，具体方式为：

确定电极距a；

供电电极A、测量电极M、测量电极N和供电电极B等间距布置，连线A-M-N-B近似为一条直线；

采用电测深校正模型确定与测量深度L对应的测深点D的坐标D(x',y')，具体过程如下：

(1)供电电极A、测量电极M、测量电极N和供电电极B的连线A-M-N-B近似为一条直线；

(2)获取供电电极A的坐标为A(x₁,y₁)、测量电极M的坐标为M(x₂,y₂)、测量电极N的坐标为N(x₃,y₃)、供电电极B的坐标为B(x₄,y₄)；测量深度L的值等于电极距a；

(3)测量电极M到测量电极N的连线为线段M-N；定位到线段M-N的中心为O点，以O点为起点向下作线段M-N的垂线，该垂线的终点为D点，使线段O-D的长度为测量深度L；D点即为测深点D点；

(4)过测量电极M所在点向下作垂线，与过N点作的水平线相交于点V；设∠MNV为θ，则：

(5)过O点向下作垂线，与过D点作的水平线相交于点W；

则：∠DOW＝∠MNV＝θ；

根据测量电极M的坐标M(x₂,y₂)、测量电极N的坐标N(x₃,y₃)，根据下式得到O点坐标为O(x,y)；

(6)根据下式得到测深点D的坐标D(x',y')：

x'＝x-Lsinθ

y'＝y-Lsinθ

测深点D迭代计算模块，用于依次迭代计算到每个剖面线的每个测深点D的坐标，方法为：

(1)从所述测线的起点开始，等间距布置n个电极，依次编号为第1号电极、第2号电极,…,第n号电极；其中，相邻电极的间距为l；

(2)电极距a＝l；对于第1层剖面线的第1个测深点D，计算方式为：

使第1号电极、第2号电极、第3号电极和第4号电极形成一个测量单元，即：使第1号电极为供电电极A、使第2号电极为测量电极M、使第3号电极为测量电极N，使第4号电极为供电电极B；然后，调用所述测深点D坐标校正模块，得到第1层剖面线的第1个测深点D的坐标；

然后，向后移动一个电极位，使第2号电极、第3号电极、第4号电极和第5号电极形成一个测量单元，即：使第2号电极为供电电极A、使第3号电极为测量电极M、使第4号电极为测量电极N，使第5号电极为供电电极B；然后，调用所述测深点D坐标校正模块，得到第1层剖面线的第2个测深点D的坐标；

如此不断后移，可得到第1层剖面线对应的所有测深点D的坐标；

(3)电极距a＝2l；对于第2层剖面线的第1个测深点D，其坐标校正方法为：使第1号电极、第3号电极、第5号电极和第7号电极形成一个测量单元，然后，调用所述测深点D坐标校正模块，得到第2层剖面线的第1个测深点D的坐标；

然后，向后移动两个电极位，使第3号电极、第5号电极、第7号电极和第9号电极形成一个测量单元，然后，调用所述测深点D坐标校正模块，得到第2层剖面线的第2个测深点D的坐标；

如此不断后移，可得到第2层剖面线对应的所有测深点D的坐标；

依此类推，当电极距a＝3l时，得到第3层剖面线对应的所有测深点D的坐标；

当电极距a＝4l时，得到第4层剖面线对应的所有测深点D的坐标；

如此不断循环，电极距达到设定值时，停止运行；

由此得到测线所属剖面的多个深度不同的剖面线，每个剖面线均具有多个测深点D的校正后的坐标；

视电阻率计算模块，用于计算每个测深点D对应的视电阻率值，具体采用以下公式计算：

其中：

K为装置系数，由电极距a算出；L_AM、L_AN、L_BM和L_BN分别代表供电电极A到测量电极M的距离、供电电极A到测量电极N的距离、供电电极B到测量电极M的距离、供电电极B到测量电极N的距离；

ΔU_MN代表测量电极M和测量电极N间的电压；

I代表供电电极A和供电电极B间电流强度I；

视电阻率分布图生成模块，用于生成视电阻率分布图，方法为：

定义视电阻率ρ_s值与色彩的对应关系，以水平距离为x轴，以深度为y轴，建立x-y直角坐标系；

在x-y直角坐标系中，根据测深点D的坐标，定位到测深点D的位置，在定位到的位置处绘制对应视电阻率ρ_s值所对应的色彩；由此得到测线所在剖面对应的视电阻率分布图；

推断解释模块，用于通过分析所述视电阻率分布图，推断解释地下地质结构。