GDP大地电磁系统数据处理方法研究及软件开发

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2024年3月7日发(作者：)

中南大学硕士学位论文GDP大地电磁系统数据处理方法研究及软件开发姓名：***申请学位级别：硕士专业：地球探测与信息技术指导教师：***20060525

中南大学硕士毕业论文摘要ＣＳＡＭＴ法（可控音频大地电磁测深法）最早是由加拿大多伦多大学的Ｄ．ｗ．Ｓｔｒａｎｇｗａｒ教授和他的研究生ＭｙｒｏｎＧｏｌｄｔｅｉｎ与１９７１年提出，它的全过程包括数据采集、资料处理和反演解释。数据质量是基础，也是关键，ＣＳＡＭＴ应用的成功与否很大程度上取决于原始数据的质量。如何有效地抑制各种电磁噪声，提高信噪比，消除静态效应，保证ＣＳＡＭＴ数据质量和解释结果的可靠性，这始终是ＣＳＡＭＴ资料采集与处理的核心问题。本文基于ＣＳＡＭＴ法，在简要介绍了该方法的工作原理，工作方法，观测参数，观测系统（ＧＤＰ大地电磁系统）的同时。重点介绍了该方法的数据处理功能。针对ＧＤＰ大地电磁系统的数据处理流程，从不同的角度系统地阐述了ＧＤＰ大地电磁系统中噪声来源和对ＧＤＰ大地电磁系统采集资料质量的影响、阐述了对ＧＤＰ大地电磁系统勘探中的噪声消除。介绍了ＧＤＰ大地电磁系统数据处理中经常用到的深度提取功能的一种具体处理方法，系统研究了ＧＤＰ大地电磁系统ＡＶＧ的数据格式，根据实际需要、结合先进的计算机技术和当今比较流行的ＶｉｓｕａｌＣ＋＋６．０开发工具开发了相应的软件—ＧＤＰ大地电磁数据处理软件，其中主要功能有：ａ．多类型参数数据的曲线显示、参数值的实时显示以及读取存储功能；ｂ．可视化数据编辑功能；ｃ．电阻率深度提取功能。同时给出了部分程序代码。笔者在软件系统的设计中，嵌入了模块化思想，为今后完善和移植ＧＤＰ大地电磁系统数据处理软件奠定了基础。也同时方便利用ＧＤＰ大地电磁系统，以便在工程勘察，资源普查，地下水，和石油等工作任务中能够广泛应用。最后通过６ＤＰ大地电磁系统数据处理软件对青海锡铁山的实测ＣＳＡＭＴ资料进行校正处理，效果明显，说明ＧＤＰ大地电磁系统数据处理软件有较强的实用性。关键词：ＣＳＡＭＴ法，噪声抑制，数据处理，ＧＤＰ大地电磁系统

中南大学硕士毕业论文摘要ＡＢＳＴＲＡＣＴＣＳＡＭＴ（ＴｈｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＳｏｕｒｃｅＡｕｄｉｏ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙＭａｇｎｅｔｏｔｅｌｌｕｒｉｃｓ）ｍｅｔｈｏｄｗａｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｂｙｐｒｏｆｅｓｓｏｒＤ．Ｗ．ＳｔｒａｎｇｗａｒｏｆＴｈｅＣａｎａｄａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｏｒｏｎｔｏ’ＳａｎｄｈｉｓｇｒａｄｕａｔｅｓｔｕｄｅｎｔＭｙｒｏｎＧｏｌｄｔｅｉｎｉｎ１９７１，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇａｃｑｕｉｒｉｎｇｄａｔａ，ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄｉｎｖｅｒｓｉｏｎ．Ｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｄａｔａｑｕａｌｉｔｙｉｓｂａｓｉｃａｓｗｅｌｌａｓｃｒｕｃｉａｌ。ｗｅａｔｈｅｒｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＣＳＡＭＴｉＳｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅｍａｉｎｌｙｄｕｅｓｔｏｔｈｅｒａｗｄａｔａ，ｔｏｓｏｍｅｅｘｔｅｎｔ．Ｓｏｈｏｗｔｏｉｍｐｅｄｅｖａｒｉｏｕｓｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｎｏｉｓｅｓ，ｐｒｏｍｏｔｅｔｈｅＳＮＲ，ｅｌｉｍｉｎａｔｅｓｔａｔｉｃｅｆｆｅｃｔｓａｎｄｇｕａｒａｎｔｅｅｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｄａｔａｑｕａｌｉｔｙａｎｄｅｘｐｌａｎａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔ，ｉＳａｌｗａｙｓｔｈｅｃｏｒｅｉｓｓｕｅｏｆｍａｔｅｒｉａｌｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．ＴｈｅｔｈｅｓｉｓａｉｍｓｔｏｓｉｍｐｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅＣＳＡＭＴ，ｔｈｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒ，ｔｈｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ（ＧＤＰＭａｇｎｅｔｏｔｅｌｌｕｒｉｃｓｙｓｔｅｍ）ａｎｄＳＯｏｎ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅｐｒｉｍａｒｙｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｉｓｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｔｏｔｈｅｄａｔａ－ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｐｒｏｃｅｄｕｒｅｏｆｔｈｅＧＤＰＭａｇｎｅｔｏｔｅｌｌｕｒｉｃｓｙｓｔｅｍ，Ｗｅｅｎｕｎｃｉａｔｅｔｈｅｎｏｉｓｅｒｅｓｏｕｒｃｅ，ｉｔｓｉｍｐａｃｔｏｎｔｈｅｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｅｎｏｉｓｅｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎｉｎｔｈｅＧＤＰＭａｇｎｅｔｏｔｅＵｕｒｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎ．ＡｓｗｅｌｌｔｈｅｔｈｅｓｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｃｏｎｃｒｅｔｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅｄｅｐｔｈｗｉｔｈｄｒａｗｓｉｎＧＤＰＭａｇｎｅｔｏｔｅｌｌｕｒｉｃｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅｔｈｅｓｉｓｈａｄｓｔｕｄｉｅｄｏｎｔｈｅＡＶＧｆｉｌｅｆｏｒｍａｔ．ＦｉｎａｌｌｙｉｎａｃｃｏｒｄａｎｃｅｗｉｔｈＡｃｔｕａｌｎｅｅｄｓ，ｔｈｅａｕｔｈｏｒｓｕｃｃｅｅｄｓｉｎｄｅｓｉｇｎｉｎｇｔｈｅｓｙｓｔｅｍｏｆｔｈｅＧＤＰＭａｇｎｅｔｏｔｅｌｌｕｒｉｃｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｏｆｔｗａｒｅｂｙａｄｏｐｔｉｎｇｔｈｅａｄｖａｎｃｅｄｃｏｍｐｕｔｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｔｈｅａｄｖａｎｃｅｄｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｌａｎｇｕａｇｅ．Ｔｈｅｍａｉｎｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｐｒｏｇｒａｍｓｅｔａｓｆｏｌｌｏｗｓ：Ｆｉｒｓｔ，Ｔｈｅｍｕｌｔｉ—ｔｙｐｅｓｄａｔａｃｕｒｖｅｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ，Ｒｅａｌｔｉｍｅｄｉｓｐｌａｙａｓｗｅｌｌａｓｒｅａｄｉｎｇａｎｄｗｒｉｔｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆｐａｒａｍｅｔｅｒｖａｌｕｅ，ｓｅｃｏｎｄ，ｖｉｓｕａｌｉｚｅｄｄｉｇｉｔａｌ—ｅｄｉｔｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎ，Ｔｈｉｒｄ，ｎｅｄｅｐｔｈｗｉｔｈｄｒａｗｓａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ．Ａｓｗｅｌｌｐｒｏｇｒａｍｃｏｄｅｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｏｎｔｈｅｏｔｈｅｒｈａｎｄ，ｔｈｅａｕｔｈｏｒｄｅｖｅｌｏｐｓｐｒｏｇｒａｍｉｎａｃｃｏｒｄａｎｃｅｗｉｔｈｓｏｆｔｗａｒｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．ＩｔｗｉｌｌｔｏｌａｙｔｈｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｔｈａｔｃｏｎｓｕｍｍａｔｅａｎｄｔｒａｎｓｐｌａｎｔｓｔｈｅＧＤＰＭａｇｎｅｔｏｔｅｌｌｕｒｉｃｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅ．Ｏｎｔｈｅｏｔｈｅｒｈａｎｄ，ｉｔｇｉｖｅｓａｇｏｏｄｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｆｏｒⅡ

中甫大学硕士毕业论文ｔｈｅｆｕｔｕｍｓｔｕｄｉｅｓｏｆｔｈｅＧＤＰＭａｇｎｅｔｏｔｅｌｌｕｒｉｃｍｅｔｈｏｄｉｎｔｈｅｓｙｓｔｅｍｏｆｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄｉｎｏｒｄｅｒｔｏｇａｉｎｅｘｔｅｎｓｉｖｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｔａｓｋｓ，ｓｕｃｈａｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ，ｔｈｅｓｅａｒｃｈｏｆｍｉｎｅｒａｌｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ，ａｎｄｐｅｔｒｏｌｅｕｍｅｔｃ．ＦｉｎａｌｌｙｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅＱｉｎｇｈａｉＸｉＴｉｅＭｏｕｎｔａｉｎ’ＳａｃｔｕａｌＣＳＡＭＴｄａｔａａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｆｔｈｅＧＤＰＭａｇｎｅｔｏｔｅｌｌｕｒｉｃｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，Ｗｃａｎｃｏｎｃｌｕｄｅｔｈａｔｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｓｏｂｖｉｏｕｓ．ａｎｄｔｈｅＧＤＰＭａｇｎｅｔｏｔｅｌｌｕｒｉｃｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｓｍｏｒｅａｐｐｌｉｃａｂｌｅ．ＫＥＹＷＯＲＤＳ：ｃｓａｍｔｍｅｔｈｏｄ，ｎｏｉｓｅｒｅｓｔｒａｉｎ，ｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｇｄｐｍａｇｎｅｔｏｔｅｌｌｕｒｕｃｓｙｓｔｅｍ１１Ｉ

原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证明而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献已在论文的致谢语中作了明确的说明。作者签名；孟凌燃日期：碰年—红月—狮关于学位论文使用授权说明本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文，允许学位论文被查阅：学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其他手段保存学位论文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。储魏盈龇新签名捌鹕魄趔吐月五日

中南大学硕仁学位论文第一章绪论第一章绪论１．１研究背景国务委员陈至立在２００４年两院院士大会上指出：“．…”我国经济社会发展也面Ｉ临若干瓶颈和压力，一是资源和环境的瓶颈约束加剧，……我国的能源和资源将难以支撑实现国内生产总值翻两番的目标”，要求“……科技工作要把突破资源与环境的瓶颈性约束作为紧迫任务……大力提升我国矿产勘查和评价的水平，发展成矿地质理论和先进的探矿技术，提高找矿率，为形成资源节约型和环境友好型社会提供科技支撑能力”。在各种矿产资源中，问题最严重的就是金属矿产资源短缺，部分老矿山现有储量不足，面临资源枯竭，为了寻找新的矿产资源，缓解生产矿山的资源压力，最有效的方法是开展深边部找矿。由于生产矿山工业干扰大、常规地球物理勘探方法难以压制人文干扰、获得高信噪比的可靠数据；随着勘探程度的提高，浅部易找矿体多已被发现，要获得新的资源，也只能从深部取得突破。这些均需要深部地球物理勘探仪器的支持，实践证明，可控源音频大地电磁法（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＳｏｕｒｃｅＡｕｄｉｏ—ｆｒｅｑｕｅｎｃｙＭａｇｎｅｔｏｔｅｌｌｕｒｉｃ）是解决这一问题的有效方法。国内尚没有定型生产用于ＣＳＡＭＴ法的仪器，国外常用的有加拿大风凰公司的ＩＰＴ发送机和Ｖ一４，Ｖ一５，ｖ＿６，Ｖ一８接收机；其中荚国ＺＯＮＧＥ公司生产的ＧＤＰ一１２，ＧＤＰ－１６，ＧＤＰ－３２系列大地电磁仪，在我国应用最为广泛，据不完全统计，到目前为止，我国从荚国ＺＯＮＧＥ公司进口了１００多台套”’１。１．２研究目的及意义ＧＤＰ系列大地电磁仪是荚国ＺＯＮＧＥ公司生产的多功能电法仪。随着电子、计算机、信息技术的飞速发展，该仪器已开发为既可进行深部地质调查，又可应用于工程地质探测的电（磁）法综合系统，几乎具备所有电法和电磁法探测的全部功能，可进行电阻宰法（含高密度电阻率法）、时间域或频率域激发极化法（ＴＤＩＰ／ＦＤＩＰ）、磁激发极化法（ＭＩＰ）、复电阻率法（ＣＲ）、频域电磁法（ＦＥＭ）、瞬变电磁法（ＴＥ蛐、可控源音频大地电磁法（ＣＳＡＭＴ）、音频大地电磁法（ＡＭＴ）及大地电磁法（ＭＴ）等多种测量。选择合理的方法技术，可以快速、准确地解决中大深度

中南大学硕士学位论文第一章绪论的地质问题，是一种非破坏性、抗于扰能力强的综合地球物理探测系统。由于具备上述优点，因此在资源勘察，工程勘察等领域得到了广泛的应用“１。由于ｚｏＮＧＥ公司随仪器配套的软件育限，在实际应用中需要根据实际要求进行一些特定的数据处理。根据人们在后期数据处理中，涉及最多的是ＡＶＧ数据文件，因此有必要对ＡＶＧ文件格式进行深入研究为进一步提高该系统的找矿效果，更好地进行软件的重新开发工作。为了便于应用，解决上述问题，必须对原软件进行莺新开发，增加新的功能。以满足实际工作需要”１。１．３结论通过开发ＧＤＰ大地电磁系统数据处理软件，我们可以更加有效地使用ＧＤＰ大地电磁系列系列仪器，发挥其潜力，而且ＧＤＰ大地电磁系统数据处理软件是基于模块化编写。有利于以后软件的移植和功能增强，从而方便地开发出功能更完善的ＧＤＰ大地电磁系统数据处理软件。此外该软件对计算机内存和运算速度的相对要求也比较低。最后，通过运用ＧＤＰ大地电磁系统数据处理软件对青海锡铁山的实测ＣＳＡＭＴ数据进行校正处理后，使剖面数据处理的形式更直观。相比传统处理方法具有更高的清晰度；同时，可以减少剖面解释的多解性，较好地消除静态畸变的影响；同时也避免了干扰较大的缺点，使资料处理解释效率大大提高，缩短了室内工作时问，并且使资料解释更加准确。２

中南大学硕卜学竹论史第一二章ＣＳＡＭＴ法第二章ＣＳＡＭＴ法２．１ＣＳＡＭＴ的理论基础ＣＳＡＭＴ法（可控源音频大地电磁法）是采用可以控制的人工场源的一种电磁法。其中最常用的一种场源，是把可以改变频率的发送机产生的交流电流，通过一定长度的导线连接到两个接地电极上，将交变电流供入大地，通常称为水平电偶极子；有时也将交变电流通入一个不接地的水平线圈作为场源，通常称为垂直磁偶极子。众所周知，麦克斯韦方程组是完整统一的电磁场的理论基础。ＣＳＡＭＴ法中使用的上述偶极子场源所产生的电磁场，理所当然由麦克斯韦方程组完整地描述。因此，求解偶极子场的分布问题，即求出这种场源在一定边界条件下麦克斯韦方程组的解，就是ＣＳＡＭＴ法的理论基础””’。２．１．１均匀介质中的麦克斯韦方程组根据理想自由空间中的麦克斯韦方程组，假定在均匀介质中，令初始状态介质内不带电荷，则可得到实用的简谐振荡时均匀介质中的麦克斯斋方程组，即Ｖ·Ｅ＝ｏ－Ｖ×Ｅ＝ｊｃｑｔＢ，Ｖ·Ｂ＝０．（２一１）Ｖ×Ｂ＝－ｊｏ，ｇＥ．式中，Ｂ为磁场强度矢量，单位（Ｔ）；Ｅ为电感应强度矢量，单位（Ｖ／ｍ）；占’称为复介电常数，∥＝ｓ＋ｊｏ＿：ｓ为介电常数，在高斯单位制中Ｆ＝１；Ⅳ为ｍ介质的磁导率，在高斯单位制中∥＝１；盯为介质的电导率，单位（ｎ·埘）－１，在地球物理勘探中，常常采用ｏｒ的倒数Ｐ，ｐ＝一１，称为电阻率。∞为角频率，盯单位（ｒａｄ）。这些便是麦克斯右方程组的基本物理量。２．１．２水平偶极时场强Ｅ和Ｂ的公式在对式（２一１）的求解过程中，假定电磁场为简谐振动，忽略空气和介质中的位移电流，即令ｓ＝０；绝大多数岩石和矿物的磁导率很小，令／Ｊ＝／ｔｏ（绝对真空的磁导率）的公式为

中南大学硕卜学位论文第二章ＣＳＡＭＴ法Ｅ＝等Ｇｃｏｓ２¨）（２—２）Ｂ＝訾ｓｉｎ２口（２．３）肛俨ｔ，等厝ｃｏｓ臼∽ｔ，耻卅切等璧ｃｏｓ心相∽ｓ，彤＝（１＋Ｊ‘，万ｌＡＢｌ『丽２ｐ，（３ｃ。ｓ２口一２）（２—６）芝：．，兰警ｓｉｎ口（２扪ｚ呼‘ｏ甜式中，Ｉ为供电电流强度，单位（Ｉ）：万为供电偶极长度，单位（ｍ）；ｒ为场源到接收点之间的距离，单位（ｍ）：Ａ为介质的电阻率；口为场矢量同ｚ轴的夹角。２．１．３视电阻率（卡尼亚电阻率）Ｐ。公式将式（２—２）沿Ｘ轴方向的电场（已）与式（２—６）Ｙ轴方向的磁场（Ｂ，）相ｔｉｃ，假定∥＝Ｐｏ，再经过一些简化运算，就可得到地下视电阻率ｎ的计算公式为＂斯Ｑ’８’式中，ｆ为频率，单位（Ｈｚ）。式（２—８）说明，在地面上测定的电场（Ｅ１）与磁场（Ｂ’）之比具有阻抗概念，可获得大地的视电阻率成，成为卡尼亚电阻率。又根据电磁波的趋肤效应理论，结合｛Ｅ均匀介质和均匀介质的情况，其有效穿透深度范围可估算为拈３５６挎防９）式中，Ｈ为有效穿透深度或探测深度，单位（ｍ）：ｐ为介质的电阻率，单位∞·ｍ）。从式（２—９）可见，当介质的电阻率（ｐ）固定时，电磁波的有效穿透深度Ｈ与频率ｆ成反比；高频时，探测深度浅；低频时，探测深度深。所以我们可以通过改变发射机的发射频率来政变探测深度，达到频率测深的目的。４

中南大学硕十学位论文第一：章ＣＳＡＭＴ法２．２ＣＳＡＭＴ工作方法ＣＳＡＭＴ测量包括两组达ｌＯ多个独立分量，这蝗分鼍的测量取决于地质复杂程度和经济条件的限制。标量（两个分量）的测量能正确地确定简单的层状介质，但更复杂一些的二维、三维介质则需要包括有电场和磁场的多分量测黾。ＣＳＡＭＴ测量能用来确定张量、矢量和标量。取决于测鼍分量的数量和使用场源的数量，象己知的ＣＳＡＥＴ是只利用电场分量进行测量的特例嘲巾９“。２．２．１张量ＣＳＡＭＴ张量ＣＳＡＭＴ利用两个方向的场源来测定五个分量（Ｅ，、Ｂ、Ｈ。、Ｈ，、Ｈ。）。与大地电磁场不同，ＣＳＡＭＴ场源不是全方位的，所以需要两个场源。为了完全确定阻抗张量，正确的张量ｃＳＡＭＴ测量必须采用至少两个不同方向的场源，每个场源测五个分量，总共需要测量ｌＯ个分量。张量测鼍最好用于构造很复杂的地区和测深点之『日Ｊ的距离比起地质构造的尺寸来是太大了的地区。当测深点布得很近，由于得知构造的面貌可以靠高的测鼍分辨率来直接填图，因而张量测鼍的量（如倾斜度）就变得不重要了。由于张量测量是昂贵的，有时较好的做法是增加测网密度而用较便宜的杯量或矢量测量。我们发现，即使是在复杂的地区，高密度的杯量或矢量数据确定的构造与低密度张量结果相近。除了具有强烈的局部｛｝各向同性地区例外，在这些地区用全张量解出的阻抗可能要好些。２．２．２矢量ＣＳＡＭＴ矢量ＣＳＡＭＴ规定利用单一个场源来测量４个或５个分量（Ｅ。、Ｂ、Ｈ。、Ｈ，有时加测Ｈｚ）。就这样，矢量ＣＳＡＭＴ数据提供了关于地下二维或三维构造的信息，但比张量测量的信息少。由于少收集和处理５０％的数据，矢量测量比张量测量便宜。矢量ＣＳＡＭＴ在｛｝各向同性不强的确定复杂地质构造是有用的，出于经济的考虑，在二维地区常常宁可做矢量而不做张量ＣＳＡ婀。２．２．３标量ＣＳＡＭＴ杯量ＣＳＡＭＴ规定利用一个场源测量两个分量（Ｅ，和Ｈ，或者Ｅ，和Ｈ。），

中南大学砷十学付论定第一二章ＣＳＭＶｌＴ法标量测量对ｆ一维的层状条件或者走向已知的二维条件是足够了，在更复杂的条件下，它也许够，也许不够，取决于数据的密度。在复杂地质条件下采用单一测线的杯量ＣＳＡ们是｛Ｅ常冒险的。例如，当偶极方向恰好垂直于断层（ＴＭ方式）时，用标量数据可以很容易地确定线性的陡倾斜断层；可是如果偶极平行走向（ＴＥ方式），断层的解释和定位就很困难。因此，在二维和三维地区做标量测量通常都用密的测网，密的测网能够部分地克服缺少多分量数据（象矢量和张量数据中）的缺陷。主要的例外是区域性｛｝各向同性很强的地方，在这种情况下张量或者矢量数据也许好些。标量ＣＳＡＭＴ测量的主要吸引力在于它的成本相当低，这就是为什么至今取得的ＣＳＡＭＴ资料绝大部分是标量结果。２．３ＣＳＡＭＴ法主要特点由于ＣＳＡＭＴ法是一种人工场源的频率域测深法，因而有如下特点“’“１。（１）工作效率高：用一个发射偶极子供电，可以在它两侧的一个很大的扇形区域内进行测最，而且每个测点就是一个测深点，在实际工作区域，可以根据实际情况选择合适的地方布好供电偶极，解决供电问题。在进行测量时，只需移动接收机，便可进行面积性的测深工作。（２）勘测深度深：影响ＣＳＡＭＴ的有效勘探深度的因素有主观和客观的两种，客观方面包括地电构造特征和噪声、电阻率及其在垂直方向和水平方向的变化，构造形态及其与埋深相比的相对大小等。主观因素方面主要是仪器性能，如发射机的功率大小，接收机的灵敏度、精度与抗干扰能力等等。目前一般勘探深度可达２～３ｋｍ。（３）分辨能力好：ＣＳＡＭＴ的分辨能力，在垂直方向上可探测对象的厚度与埋深之比为１０％～２０％；在水平方向约等于接收偶极子距离。横向分辨率高，可灵敏地发现断层：（４）地形影响小：由ｆ接收机接收时所测的值已经进行了归一化，因而地形影响大大减弱：由于是平面波场，测区内地形影响也较小，且易ｆ校正。（５）ＣＳＡＭＴ法使用的足交变电磁场，因而它可以穿过高阻层，特别是商阻薄层。有些无法用直流电法探测到的高阻薄层下的地质体，用ＣＳＡＭＴ法能够得到很好的反映。（６）测量参数为电场与磁场之比，得出的足号尼亚电阻率。由于是比值测量，因此可减少外来的随机干扰，并减少地形的影响。６

中南大学硕卜学位论文第．：章ＣＳＡＭＴ法与直流电阻率测深相比，以上这些特点均属明显优点，因而ＣＳＡＭＴ法不但已经取得良好的效果，而且其应用前景是很广阔的。然而，在ＣＳＡＭＴ法的使用中，我们也常为下述问题所困扰：场源的各种影响；地表附近局部电性不均匀的影响；低阻覆盖下的深部探测；三维问题的正、反演；静态效应（地表电性不均匀会影响到深部的测量结果）、近场效应等等。在这些问题中，有的是属于方法本身的，有的则是目Ｉｊ｛『技术发展水平所造成的，都需要在理论上和实践中作进一步研究。２．４ＣＳＡＭＴ观测系统—ＧＤＰ大地电磁系统美国ＺＯＮＧＥ公司生产的ＧＤＰ系列多功能接收机是ＺＯＮＧＥ公司仪器系统中的核心。ＧＤＰ系统包括一套发射系统和接收系统及相应的数据处理软件系统“”…：（１）发射系统包括发电机和发射机，分大、中、小三种功率，大功率发射机为３０ＫＷ，中功率为８ＫＷ，小功率为３ＫＷ。发射频率为２“系列，频率范围２”～２屯Ｈｚ。（２）接收机系统包括由微机控制的智能化数字接收机、磁探头和不极化电极。一台８通道的接收机一次可同时接收２。频率系列的７道电场Ｅ，和一道磁场巩，即一次可同时完成７个点的频率测深。如果利用３个磁探头可以分别测量＆、Ｂ，．Ｂ。，还可以进行张量测量。接收机可自动设置参数，如工区、点线号、工作频率等。接收机可存储８００多个野外采集的数据文件。晚上可将接收机内的存贮数据文件通过ＲＳ２３２接口传到计算机，计算机通过数据处理软件对所测数据进行处理。（３）软件系统包括ＴＣＭＶ、ＴＣＭＴ、ＴＣＭＰ、Ｔｃ￣ＩＳ、ＴｃＭＧ、ＴＣＭＧＳ、ＳＴＡＴＩＣ、ＳＣＳＩＯ等，可对测量数据进行传输、近场校正、静态校正、正反演计算和绘制原始测深曲线及各种断面图，供推断解释使用。（４）发射机与接收机之间通过对讲机或其它通讯设备进行联系，保证工作频率改变准确无误。７

中南大学顾卜学位论史第ｉ章数据处理第三章ＧＤＰ大地电磁系统数据处理３．１ＣＳＡＭＴ基本观测参量３．１．１ＣＳＡＭＴ基本观测参量类型ＣＳＡＭＴ有四种基本野外观测参量：（１）电场振幅；（２）电场相位；（３）磁场振幅；（４）磁场相位。它们可作为标量、矢量或昔张量观测。视电阻率和相位差呵以从上述参量中直接计算出来侣。６１ｍ鲫”。电场振幅（Ｅ，ＭＫＳ单位制为ｖ／ｍ，或ＣＧＳ单位制为ｍｙ／ｋｍ）是通过一对接地电极观测电位差获得的。为了便于解释，所有数据均用电流归一化。电场数据作为一个独立参量进行分析以便确定噪声源或特殊响应和判断近区影响的袭入。由于小的二维和三维物体的边缘效应，电场Ｅ将受到不利的静态畸变影响，它还受到场源附加效应和电极接地电阻（ＥＣＲ）的影响。电场相位（中，，单位毫弧度，ｍｒａｄ）是指所测电场信号与发送信号之间的相位滞后。在｛｝极化均匀大地的情况下，除了过渡带外，中，＝０；在过渡带，Ｅ曲线出现斜率变化。在｛｝均匀大地情况下，由于电阻率差异引起的斜率变化，使得电场相位通常不为零。正常情况下，电场相位不作为一个独立的解释参量，由于电场相位包含了大地极化的一小部分，将来可能会证实它是更加有特点的（提取激电效应）。磁场振幅（Ｈ，ＭＫＳ单位制为Ａ／ｍ或Ｃ６Ｓ单位制为聊五，１２＝１０～／４ｚｒＡ／ｍ＝ＩｎＴ）是从一个商增益天线中测量电压获得的。它是用电流和线圈的特性参数归一化。磁场受场源效应的影响，但不受静态效应的影响。因此，反演磁场Ｈ有时对于得到不受静态影响的电阻率数据非常有用。但足切记，由ｆ水平磁场对电阻率的差异没有电场那么敏感。因此，磁场反演可用于厚层介质或大的二维或三维构造。垂直磁场对横向构造较敏感。与电场一样，磁场町以用来判断近区效应的袭入。磁场相位（①。，单位为ｍｒａｄ）是指观测到的磁场信号相对于发送信号的相位滞后。在均匀大地情况下，ｍ。在远区为一石，４，而在近区为零。在过渡带则介于两者之问。在ＩＥ均匀大地情况下，由于磁场曲线斜率的变化，使相位特性变得较为复杂。在解释中，西。常常不作为独立参数使用。Ｈ，。粤Ｐ１；（３一１）甜‘心６ｐ∞相位差（①，单位为ｍｒａｄ）足阻抗的相位，它足计算电场和磁场相位之差８

中南大学硕十学位论文第一ｊ章数据处理而获得的。在均匀大地上，在远区相位差的值为１ｔ／４ｒａｄ（７８５ｍｒａｄ），在近区为零。相位差与电阻率对数的斜率成ｉＦ比【据Ｂｏｓｔｉｃｋ］ｍ：三ｆｌ＋坐唑１４Ｌ（３—２）ａＩｎ彩，高于石，４的值反映了上层电阻率高于下层电阻率；低于ｘ／４的值反映了上层电阻率低于下层电阻率。相位差是一个非常有用的参数，这是由于它正比于电阻率的导数，所以它对静态偏移效应不敏感，因此它可以用来判断这种效应是否存在并且有助于使用合适的校正方法。相位差参数在判断测深从一个带到另一个带的特性的变化时是很有用的。有助于对测区中发现的不同响应类型直观地进行分类，根据在一个给定频点测量的视电阻率和相位，数据解释者能够告诉你他所遇到的环境是高阻盖在低阻上（相位差大于厅／４），抑或是低阻盖在高阻之上（相位差小于石／４）。在野外数据中常常观察到有相位差大于７ｔ／２或小于零的情况，这是由于：（１）岩层的各向异性；或者（２）由于二维体或三维体使电流聚集。相位有助于识别噪声，也可以用来识别过渡带的位置，在拟剖面图上过渡带相位等值线表现为假的“层状”。象巾，一样，如果提取极化信息的努力能够成功，在不久的将来相位差参数将会有更大的用处。３．１．２ＣＳＡＭＴ观测参量之间的数学关系视电阻率一万１ｌ剖Ｅ妒＝审Ｅ一毋Ｈ２（３－３）相位差（３－４）趋肤深度…。ｓ序穿透深度（３—５）弘３５６、『『笋３．２噪声干扰Ｆ（３－６）尽管一般情况下信号源足强大的，ＣＳ／ｗＴ测量中仍遇到明显的噪声。噪声９

中南大学硕十学位论文第ｊ章数据处理源町分为两大类：一种是天然的，如大气层、大地噪声、风噪声和地质噪声。另外一种是非天然的如操作差错、仪器噪声等磕”３”。３．２．１天然噪声（１）大地电磁噪声遍及全球的雷暴雨作用和太阳风的冲击导致地球磁场的微脉动而构成大地噪声，其典型的频率落在从直流到１Ｈｚ，虽然它是天然场电磁测深工作的主要信号源，但是它影响ＣＳ，圳Ｔ的观测。某一时期与太阳有关的噪声可以跟踪近期太阳活动来推测。借助于跟踪电压飘移缓慢变化的数字大地电流滤波器，来避免仪器饱和，并且加速低频数据的采集。例如，雷暴活动相伴随的闪电产生的强大的闪电电流，引起强烈静电场变化和丰富的电磁辐射。若观测点距闪电源较远，闪电引起的地面垂直大气电场随时间的变化为：眦，＝专帅一争寿堂≮幽１ａ２Ｍ（ｒ—Ｒ／Ｃ）ａｆ２’Ｃ２Ｒ（３—７）其中Ｃ是光速：Ｒ是闪电距离，Ｍ（ｔ—Ｒ／Ｃ）是闪电随时问的变化。第一项为静电场分量；第二项为感应场分量；第三项为辐射场分量。当闪电距离为４－２０ｋｉｎ时，大气电场以静电场为主，呈近视立方反比关系递减：当闪电距离大于３０ｋｍ时，大气电场以辐射分量为主，呈近视一次方反比关系递减；当闪电距离为２０—３０ｋｍ时，大气电场介于两者之间。（２）地质噪声通常指勘探目标以外的地质因素对ＣＳＡＭＴ数据的影响，地表不均匀体引起的静态效应足一类广泛存在的地质噪声。在不均匀体边界上，由于电阻抗的不连续性，使得在边界电场发生跳变鲁２瓦Ｐｌ。并且电场变化的大小和方向足不随时间变化的，因此电磁观测中所有的观测频率都将受到相同的影响，造成视电阻率曲线的向下（不均匀体表现为低阻）或向上偏移（不均匀体表现为高阻），影响的范围与一次场和不均匀体的空间尺寸及围岩的电性差异有关。由卡尼亚电阻率公式ｐ。＝专Ｉ爿２，不均匀体引起的号尼亚电阻宰变化大小在对数世标中：１０

中商大学硕十学位论文第：章数据处理△ｐ＝ｌｏｇＰ。一ｌｏｇＰ．＝ＪｏｇＩＦ。１２一ｌｏｇＪＥ。１２＝ＪｏｇｆＥ。＋△Ｅ１２一ＪｏｇｌＥ。Ｊ２（３—８）ＡＥ为不均匀体引起的电场，天然电场大，＇ｂ－－般只有几个毫伏特，因此上式可以近似ｆ：Ａｐ２ＥＪ２＋ＡＥ２一ＥＢ２＝ＡＥ２（３—９）即卡尼亚电阻率位移量约等于电场变化值的平方。３．２．２非自然噪声文化噪声是由能传导电信号的金属构件引起的，主要有管道，这是由用于防止管道腐蚀的阴极保护信号产生的；其它的还有高电压输电线和地下电缆等文化噪声源。文化噪声通常可以模拟为偶极源和磁偶极源的组合。例如在近场条件下电偶极源在均匀半空『日Ｊ中电磁分量具有如下形式：Ｅ，＊告（４一ｋ２ｒ２）ｃｏｓ矿￡，ｚ乏》（ｚ＋ｋ２ｒ２）ｓｉｎ妒日，＊告ｃ÷一譬如（等）ｎｓ．ｎ妒（３－１０）日，＊熹ｔ导＋譬如（等）ｎｃｏｓ缈式中Ｍ为电偶极距，ｒ为观测距离，ｋ：：，伽．那么阻抗张量Ｚ有：ｚ，，＝臣孙批（３一１１）。。孑Ｌ＿２Ｉ『０ｏＪ＋石４］１删㈦－ｎ爿卅，２（Ｉ＋÷·ｎｉｋｒ）。Ｚ。是一维与频率无关的实数，相当于直流分量：Ｚ：是频率有关，随着频率的降低而变小，在低频时近似为零。因此远区很好地估算出阻抗张景分量，却反映出极端偏离的不合理地质模型。３．３数据质量评价

中南大学颁十学位论文第ｔ章数据处理ＣＳＡＭＴ的数据质量主要取决于场源电流，发射—接收距和环境噪声水平，由于ＣＳ／６１Ｔ的信号较强，因此其观测数据质量比天然场源的要高。例如我们收集到的多数勘查数据，其标准偏差低于±１０％，然而噪声总是一种要仔细检直的因素”…。在一个恰当设计的系统中，测量结果中出现的噪声大多数是｛｝对称性的，或随机的，至少在较长的一段时『日Ｊ中是如此。因此，天电干扰和大地噪声有可能经过叠加平均而除去，而闪电和文化噪声则常常不能消去，引起麻烦。任何电场、磁场观测中存在的随机误差可以从ｎ次叠加的结果加以估计，每次叠加包含ｍ个连续波的平均，并可根据平均值ｘ来检验每一个叠加值Ｚ的偏差：ｉ＝丢喜置（３—１２）Ｓ。是标准偏差。偏离系数ｖ。为标准偏差相对观测平均值ｉ的百分数：矿，＝ｉＳｘ·ｌｏｏ％（３－１３）如果需要的话，可以用基于每次叠加所测的波形数表示的权函数。出现在卡尼亚电阻率中的误差可由Ｈ和Ｅ的误差传递得到：（３—１４）Ｓｐ＝２ｐ相位差的误差为：Ｓ＝√ｓ二＋路（３一１５）式中＆和ｓ甜分别为电场相位、磁场相位的观测误差。公式（３—１４）和（３一１５）是假设Ｅ和Ｈ的各自噪声源是互不相关的。就离噪声源不远的情况而占（例如雷雨．放电），这种不相关的假设并不总是成立的，某些噪声尖峰是高度相关的，在这种情况下，误差需要用相关系数Ｃ做相应的校正。Ｃ值在从０（完全不相关）到１（完全相关）的范围内变化。３．４数据处理流程现代化的数据处理系统要求具有极大的适应性。但是如果不了解处理过程和它固育的局限性，也町能导致混乱和错误的解释。处理过程能修改初始数据，

中南大学硕卜学位论文第一三章数据处理因此必须仔细地理解和确认目前对解释者有效处理选择的范围Ｍ矧。具体处理流程如图３．１所示。３．４．１预处理预处理包括检查数据的误差及噪声，具体方法见３．２节和３．３节。为此利用所有测得的Ｅ和Ｈ分量的振幅和相位，算得得视电阻率和相位差，以及数据ＧＤＰ大地电磁系统原始采集数据幸干扰信号剔除ｌ一维Ｂ。ｓｔｉｃｋ反Ｊｌ场源校＿ＩＥＩＪＩ静态校正ｌｉＨ一维广义逆反演ＨＪｌ工作成果ＩＳＣＳ２Ｄｌ图３．１ＧＤＰ大地电磁系统数据处理流程图的分布情况，最好利用标准偏差和偏离系数等数据，使得数据处理者能追壹任何问题，能够方便地剔除明显的误差和异常的噪声，在这个过程中有帮助的信息是一整套野外操作员记录的原始数据等。利用当数据达到可以接受的条件时，就开始进行解释处理，它包括将特定数据组ＬⅢｊ出常规图形以及通过诸如归一化、静态改正、滤波和导数计算来增强某种影响。通过相减、相除、或对等频率、等深度的Ｉ平均值进行重合迭加，从一组数据消除其层状效应，重合迭加法能消除区域影响，和增强复杂层状介质中微弱的横向影响。有效的滤波使噪声或复杂的数据易了二分辨，而这有助于评价数据组的总体趋向。如果滤波十分有效，

中南大学硕十学位论文第ｊ鼋数据处理可以使细微特征突出来，这是二阶导数曲线十分有用，通常，在曲线形状的每一变化处，这些数据二阶导数表现出一种双叶状的（正的和负的）特征。导数数据的缺点是会加强原始数据中的任何噪声“１。３．４．２干扰信号的剔除在信号采集过程中由于人为或天然因素，可能出现随机干扰信号，它主要影响视电阻率曲线，使其中个别频点发生跳跃（飞点），如果不进行处理，将会影响最终的反演结果。处理的方法是对电阻率曲线进行编辑，直接编辑个别跳跃较大的频点汹】。３．４．３静态校正静态校正是大地电磁方法资料处理的一个核心问题。为了大地电磁测深中静态效应的识别、分离及压制压制静态效应，不断提高大地电磁测深的应用效果。许多学者做了大量的研究。表层电性不均匀会使ＣＳＡＭＴ的视电阻率曲线发生移位，而相位却仍保持不变，对移位了的视电阻率曲线进行校正，即静态校正。Ｋ．Ｌ．Ｚｏｎｇｅ曾导出了ｃｓＡＭＴ视电阻率与相位之『习Ｊ满足ｂ７删．矿：！ｆｌ＋—ｄｌｎ—ｐ１４Ｌｄｌｎ∞Ｊ（３—１６）…。叶手驴舡ｍｌ（３－１７）式中，以地表电阻率，可从静态位移影响不大地区的测深曲线求取；∞。为测深曲线最高频率，要求当国＝（ｔＯ。时，目＝等；ｍ是待求视电阻率岛处的电磁场４的频率；妒是Ｅ与Ｈ之『日Ｊ的相位差，是国的函数。根据ｌｚ式可以对静态位移进行校正。陈清礼和胡文宝提出了利用地表电阻搴校正大地电磁静态偏移的方法Ⅲ１。其内容足基于大地电磁静态偏移的基本原理，利用岩性测试的电性参数和测点所在位置表层或浅层地层去标定视电阻率曲线的首支，并利用人机交互式町视化静态偏移校正软件去改正视电阻率曲线。此外还育其他学者提出的应用小波分析进行静态效应的识别、分离及压制压制静态效应的方法Ｈ””１。由静态效应的概念可知，当固定某个频窄时，存在静态效应的点和附近点相比较应表现为奇异点。在信号分析中，小波分析可通过尺度因子和位移因子的伸缩及平移对信号４

中南大学硕十学位论文第』章敏据处理（函数）进行局部分析，这为利用小波分析校正静态效应提供了理论依据。应用小波分折的方法对大地电磁测深（ＣＳＡＭＴ）中的静态效应进行识别与压制，再对消除了静态效应的数据进行重构，便可得到压制了静态效应后的数据。另外其它的静态校正方法还有空间域滤波法、理论计算法、联合解释法、大地电磁测深资料的自身校正法、曲线平移法”…。静态校正对于除去静态效应影响的电阻率数据的不规则现象是很有用的。各种校正方法的原理和对资料的要求不同，在实际应用中部受到一定程度的限制，所有现有的静态校正方法（除了使用独立的数据组的方法外）都在本质上存在一定的人为因素。因此数据处理者在进行校正时要格外谨慎小心。３．４．４场源校正场源以人文场源为代表，一个高压线、一座工厂往往就是一个源场源对ＣＳＡＭＴ测量结果的影响十分明显，场源校正主要是为校正非平面波影响（近区和过渡区）。由于ＣＳ／ｕＭＴ一般在远区场测黾，很少出现远区数据，场源校正只做了过渡区校正。过渡区校正采用．晰ａｃｈｌｎｅｓ的计算方法，其原理是以远区射线卡尼亚电阻率为初始值，解通用阻抗方程，然后进行迭代反演求出过渡区校正后的视电阻率值汹１。同时邝广也给出了一种可控源音频大地电磁法的场区校正方法‘３…。３．４．５数据反演（１）利用二维圆滑模型（ＳＣＳ２Ｄ）反演方法对ＣＳＡＭＴ数据进行二维反演，差最小‘…。（２）Ｂｏｓｔｉｃｋ反演善ｑｓ６√手（３）广义一维反演ＳＣＳ２Ｄ反演观测视电阻率与阻抗相位数据，确定模型的电阻率，反演过程中采用均方差来衡量数据拟合度及模型的粗糙度等，要求所得模型圆滑，数据拟和阻率值‘４“删。其中Ｐ。为实测电阻率，ｆ为工作频率，依据上述公式可以计算出不同深度的电

中南大学硕卜学位论文第蔓节数据处理用广义逆矩阵作反演的算法原理如下：设在待反演的一条实测ＣＳＡＭＴ频率测深曲线上，包含一组（共Ｍ个）不同频率的实测数据，成为实测数据矢量，记为：成＝ｈ．，成２，…，以，．．．＇％｝７（３—１８）反演的目的是通过这组实测数据求出地下各电性层的电导率和厚度（统称为模型参数）。对于Ｍ层大地，共包含Ｎ＝２ｎ－１个模型参数，以模型参数矢星九表示。Ａ＝饥，五，…，■，．．．＇以Ｐ通常Ｍ＞Ｎ．（３—１９）根据正演算法，对于给定的九，可算出某一频率，上的观测参数的理论值如表示为＾的己知函数以（五）。在反演问题中，九是待定的未知矢量，为求得＾，令五＝刀＋△五。其中，斧是初始模型参数矢量，可以给定；△五为模型参数矢量的改正量，是未知的。只要求得改ｉＦ量△Ａ就可算出模型参数矢量五＝刀＋△Ａ（３－２０）将成（五）在初始模型参数矢量∥作多变量台劳级数展开删ｈ（舢玲删）＋芸警．△¨（３－２１）式中，Ｒ是△五的高阶小量，有式（３－２１）可写出反演拟和中，理论值几（旯）与实测数据ｐ０的拟和差占＝成刮加Ｐａ，州舡善警蛆－一只（３－２２）拟和的要求是使拟和差趋于零，故在上式中取占＝０；同时，忽略高阶小量Ｒ，可得粪警·呐＝以训耻舰（∥）（３－２３）依次取ｉ＝ｌ，２，…，Ｍ，可由式（３－２３）得出一线性方程组篓纛百或简写成１６量卜△ｎ（刀）△ｐ２（刀）（３－２５）＆ｐ。ｔ凳、

中南大学硕卜学位论文第－ｔｌｔ数据处理¨·拟｝＝｛Ａｐ｝（３—２６）式中［Ｊ］称为雅可比矩阵，在这里是一个ＭＸＮ阶奇异矩阵。其元素小警（ｉ＝ｌ，２，…，Ｎ）：通常Ｍ＞Ｎ．所以（３～２５）和（３—２６）式为超定线性方程组。（３＿２７）｛妒｝足给定初始模型∥时，理论值以（ｚ）与实测数据ｐｏ的拟和差矢量△∥＝【ｐｏｌ－ｐ。，（２）（ｉ＝ｌ，２，…，Ｎ）（３－２８）当初始模型是给定初始模型刀给定后，ｐ】和｛印）皆是已知量，于是可通过求解超定方程确定模型参数矢量的修改量△五，从而由式算出待求的模型参数矢量五。为了使模型参数五确定得更准确，需要采取多次迭代算法。即在求出模型参数五之后，将其作为新的模型参数初始值。形ｏ‘新）一Ｄ秽佬）ｅ吼重复自Ｆ述求解过程，直至达到必要的精度为止‘””。（３—２９）另外王若和王妙月．也在ＣＳＡＭＴ反演中做了研究阳。从反演方程、构造目标函数和求解三方面对用于ＣＳＡＭＴ的实用反演方法中的四种进行了描述对比。四种实用反演方法有水平层状地层ＣＳＡＭＴ法直接反演；奥克姆反演；快速松弛反演（ＲＲＩ）算法：共轭梯度法等。３．５深度提取在实际的物探资料中，我们经常给出不Ｊ－Ｊ深度的电性平面图，可使地球物理资料解释进一步深化，为此需要地下某一深度电阻率值的深度提取（切片）‘圳。…一粼矧ｓ６序俑ｕ：ｐａ２々。ｆ１７（３～３０）当我们需要某个深度的电阻率值时，我们就可以用Ｅ式来求，由于‘是给

中南大学硕士学位论文第ｉ童数据处理定的深度，所以只需知道ｆ就可以了。但是ｆ经常足未知的，所以我们必须采用插值的方法来求，由于在实际工作时，我们选择的工作频率为２。序列，所以我们采用的插值函数为２“。插值方法采用的足普通的插值方法（如图３—２所示）。通过公式推导我们可以三种情况（ａ，ｂ，ｃ）下的插值公式可以统一为ｘ＝ｘｌ＊（（ｙ２一ｙ）／（ｙ２一ｙ１））＋ｘ２｝（（ｙ－ｙ１）／（ｙ２一ｙ１））；通过插值公式计算出ｆ，然后利用公式再计算视电阻率。（ａ）（ｂ）图３－２普通插值示意图

中南大学硕十学位论文第四章ＧＤＰ大地电磁系统编辑软件第四章ＧＤＰ大地电磁系统数据处理软件４．１概述综合前面的分析研究，根据室内资料处理解释的需要，结合实测资料，笔者研制了ＧＤＰ大地电磁系统数据处理软件。该软件实现了ＧＰＤ大地电磁系统ＡＶＧ格式数据从数据处理，到显示的整个过程。以业务为主线的程序设计，笔者采用目前称为．ｔ４ＶＣ的设计模式。ＭｖＣ，即Ｍｏｄｅｌ—Ｖｉｅｗ－Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，其含义为：模型（Ｍｏｄｅｌ），是程序的数据和业务规则集合，通常称作应用程序的业务逻辑。视图（Ｖｉｅｗ），是程序的用户界面。控制器（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ），定义了程序与用户输入及模型进行交互的方式。它被称作应用程序逻辑””。４．２系统分析与设计４．２．１需求分析软件的总体要求ＧＤＰ大地电磁系统数据处理软件应初步具有以下主要功能：ａ．完成不同参数数据的曲线显示；ｂ．增加可视化点线编辑和键盘编辑功能；ｃ．实现原始数据的自动存储；ｄ．实现参数的实时显示功能；ｅ．实现多种参数文件的存储。总之，ＧＤＰ大地电磁系统数据处理软件要具备数据的多种显示、编辑、存储、打印功能。ＧＤＰ大地电磁系统数据处理软件主要足根据以上对功能要求性的讨论，再加上时间和笔者自身能力等原因，目前ＧＤＰ大地电磁系统数据处理软件只完成如图４一ｌ所示的主要功能模块。数据回放主要完成原始数据的查看。电阻率图、相位图、电场振幅图、磁场振幅图、电场相位图、磁场相位图分别显示的是电阻率曲线、相位曲线、电场振幅曲线、磁场振幅曲线、电场相位曲线、磁场相位雎线以及各自的点、线编辑功能和打印功能。新文件保存足完成编辑后的数据保存，电阻率文件、相位文件、振幅文件保存的分别是电阻率、相位、振幅数值。中间的数据通讯是利用动态内存交换数据，动态内１９

中南大学顾十学位论文第四章ＧＤＰ大地电礁系统编辑软件存主要完成数据的读取、显示、修改、打印、保存等功能。图４一ｌＧＯＰ大地电磁系统数据处理软件主要功能模块４．２．２ＶｉｓｕａｌＣ＋＋６．０开发软件的特点１．简单性ＶｉｓｕａｌＣ＋＋６．０中提供了ＭＦＣ类库、ＡＴＬ模板类以及ＡｐｐＷｉｚａｒｄ、ＣｌａｓｓＷｉｚａｒｄ、等一系列Ｗｉｚａｒｄ工具，用于帮助程序员快速建立应用程序，大大简化了应用程序的设计过程。使用这些技术，只需编写很少的代码或者不需编写代码就可以开发一个应用程序。２．灵活性ＶｉｓｕａｌＣ＋＋６．０提供的开发环境口丁以使程序员根据自己的需要设计应用程序的界面和功能，Ｖｉｓｕａｌｃ＋＋６．０还提供了丰富的类库和方法，程序员可以根据应用程序的特点进行选择。３．访问速度快ＶｉｓｕａｌＣ＋＋６．０提供了新的访问技术—ｏＬＥＤＢ和ＡＤＯ，０ＬＥＤＢ和ＡＤＯ部是基于ＣＯＭ接口的技术，使用该技术可以直接方便地对数据库的驱动程序进行访问，这大大提高了对数据源的访问速度。４．灵活性ＶｉｓｕａｌＣ＋＋６．０提供了０ＬＥ技术和ＡｃｔｉｖｅＸ技术，这屿技术可以增强应用ｃ＋＋６．０程序的能力。使用０ＬＥ技术和ＡｃｔｉｖｅＸ技术可以使程序员利用Ｖｉｓｕａｌ中提供的各种组件、控件以及第三方程序员提供的组件来创建自己的程序，从而实现应用程序的组件化。这些技术可以使应用程序具有良好的可扩展性”“。２０

中南大学硕十学位沦史第朗帝ＧＤＰ大地电磁系统编辑软件４．２．３模块设计一个大而复杂的软件系统，根据其功能，可以划分成许多较小的单元或程序，这蝗较小的单元就是模块。模块类似于高级语言中的过程、函数、子程序、节、块等‘…。模块化思想主要是应用模块的以下两个方面的特点：模块的独立性和模块的信息隐蔽性。所谓模块的独立性，是指软件系统中每个模块只涉及软件要求的具体子功能，而和软件系统中其它模块的接口足简单的。一般采用两个准则度量模块独立性：耦合性和内聚性。耦合性足模块之『自Ｊ互相连接的紧密程度的度量。模块之『Ｂ】的连接越紧密，联系越多，祸合性就越高，而其模块独立性就越弱。内聚性是一个模块内部各个元素彼此结合的紧密程度的度量。一个模块内部各个元素之间的联系越紧密，它的内聚性就越强。因此模块独立性比较强的应是高内聚、低耦合的模块。信息隐蔽性足指每个模块的实现细节对其它模块是隐蔽的，模块中所包含的信息（包括数据和过程）不允许其它不需要这些信息的模块使用。模块的信息隐蔽性可以使模块结构具有很强的可移植性软件的模块化设计带来了许多好处，一方面，模块化设计降低了系统的复杂性，使得系统易于修改：另一方面，推动了系统各个部分的并行开发，从而提高了软件的开发效率。笔者在软件系统的设计中，嵌入了模块化思想。在下一节中给出了系统的具体模块设计…’。４．３ＧＤＰ大地电磁系统数据处理软件界面设计模块４．３．１程序界面设计程序的界面设计经历了两个完全不同的时期：第一代足以文本为基础的简单交互，如常见的命令行方式、字符型菜单等，这个时期的程序在界面设计方面基本上很少考虑人的审美要求；第二个时期以图形、语音化的程序界面为代表，这个时期的程序充分地考虑了人对荚的需求，在设计思想上，遵循以人为本的理念。优秀的程序界面，在人与计算机之间架起了一座交互的桥梁。４．３．２实现界面框架ＶｉｓｕａｌＣ＋＋６．０是一个功能强大的可视化应用程序开发平台，用户利用其中的ＭＦＣ类库、ＡｐｐＷｉｚａｒｄ和ＣｌａｓｓＷｉｚａｒｄ以及资源编辑器等工具，可以快速生成标准的ＷｉｎｄｏｗｓＧＵＩ用户界面的应用程序，可以很方便的实现数据输入输出界面的设计。２ｌ

中南大学硕卜学位论艾第四章ＧＤＰ大地电磁系统编辑软件ＧＤＰ大地电磁系统数据处理软件的上界面中采用的是美观大方的分隔视图，客户区域包括两个视图，左边是一个ＦｏｒｍＶｉｅｗ视图，基边采用的是方便快捷的属性页。右边足一个普通的Ｖｉｅｗ视图和ＬｉｓｔＶｉｅｗ视图。普通的Ｖｉｅｗ视图和ＬｉｓｔＶｉｅｗ视图之间可以自由切换。为了实现这种框架。视图切换的主要是利用ＭＦＣ库函数ｍ＿ｗｎｄＳｐｌｉｔｔｅｒ．ＧｅｔＰａｎｅＯ来切换１５７。６“。如图４—２所示图４－２ＧＤＰ大地电磁系统数据处理软件分割视图界面ＣＷｇｃＶｉｅｗ＋ｐＶｉｅ叫ＣＷｇｃＶｉｅｗ＋）ｍ＿ｗｎｄＳｐｌｉｔｔｅｒ．ＧｅｔＰａｎｅ（Ｏ，１）；ＣＬｉｓｔＶｉｅｗ‘ｐＶｉｅ州ＣＬｉｓｔＶｉｅｗ‘）ｍ＿ｗｎｄＳｐｌｉｎｅｒ．ＧｅｔＰａｎｅ（Ｏ，Ｉ）；电阻率图、相位图、电场振幅图、磁场振幅图、电场相位图、磁场相位图分别显示的是电阻率曲线、相位曲线、电场振幅曲线、磁场振幅曲线、电场相位曲线、磁场相位曲线。实际运行软件界面分别如图４—３、图４－４、图４—５、图４－６所示。

中南大学硕十学位论文第四章ＧＤＰ天地电磁系统编辑软件图４—３ＧＤＰ大地电磁系统数据处理软件枧电阻率图图４－４ＧＩ）Ｐ大地电磁系统数据处理软件相位图

中南大学硕十学位论文第网章ＧＤＰ天地电磁系圣竞编辑软件图４—５ＧＤＰ大地电磁系统数据处理软件电场幅值图图４－６ＧＤＰ大地电磁系统数据处理软件电场相位图

中南大学硕卜学位论文第四章ＧＤＰ大地电磁系镜编辑软件圈圆圈困４－７ＧＤＰ大地电磁系统数据处理各流程中的丈件格式示意图４．４输入输出数据模块ＧＤＰ大地电磁系统数据处理各流程中的文件格式如上图４—７所示，最关键的就是ＡＶＧ数据格式文件，为了开发ＧＤＰ大地电磁系统数据处理软件，就必须对ＡＶＧ文件格式进行系统研究。鉴此，笔者先对ａｖｇ文件的数据格式作了详细的解释，其次提出了读取过程中所要解决的问题及其解决方法，然后给出了读取其数据格式的主要程序代码。

中南大学硕卜学付论文第四首ＧＤＰ大地电磁系圣充编辑软件４．４．１ＡＶＧ数据文件的格式ＡＶＧ格式的数据文件由一个头记录块（即文件头）和若干个数据记录块（实测参数数据）组成。在文件头之后，紧跟着是测点ｌ的第一个频率的数据。然后是测点１的第二个频率的数据……．等，在测点１的数据以后，便是测点２的数据，接着又是测点２的第二个频率的数据……．等，各测点的数据依次类推。具体结构如图４－８所示。由图４－８分析可知，在编程读取文件时主要存在四个问题：（１）读取的数据如何存贮？（２）因为文件头的行数是不固定的，如何计算文件头的行数？（３）如何计算测点总数？（４）如何计算每个测点的频点总数？叵亘二二］ＳｋｐＳｔａｔｉｏｎ１ＦｒｅｑＩＣｏｍｐＡｍｐｓＥｍａｇＥｐｈｚＨｍａｇＨｐｈｚ数据块１ＲｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙＳｋｐＳｔａｔｉｏｎＰｈａｓｅ％Ｅｍａｇ１Ｆｒｅｑ２ｓＥｐｈｚ％ＨｍａｇＡｍｐｓＳＨｐｈｚ％ＲｈｏＥｐｈｚｓＰｈｚＨｐｈｚＣｏｍｐＥｍａｇＨｍａｇＲｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙＳｋｐＳｔａｔｉｏｎＰｈａｓｅ％Ｅｍａｇ１Ｆｒｅｑ３ｓＥｐｈｚ％ＨｍａｇＡｍｐｓＳＨｐｈｚ％ＲｈｏＥｐｈｚｓＰｈｚＨｐｈｚＣｏｍｐＥｍａｇＨｍａｇｓＰＩＥＲｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙＰｈａｓｅ％ＥｍａｇｓＥｐｈｚ％ＨｍａｇＳＨｐｈｚ％ＲｈｏＳｋｐＳｔａｔｉｏｎ２Ｆｒｅｑ１ＣｏｍｐＡｍｐｓＥｍａｇＥｐｈｚＨｍａｇＨｐｈｚｓＰｈｚＨｐｈｚ数据块２ＲｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙＳｋｐＳｔａｔｉｏｎＰｈａｓｅ％Ｅｍａｇ２Ｆｒｅｑ２ｓＥｐｈｚ％ＨｍａｇＡｍｐｓＳＨｐｈｚ％ＲｈｏＥｐｈｚＨｍａｇＣｏｍｐＥｍａｇＲｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙＳｋｐＳｔａｔｉｏｎＰｈａｓｅ％Ｅｍａｇ２Ｆｒｅｑ３ｓＥｐｈｚ％ＨｍａｇＡｍｐｓＳＨｐｈｚ％ＲｈｏＥｐｈｚｓＰｈｚＨｐｈｚＣｏｍｐＥｍａｇＨｍａｇｓＰｈｚＲｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙＰｈａｓｅ％ＥｍａｇｓＥｐｈｚ％ＨｍａｇＳＨｐｈｚ％Ｒｈｏ图４－８ＡＶＧ文件数据格式ＡＶＧ数据文件的的参数具体说明如下表４－１所示表４－１＾ｖＧ数据文件的参数说明变量名称ＳｋｐＳｔａｔｉｏｎＦｒｅｑ数据类型ＩｎｔＩｎｔＩｎｔ变垦晚明标志测点频率

中南大学硕卜学位论文第网章ＧＤＰ大地电磁系统编辑软件ＣＳｔｒｉｎｇ测量方式Ｆｌｏａｔ电流Ｆｌｏａｔ电场振幅Ｆｌｏａｔ电场相位Ｆｌｏａｔ磁场振幅Ｆｌｏａｔ磁场相位Ｆｌｏａｔ电阻率Ｆｌｏａｔ相位Ｆｌｏａｔ电场振幅的偏移量Ｆｌｏａｔ电场相位的偏移量Ｆｌｏａｔ磁场振幅的偏移最Ｆｌｏａｔ磁场相位偏移营咖峨呱眦慨№Ｍ№Ｆｌｏａｔ‰鼬№蛳‰讹视电阻率Ｆｌｏａｔ相位的标准差基于上述读取数据文件过程中所碰到的问题，笔者的解决如下：（１）读取的数据如何存贮？读取的数据采用动态内存存贮的方法，动态内ｉｎｔ＊ｓｔａｔｉｏｎ—ｆｒｅ；／／／／／／一维指针，存储每个测点的频点个数ｓｔａｔｉｏｎ—ｆｒｅ＝ｎｅｗｉｎｔ［ｔｏｔａｌ—ｓｔａｔｉｏｎ］：／／／／／／申请连续存放ｔｏｔａｌ—ｓｔａｔｉｏｎ个整型的内存空间对ｓｔａｔｉｏｎ—ｆｒｅ的访问就和数组一样，例如：ｆｏｒ（ｉｎｔＩ＝Ｏ：Ｉ＜ｔｏｔａｌ—ｓｔａｔｉｏｎ；Ｉ＋＋）ｓｔａｔｉｏｎ＿ｆｒｅ［Ｉ］＝Ｉ：／／／／单元赋值特别值得注意的是，在程序结束的时候，要将申请的空间释放。否则，会ｄｅｌｅｔｅ口ｓｔａｔｉｏｎ—ｆｒｅ：（２）如何计算文件头的行数？笔者经过分析大量的ＡＶＧ数据文件，发现文ｃｈａｒｓ［１８０］：／／／／／预估文件头每行的字节数最多为１８０ｆｉｌｅｈｅａｄ＝０；／／／／文件头的行数计数器，初始值为０ｄｏ４．４．２难点解决存对计算机的存贮和计算的负担小，从而提高程序的运行效率。又可以避免数组的越界问题。Ｃ”语言有多种内存动态分配方法，其中用ｎｅｗ操作可以推常方便地利用指针进行动态内存申请。先看一组数组分配例子。占用计算机系统资源。件头的最后一行的第二个字符为“一”，这就给我们提供了一种方法。通过判断每行的第二个字符是否为“一”来判断该行足不是文件头的最后一行，如果足不是最后一行，文件头的行数计数器加１。

中南大学硕士学付论文第网蕈ＧＤＰ大地电磁系统编辑软件｛ｆｇｅｔｓ（Ｓ，１８０，Ｒａｗｆｐ）：ｆｉｌｅｈｅａｄ＋＋；／／／／／／／／／文件头的行数计数器加１／／／／／／／／／行的第二个字符不为“一？｝ｗｈｉｌｅ（Ｓ［１】ｆ－’＇’）；（３）如何计算测点总数呢？测点总数就是总共的测点数目。因此可以通过先读取一行的数据，将读取的测点保存在一个ｌ临时变量中，然后读取下一行数据。判断下行的测点是否和上行的测点相同。如果不相同测点总数计数器加ｌ。如果相同，则继续读取下行数据。（４）如何计算每个测点频点总数呢？所谓的频点就是每个测站总共测得频率总数，根据频点的定义。给我们提供了一种判断频点总数方法。我们可以通过先读取一行的数据，将读取的测点保存在一个临时变量中，然后读取下一行数据。判断下行的测点是否和上行的测点相同。如果相同频点总数计数器加１。如果不相同，则开始计算新的测点的频点总数。计算测点总数和每个测点的频点总数。笔者给出了读取ＡＶＧ数据文件的主要程序代码，在代码中很好地解决了上述在读取文件时所碰到的问题。从而更方便地让地球物理工作者开展进一步的研究工作以及此类软件的开发““‘…。具体程序的源代码见附录。４．５ＧＤＰ大地电磁系统数据处理软件的编辑功能模块笔者着莺淡一下鼠标和键盘编辑功能的实现。因为在这方面地球物理软件探讨的比较少。在实际的数据编辑中的难点主要是判断光标在哪条测线以及哪个频点，为了方便介绍，笔者只介绍电阻率图编辑功能的实现，在实际开发中的主要变量定义如下：ｆｌｏａｔ料Ｒｅｓｓｉｓｔｉｖｉｔｙ：ｉｎｔ＊ｆｒｅｑａｒｒｙ：ＩＩＩＩ存储电阻率值／／／／存储频率数值其编辑功能处理流程，首先在内存中存储测点不同频率的电阻率值，然后调用ＣＶｉｅｗ：：ＯｎＤｒａｗ（）将电阻率图显示出来。具体编辑足通过光标来拧制来实现，通过调用Ｖｉｅｗ：：ＯｎＬＢｕｔｔｏｎＤｏｗｎ（ｎＦｌａｇｓ，ｐｏｉｎｔ）函数得到所要编辑的点属于哪个测点的哪个频段，在函数具体是调用ＣＯＣ：：ＰｔＩｎＲｅｃｔ（ｐｏｉｎｔ）来实现，最后通过调用ＣＶｉｅｗ：：ＯｎＭｏｕｓｅＭｏｖｅ（ｎＦｌａｇｓ，ｐｏｉｎｔ）来实现编辑５“１。笔者给出了实现上述功能的程序代码（见附录），可以更方便的让各物探工作者开展这方面的工作。４．５．１鼠标编辑功能ＯｎＬＢｕｔｔｏｎＤｏｗｎ（ｎＦｌａｇｓ，ｐｏｉｎｔ）ＩＩＩＩ功能是判断光标在哪个测点的哪个频段

中南大学硕十学位论文第ｐｑ鼋ＧＤＰ大地电磁系统编辑软件ＯｎⅥｏｕｓｅＭｏｖｅ（ｎＦｌａｇｓ，ｐｏｉｎｔ）／／／／功能是判断光标编辑数据时的数据改变量４．５．２键盘编辑功能的实现其编辑功能处理流程，首先在内存中存储测点不同频率的电阻率值，然后具体的编辑是通过光标上下键来控制来实现，通过调用Ｖｉｅｗ：：ＯｎＬＢｕｔｔｏｎＤｏｗｎ（ｎＦｌａｇｓ，ｐｏｉｎｔ）：得到所要编辑的点属于哪个测点的哪个频段，在函数具体足调用ＣＤＣ：：ＰｔＩｎＲｅｃｔ（ｐｏｉｎｔ），来实现，最后通过调用ＯｎＫｅｙＤｏｗｎ（ＵＩＮＴｎＣｈａｒ，ＵＩＮＴｎＲｅｐＣｎｔ，ＵＩＮＴｎＦｌａｇｓ）来实现编辑。然后调用Ｉｎｖａｌｉｄａｔｅ０来刷新视图显示编辑后的新值。编辑每次的改变量定为１５％．为了方便介绍，笔者只介绍电流曲线图编辑功能的实现，同时笔茜给出了实现上述功能的程序代码（见附录）。ｖｏｉｄＣＤｒａｗＶｉｅｗ：：ＯｎＫｅｙＤｏｗｎ（ＵＩＮＴｎＣｈａｒ，ＵＩＮＴｎＲｅｐＣｎｔ，ＵＩＮＴｎＦｌａｇｓ）／／／／功能是响应键盘光标的上下键来编辑数据４．６ＧＤＰ大地电磁系统数据处理软件的深度提取功能模块其深度提取功能处理流程，首先在内存中存储测点不同频率的穿透深度数组，根据穿透深度公式ｆ＝３５６－Ｊ乡计算穿透深度，利用冒泡排序将穿透深度由小到大排序。其次确定待提取深度在穿透深度数组的范围。再次利用插值公式，插值函数为２“函数，利用公式ｐ＝（轰］２界面如图４－９所示。０厂计算指定深度的电阻率。最后将结果写入目标文件。笔者给出了实现程序代码（见附录）。程序实际运行／／／／功能足寻找深度范围，并线性插值／／／／／／ｆｌｏａｔＣＤｅｐｔｈＤｌｇ：：ｌｏｏｋｆｏｒ（ｉｎｔｎｕｍｂｅｒ，ｆｌｏａｔｄｅｐｔｈ）ＩＩ／／１１函数功毹播谯ｆ７ｆ／ｆ？ＩＩＩ／Ｉ／插值公式为ｘ＝ｘｌ＊（（ｙ２一Ｙ）／（ｙ２一ｙ１））＋ｘ２车（（ｙ—ｙ１）／（ｙ２一ｙ１））：ｉｎｓｅｒｔ（ｆｌｏａｔｆｏｒｗａｒｄ＿ｄｅｐｔｈ，ｆｌｏａｔｆｏｒｗａｒｄ—ｆｒｅｑ，ｆｌｏａｔｂａｃｋ—ｄｅｐｔｈ，ｆｌｏａｔｂａｃｋ—ｆｒｅｑ，ｆｌｏａｔｄｅｐｔｈ）｜㈨㈨｜瓯攀观畿掠以２梵禚镪氇数／／／／／㈨｝｝／／／／／ｉｎｔＣＤｅｐｔｈＤｌｇ：：ＧｅｔＩｎｄｅｘ（ｉｎｔｐｏｗｅｒｄａｔａ）

中南大学硕十学位论文第ｌ『ＩＩ常ＧＤＰ欠地电磁系统编辑软件图４－９ＧＤＰ大地电磁系统数据处理软件深度提取功能界面图３０

中南大学硕十学位论文第五章府用一青晦锡铁山ＣＳＡＭＴ资料处理解释第五章应用一青海锡铁山ＣＳＡＭＴ资料处理解释５．１地质及地球物理概括５．１．１地质概括锡铁山铅锌矿床位于位于青海省柴达木北缘残山断褶带，上奥陶统滩『日Ｊ山群三级盆地内。矿区地层、构造特征极为复杂，正常沉积岩与火山岩混杂、火山岩与侵入岩体交错、构造变形强烈、变质作用叠加㈣。测地地形见图５－１．图５－１锡铁山地形测线图矿区构造层可以划分为以下三套：早元古代旋回形成的基底构造层一下元古界达肯大阪群；加罩东回旋形成的裂谷构造层一上奥陶统滩闽山群；华力西旋回形成的裂谷盖层构造层一上泥盆统阿木尼克组和下石炭城墙沟组。矿体产于上奥陶滩间山群地层中。矿体以似层状、透镜状、条带状、脉状等形状产于滩间山群ａ岩组和ｂ岩组中，明显地受地层控制。含矿层为一套类复理石建造，主要由大理岩，钙质片岩等组成。矿带具有成层性。西部层数多，东部层数少，在多层矿体出现处，大理岩与矿体具有大理岩与片岩相似的韵律性。矿体分布不能离开大理岩层，矿体大部分产于大理岩中的或在其边缘带，

中南大学硕十学位论文第五章府用一青海锡铁山ＣＳＡＭＴ资料处理解释部分矿体产于周围绿岩中，一般规模小，而且均靠近大理岩层，大理岩层厚度一般大于矿层厚度。锡铁山铅锌矿产于裂谷带中，其成矿作用受裂谷构造控制，矿床矿带的分布受裂谷形式决定。沿生产断层分布的火山活动中心和抬斜沉积盆地是裂谷期成岩成矿的基本单元。５．１．２地球物理概括由前人资料可知：锡铁山地区岩（矿）石地球物理特征如下“…：（１）铅锌（黄铁或含黄铁）矿石电阻率最低（０．２～５０００·ｍ）、频散率（极化率也有类似规律，以下同）可达６５（％）左右，并有明显的自然电位跳跃。近矿围岩的电阻率较高（＞１０００Ｑ·ｍ）、频散率一股小于３（％），对应有微弱的自电跳跃。上述显著的物性差异是该区开展物理并获得明显异常的先觉条件。（２）滩『日Ｊ山群石墨化石英片岩及达肯大阪群石墨化片麻岩的频散率一股为２０（％），最高可达５７（％），电阻率一般小于１００Ｑ·ｍ，与矿石的电性特征相似，但自然电位跳跃弱。由于该类岩石分布相对集中且多与矿体有密切的共生关系（已知铅锌矿体外围这种关系不祥），当规模较大时会产生很强的非矿干扰异常，使矿异常产生较大变化，给异常解释带来困难，但它的存在具有双重性一异常干扰和找矿标志。（３）除上述几种岩矿石以外，其它大部分岩矿石频散率较低（小于或等于３％），电阻率相对较高（大于或等于１００００·ｍ），而矿化水、金属硫化物氧化带及氧化矿石的电阻率较低（一般小于１００Ｑ·ｍ），频散率亦低（小于或等于３％），不能引起激电异常。（４）区内三大岩性——滩问山群绿片岩系、达肯大阪群片麻岩系、泥盆系紫色砂砾岩系的电阻率较高（１０００～２００００·ｍ、最高约２３００Ｑ·ｍ），频散率较低（小于３％）。随着绿片岩系和片麻岩系岩石中石墨含量的增加，电阻率相应减小。此外，岩石中云母和石英含量增加，其电阻率相应增加（２３０、７８０Ｑ·ｍ），片麻状岩石电阻率大于片状岩石的电阻率。（５）对全区标本物性进行统计，初步得出：滩问山群绿片岩系岩性ｐ＝１７２０ｏ·ｍ；达肯大阪群片麻岩系岩性ｐ＝１６７０Ｑ·Ｉｌｌｓ上泥盆系紫色砂砾岩岩性ｐ＝１３５０Ｑ·ｍ。由此可见，区内主要地层岩系的基本电性特征相似。相对来说，上泥盆统及下石炭统岩石电性特征比较稳定，故可认为是基本正常场。综上所述，本区矿石与非矿石之间，亦即矿体与围岩之『日Ｊ存在明显的物性差异，岩体与围岩之间同样存在明显的差异，在本区开展ＣＳＡＭＴ法具有良好的物性前提。但要注意的是不同类型铅锌矿电性存在较大的差异因此本区不可能按某一电阻率的值直接圈定铅锌矿异常，只能根据电阻率大致圈出岩体的接触

中南大学顾｝学位论文第五牵应用一青晦锡铁山ＣＳＡＭＴ资料处理解释带和舌状突出部位，达到『日Ｊ接找矿的目的。５．２工作方法标量ＣＳＡＭＴ规定利用一个场源来测量两个分量（Ｅ。和Ｈ，ｈ或者Ｅ，和Ｈｘ），标量测量对于一维的层状条件或者走向已知的二维条件足足够了，在更复杂的条件下，则取决与数据的密度。我们可以用图５—２来说明最常用的一种标量ＣＳＡＭＴ法的测量方法。图５－２ＣＳＡＭＴ工作布置图５．３场源布置——▲——ＡＢ＝１５∞ｍ根据本次工作安排，需要用ＣＳＡＭＴ法完成９条剖面性的工作。在进行野外踏勘后我们采用接地电偶极子场源进行供电，并将供电偶极布置在测区东部离最近的１９号勘探线约５ｋｍ以外，供电偶极子长度约１．５ｋｍ（图５—３）。使得本次工作场源收发距Ｒ＝５～６．５ｋｍ，Ｒ／４＞１２００ｍ，满足测深ｌｋｍ的要求，电流Ｉ＝７～１０Ａ（１０２４Ｈｚ以上为７Ａ，５１２Ｈｚ以下为１０Ａ），中心距偏移约２３。，满足≤３０。的要求。测∞０研—！一们７，点点距２０ｍ，测量偶极子长度亦为２０ｍ，每站测量ｌ～５个测点。６００Ｈ９——。图５－３６０１２７三－三三茹０／３１——ｏ／５１二二嘿ＪＩｉｎｔｅｒｖａｌ＝２００ａ１ｒ１．ｎｔｅｒｖａｌ＝１００ｍＣＳＡＭＴ场源布置示意图

中南大学碗ｔ。学位论文第五章廊用一青海锡铁山ＣＳＡＭＴ资料处理解释５．４实测ＣＳＡＭＴ资料处理整个工作分三步进行：第一步进行资料的预处理，识别干扰并去除干扰数据；第二步进行正反演处理；第三步进行资料的地质解释。５．４．１预处理由于本次工作地区处于生产矿山附近，虽然干扰测试证明干扰水平不大，但实际工作表明矿山电机车的瞬变干扰由于具有频带宽、能量大的特点，还是对本次数据产生了较为严重的干扰。仔细分析实测结果可以发现视电阻率数据在５０Ｈｚ附近干扰十分严重，因此本次资料预处理工作量十分巨大，需要对每个数据进行反复比较才能识别干扰信号，去掉干扰信号，确保数据质量，因此本次资料预处理工作主要集中在干扰信号的识别与压制。因此，在实际资料处理中，通过ＧＤＰ大地电磁系统数据处理软件对实测数据进行校正处理，消除浅部不均匀地质体的影响。５．４．２正反演反演的目的是将经过预处理后的数据通过建模，利用相关软件进行处理，图５－４１９线一维反演结果图５－５１９线二维反演结果在满足给定的精度条件下求出地电断面。我们对本次九条剖面采用ＺＯＮＧＥ公司

中南大学硕十学位论丈第五章府用一青坶锡铁山ＣＳＡＭＴ资料处理解释提供的软件进行了一维和光滑二维反演，对比１９线的一维（图５－３）和二维反演图（图５－４）反映的物性差异整体上是一致的，通过光滑二维反演后其低阻异常和高阻异常都比较连贯，更能清晰的反映地质构造和异常特征。故整个资料处理均采用二维反演进行处理解释。５．４．３异常的推断解释由于ＧＤＰ大地地磁数据处理软件相对于ＺＯＮＧＥ公司提供的配套软件ＡＳＴＡＴＩＣ可以同时显示视电阻率、电场振幅、电场相位、磁场振幅、磁场相位等多种类型参数。因此可以利用所有测得的Ｅ和Ｈ分量的振幅和相位，算得的视电阻率和相位差，以及数据分散情况等这样的一套数据，使得处理者能追查任何问题，可以剔除那些真正的误差和异常的噪声。我们从如下所示的解释成果图可以看出，采用ＧＤＰ大地地磁数据处理软件对实测的ＣＳＡＭＴ数据进行校正处理后，使剖面数据处理解释的形式更直观。比传统处理方法具有更高的清晰度，能更直观真实地反映出所测区域的地电界面形态；同时，可以减少剖面解释的多解性，较好地消除静态畸变的影响；由于剖面解释也避免了干扰较大的毛病，使资料解释效率大大提高，缩短了室内工作时间，并且使资料解释更加准确。（１）ＣＳＡＭＴ异常的地质解释根据测区电阻率的变化，可以对各种地电体的分布情况进行圈定，通过对矿区的地质条件和物性条件进行综合分析认为，高阻异常（一般指大于２５００Ｑ·ｍ）是绢云绿泥片岩、钙质绿泥片岩的反映，低阻异常（一般指小于１００Ｑ·ｍ）应该是块状铅锌矿石、炭质二云片岩、炭质绿泥片岩或其三者的综合反映。界于高阻与低阻之间的，主要是大理岩、角闪岩、紫色砂砾岩、片麻岩、含炭片麻岩的反映。由于浅部大理岩、紫色砂砾岩的存在，影响了有些测线观测的深部电阻率数值，在浅部高阻的影响下，深部探测到的电阻率数值也有所升高（这就是所谓的静态影象，虽然在数据处理时针对其作了一些改正，但也可能会存在改正不完全或改正过头的情况），因此，在地质解释时不能完全只按探测到的电阻率的数值的大小来对地下电性体进行圈定，必须进行综合考虑。另外，电阻率由高到低的突变部位可以认为是绢云绿泥片岩、钙质绿泥片与铅锌矿石、炭质二云片岩、炭质绿泥片岩岩体的接触部位，但由于存在体积效应及边界效应问题，电阻率异常的形态肯定会有所变化，比如经过二维反演后的电阻率图中电阻率高、低突变的曲线比较光滑，因此并不能完全准确代表接实际触带的形状和部位。同样在成果解释图由于只是圈定了一定电阻率的范围形态，但也不能完全

中南大学硕卜学位论文第五章廊用一青岛锡铁山ＣＳＡＭＴ资料处理解释准确代表推测矿体的实际形状和部位。数据处理前的视电阻率断面图数据处理后的视电阻率断面图图５．６１９线ＣＳＡＭＴ成果图从１９线ＣＳＡＭＴ成果图（如图５．６）可以看出：在北面５５０～７００号点之间海拔３１００ｍ以下电阻率在几Ｑ·ｍ到１０００·ｍ之间，与围岩电阻率相比降低幅度数十倍，最大延深可达到４００ｍ，推测是由铅锌矿石、炭质二云片岩、炭质绿泥片岩岩体或其综合反映的结果；而在南面５０～２５０号点之『日Ｊ海拔２８００ｍ以上所对应的低阻带，可能由浅部风化层引起的，预示着该段不是矿化有利地段。数据处理前的视电阻率断面图数据处理后的视电阻率断面图图５．７２３线ＣＳＡＭＴ成果图从２３线ＣＳＡＭＴ成果图（如图５．７）可以看出：在５００～６００号点视电阻率由浅部到深部整体显示为明显的低阻（视电阻率小于１００Ｑｍ），异常整体呈狭细的舌状延伸，及２５０～３００号点在浅部海拔２７００—３１５０Ｍ之『ＢＪ低阻异常也成狭长延伸，推测是由铅锌矿石、炭质二云片岩、炭质绿泥片岩岩体或其综合反映的结果。

中南大学顿￡学位论文第五章戍用一青鸯锡铁山ＣＳＡＭＴ资料处理解释数据处理前的视电阻率断面图数据处理后的视电阻率断面图图５．８２７线ＣｓＡ＾盯成果图从２７线ＣＳＡＭＴ成果图（如图５．８）可以看出：整体上没有明显的低阻异常，在２５０～４５０号点之『自Ｊ视电阻率由浅部到深部整体显示为高阻；在４２０～５５０点视电阻率相对较低，视电阻率在２００～４０００ＩＴＩ之间，并且视电阻率由浅入深逐渐变小，但变化不是很明显；在８０～１５０号点海拔１９００～２９００ｍ之问有一相对低阻异常，视电阻率在ｌｏｏ～２５０ＱｉＴＩ之间。但由于浅部大理岩、紫色砂砾岩的存在，影响了此测线观测的深部电阻率数值，在浅部高阻的影响下，深部探测到的电阻率数值也有所升高，故此测线的相对低阻也很可能是铅锌矿石、炭质二云片岩、炭质绿泥片岩的反映。数据处理前的视电阻率断面图数据处理后的视电阻率断面图图５．９３１线ｃｓＡｈ盯成果图从３１线ＣＳＡＭＴ成果图（如图５．９）可以看出：在１００～２００号点海拔在２１００～２５００ｍ之『Ｂ】有一明显的低阻带，呈楔型分布；在２５０～５００号点之『日Ｊ由浅部到深部整体显示为明显的高阻，在其北部视电阻率逐渐降低，但视电阻率仍然在５００～１０００Ｑｍ之间，不是成矿的有利因素。

中南大学硕十学位论文第五章府用一青毒锡铁山ＣＳＡＭＴ资料处理解释数据处理前的视电阻率断面图数据处理后的视电阻率断面图图５．１０３５线ＣＳＡＭＴ成果图从３５线ＣｓＡ岍成果图（如图５．１０）可以看出：在３００～５００号点视电阻率整体显示为明显的高阻，但除了在海拔２７５０～３２００ｍ之问呈现视电阻率大于２５００Ｑｍ以外，其它都在７５０～２５００ＱＩＴｌ之间。由此也可看出在３５线特高阻逐渐在浅部缩小；在８０～３００号点视电阻率由浅部到深部逐渐变小，其中８０～２５０号点之间在海拔２０００～２６５０ｍ有一个电阻率在５０～１５０Ｑｒｆｉ的异常体；大于５００号点的部分虽然电阻率相对较低，但也都在５００Ｑｍ左右。数据处理前的视电阻率断面图数据处理后的视电阻率断面图图５．１１４３线ＣＳＭ４Ｔ成果图从４３线ＣＳＡＭＴ成果图（如图５．１１）可以看出：在整个剖面浅部呈现高阻特征，并随着深度的加大，高阻体逐渐变窄并在２５０～３００号点逐渐尖灭，与３５线高阻分靠特征基本一致；在５００～６５０号点海拔在１９００～２５００ｍ之『日Ｊ显示有明显的局部低阻异常，视电阻率小于１００Ｑｍ；在高阻体的南部视电阻率随深度逐渐变小，但大都在２００～７５０Ｑｍ之『日Ｊ，其中在１５０号点左右海拔２０５０～２２５０之｜＇日ｊ显示有明显的局部狭长低阻异常，但没有开发价值。

中南大学硕十学位论文第五章戍用一青海锡铁山ＣＳＡＭＴ资料处理解释数据处理前的视电阻率断面图数据处理后的视电阻率断面图图５．１２５１线ＣＳＡＭＴ成果图从５ｌ线ＣＳＡＭＴ成果图（如图５．１２）可以看出：该剖面与前几条剖面比较其高阻体呈现的趋势基本相似，不同的是在此剖面中，高阻体有所变宽，在２００～４００号点视电阻率由浅部到深邹整体显示为高阻，同样在深部逐渐变窄；在４００～６００号点整体视电阻率比较小，中部有局部狭长高阻体，其中在海拔２４００ｍ以下显示有明显的低阻异常，视电阻率基本在１００Ｑｍ以下。同样在剖面高阻体的南部视电阻率比较小，局部呈现狭长低阻异常，没有开发价值。数据处理前的视电阻率断面图数据处理后的视电阻率断面图图５．１３５９线Ｃｓ＾舸成果图从５９线ＣＳｈＭＴ成果图（如图５．１３）可以看出：在剖面的２００～４００点海拔２６００ｍ以上呈现出明显的高阻体，比较４３线其高阻体又趋于浅部呈现；虽然整个剖面的在海拔２５００ｍ以下电阻率相对都比较小，但未出现比较明显的低阻异常。

中南大学硕仁学位论文第五章应用一青每锡铁山ＣＳＡＭＴ资料处理解释数据处理前的视电阻率断面图数据处理后的视电阻率断面图图５．¨６７线ＣＳＡＭＴ成果图从６７线ＣＳＡＭＴ成果图（如图５．１４）可以看出：整条剖面视电阻率大部分区域显示为低阻，仅在２００～３００点海拔２６００～２９００之间视电阻率显示为相对高阻，对比前面几条剖面，此高阻体同样在浅部呈现，并且范围明显变小。在８０～２００号点海拔２６００ｍ以下有一局部契型异常带，由于异常带末能封闭，建议投入进一步的物探工作，以达到确切的异常范围。在４００～６００号点海拔２５００ｍ以下视电阻率相对也比较小，是否是“矿化”引起的还需进一步工作综合解释。通过ＧＤＰ大地电磁系统数据处理软件对测区所有测线资料进行校正处理后的视电阻率，然后利用ＧＤＰ大地电磁系统数据处理软件深度提取（切片）功能，处理后的测线视电阻率一频率断面图（如下图５．１５所示）和２．５维准立体透视图（如下图５．１６所示），说明经过ＧＤＰ大地电磁系统数据处理软件处理后，各测线相交处视电阻率有很好的一致性。同时说明ＧＤＰ大地电磁数据处理软件具有实用价值。４０

中南大学顾十学位论文第五章府用一青海锡铁山ＣＳＡＭＴ资料处理解释图５．１５视电阻率一频率断面囤图５．１６２．５维准立体透视图从以上图中可以看出：ｌ、沿剖面线自１９线到６７线整体视电阻率慢慢减小，有很好的延续性，说明了观测数据较为可靠。２、自１９线到６７线在反演深度范围内（１２００米），高阻体（红色部分）出现的范围不断减小、埋深增加。３、本区地层倾角较大，在图中反映为有电阻率的垂向分带，大号测线（４１、４３线）深部有一定延续的低阻地质体存在，具有进一步研究价值。４１

中南大学硕士学位论文第六章结论’建议第六章结论与建议本文共分五章，分别对ＣＳＡＭＴ法的基本原理、工作方法、ＣＳＡＭＴ观测系统（ＧＤＰ大地电磁系统）、ＧＤＰ大地电磁系统的数据处理流程等几个方面进行了探讨。还介绍了ＧＤＰ大地电磁系统数据处理软件的开发过程以及ＧＤＰ大地电磁系统数据处理软件在青海锡铁山实测ＣＳＡＭＴ资料处理中的应用效果。在第一章中，本章主要介绍了近年来ＣＳＡＭＴ在我国得到了广泛的应用。尤其ＣＳ／ＬＭＴ观测系统ＧＤＰ大地电磁系统。在资源勘察，工程勘察等领域得到了广泛的应用。但是由于ＺＯＮＧＥ公司随仪器配套的软件功能有限，在实际应用中需要根据实际要求进行一些特定的数据处理。为进一步提高该系统的找矿效果，必须开发新的数据处理系统，增加新的功能。以满足实际工作需要。在第二章中，本章主要介绍了ＣＳＡＭＴ法，简要介绍了该方法的工作原理，工作方法，工作特点等。观测系统（ＧＤＰ大地电磁系统的仪器性能）等。使对ＣＳＡＭＴ法和实际应用有个大致的了解。在第三章中，本章主要介绍了ＧＤＰ大地电磁系统的数据处理，阐述了ＧＤＰ大地电磁系统的基本观参量以及参量之『日Ｊ的数学关系。阐述了ＧＤＰ大地电磁系统采集数据中的噪声来源、噪声对ＧＤＰ大地电磁系统采集数据质量的影响以及噪声分析。阐述了ＧＤＰ大地电磁系统的数据处理流程中各个过程：预处理、ＧＤＰ大地电磁系统勘探中的干扰信号剔除、近场校正、静态改正、一维Ｂｏｓｔｉｃｋ反演、一维广义逆反演等过程。介绍了ＧＤＰ大地电磁系统数据处理中经常用到的深度提取的一种具体处理方法。在第四章中，综合前面的基本理论和对ＧＤＰ大地电磁系统数据处理流程的分析研究，同时根据室内资料处理解释的需要，结合实测资料，选用ＶｉｓｕａｌＣ＋＋６．０开发平台开发了相应的软件—ＧＤＰ大地电磁系统数据处理软件。ＧＤＰ大地电磁系统数据处理软件初步具有数据的多种显示、编辑、存储、打印功能，数据回放主要完成原始数据的查看。电阻率图、相位图、电场振幅图、磁场振幅图、电场相位图、磁场相位图分别显示的是电阻率曲线、相位曲线、电场振幅曲线、磁场振幅曲线、电场相位曲线、磁场相位曲线以及各自的点、线编辑功能和打印功能。新文件保存是完成编辑后的数据保存，电阻率文件、相位文件、振幅文件保存的分别是电阻率、相位、振幅数值。笔者在软件系统的设计中，嵌入了模块化思想，为今后完善和移植ＧＤＰ大地电磁系统数据处理软件奠定了基础。在第五章中，本章结合青海锡铁山实测ＣＳＡＭＴ资料的实际处理实例，说明４２

中南大学硕十学位论文第六章结论’建Ｉ殳通过ＧＤＰ大地电磁系统数据处理软件对实测数据进行校正处理后，取得了很好的效果。使剖面数据处理的形式更直观。比较直观真实地反映出地电界面形态；较好地消除静态畸变的影响；提高了资料处理解释效率，缩短了后期处理时间。并且工作成果解释得到了业主方的高度认可。这也表明ＧＤＰ大地电磁系统数据处理软件有着较强的实用性。笔者虽然尽了很大的努力，但是由于时间和自身能力，仍然有很多问题未能解决，ＧＤＰ大地电磁系统数据处理软件只涉及到ＧＤＰ大地电磁系统数据处理中的一部分，其它部分还有场源校正、静态校正、利用起伏地形下的正演模拟去逼近起伏地形下的实测数据来进行二维反演、建芷三维可视化地电模型，以及编制一套包括以上功能的ＧＤＰ大地电磁系统数据处理软件等方面的工作。这些问题还有待于笔者进一步研究解决，为最终利用好ＧＤＰ大地电磁系统，使其能在工程勘察，资源普查，地下水，和石油等工作任务中得到广泛应用，更好的为国民经济服务！

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