[发明专利]计及复杂频域的地电参数结构估计方法

权利要求书

1.计及复杂频域的地电参数结构估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：搭建复杂频域地电参数测量试验平台，包括频率电流信号发生装置(1)，电压采集记录装置(2)，导线一(3)，导线二(4)，导线三(5)，导线四(6)，探针铜电极一(19)，探针铜电极二(20)，探针铜电极三(21)，探针铜电极四(22)，滑块一(11)，推杆电机一(14)，滑块二(12)，推杆电机二(15)，滑块三(13)，推杆电机三(16)，滑块四(8)，推杆电机四(17)，绝缘外壳(7)，阻隔件一(9)，阻隔件二(25)，支架一(26)，支架二(27)，滚轮一(18)，滚轮二(23)，绝缘扁杆(10)，中心轴线(24)；

所述频率电流信号发生装置(1)分别与导线一(3)的输入端和导线四(6)的输入端连接，导线一(3)的输出端嵌入滑块四(8)与探针铜电极四(22)的输入端相连，推杆电机四(17)与探针铜电极四(22)的输入端相连，探针铜电极四(22)可在推杆电机四(17)中垂直上下移动；导线四(6)的输出端嵌入滑块一(11)与探针铜电极一(19)的输入端相连，推杆电机一(14)与探针铜电极一(19)的输入端相连，探针铜电极一(19)可在推杆电机一(14)中垂直上下移动；电压采集记录装置(2)分别与导线二(4)的输入端和导线三(5)的输入端连接，导线二(4)的输出端嵌入滑块三(13)与探针铜电极三(21)的输入端相连，推杆电机三(16)与探针铜电极三(21)的输入端相连，探针铜电极三(21)可在推杆电机三(16)中垂直上下移动；导线三(5)的输出端嵌入滑块二(12)与探针铜电极二(20)的输入端相连，推杆电机二(15)与探针铜电极二(20)的输入端相连，探针铜电极二(20)可在推杆电机二(15)中垂直上下移动；滑块一(11)、滑块二(12)、滑块三(13)、滑块四(8)均套在水平绝缘扁杆(10)上，滑块一(11)、滑块二(12)、滑块三(13)、滑块四(8)可在水平绝缘扁杆(10)上灵活的水平左右移动，水平绝缘扁杆(10)左右两端部分别装有阻隔件一(9)和阻隔件二(25)，支架一(26)顶部与底部分别连接绝缘外壳(7)和滚轮一(18)，支架二(27)顶部与底部分别连接绝缘外壳(7)和滚轮二(23)，中心轴线(24)为该平台的垂直中轴线；

第二步：对未知复杂大地进行测线划分，并进行视在电参数测量：首先将目标大地用正方形加对角线的方式进行划分，共需六条测线，划分的测线分别为测线一(28)、测线二(29)、测线三(30)、测线四(31)、测线五(32)、测线六(33)，测线一(28)、测线二(29)、测线三(30)、测线四(31)分别构成正方形大地的四条边测线，测线五(32)、测线六(33)分别构成正方形大地的两条对角测线，每条测线下，四个探针铜电极之间的距离两两相等，且探针铜电极一(19)与探针铜电极四(22)关于中心轴线(24)对称，且探针铜电极二(20) 与探针铜电极三(21)关于中心轴线(24)对称，滑动滑块一(11)、滑块二(12)、滑块三(13)、滑块四(8)，使探针铜电极之间的距离均为l，测试时先选好目标测线，然后通过四个推杆电机将对应的四个探针铜电极插入待测测线下的大地，频率电流信号发生装置(1)发出频率电流信号电压采集记录装置(2)采集记录得到电压信号则在测线m中的不同电极间距下，可测量得到探针铜电极之间的距离均为l下的等值视在电参数将电极间距离变为2l、3l，所得等值视在电参数为且不同测线下的电极间距均设置为l、2l、3l；

第三步：计算每条测线上的大地频域视在电参数理论值：

其中为固定频率下的大地频域电参数理论值，复镜像阶数N₁＝20；复镜像阶数N₂＝8；μ为真空磁导率；σ₁、ξ₁分别为第一层大地电导率和第一层大地介电常数；ω为角频率；q_i、η_i、θ_i、τ_i分别为第i阶的下的复镜像系数；

第四步：建立目标适应度函数：

其中，M为变换不同电极间距的总测量次数，分别为第m条测线下第s次测量下的大地复视在电参数理论推导值和实际测量值，ρ_f1,ξ_f1,ρ_f2,ξ_f2…,ρ_fn,ξ_fn分别为在频率为f1、f2…,fn条件下的大地各水平分层电阻率和介电常数，b为不同测线下改变电极间距的测量次数，通过基于量子搜索机制得到使测线上的大地视在电参数推导值逼近大地视在电参数测量值时的大地电参数结构，可以获得每个频率点下大地电参数结构ρ_f1,ξ_f1,ρ_f2,ξ_f2…,ρ_fn,ξ_fn；搜索方式：

x_i,k为第k次迭代第i个大地电参数解、x_i,k+1为第k+1次迭代第i个大地电参数解；E_k为第k次迭代的最佳大地参数解，为第k次迭代第i个大地电参数解的平均值；g～U(0,1)，e为自然常数；P为种群个数，S是搜索步长，r、sr是相互独立的从区间[0,1]上的均匀随机分布函数得到的随机数；

第五步：评估大地复杂频域电参数结构，通过大地电参数测量值随电极间距变化曲线，计算纵向大地电参数结构评价因子A_G、均匀大地电参数结构评价因子A_U和横向大地电参数评价因子A_H；

其中，M为变换不同电极间距的总测量次数，测线个数N＝6；每条测线下改变电极间距的测量次数b＝3；

综合上述计算，大地频域电参数结构综合评判因数A：

当A∈(-∞,-0.3)∪(0.3,+∞)时，表征目标场地的大地频域电参数结构为包含有特殊岩石块体或垂直裂缝存在的垂直分层大地频域电参数结构；当A∈[-0.3,0.3]时，满足水平分层模型，可获得相应的大地频域电参数结构解析解；对于A∈[-0.3,0)时，表征目标场地的大地频域电参数结构为水平三层大地结构；对于A＝0时，表征目标场地的大地频域电参数结构为水平一层大地结构；对于A∈(0,0.3]时，表征目标场地的大地频域电参数结构为水平二层大地结构；

第六步：不同目标场地下的大地频域电参数结构估计：根据目标场地要求，设置不同测线长度，并重复第三步和第四步，即可进行不同目标场地下的大地频域电参数结构评估。