【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于点电源衰减场的全空间视电阻率快速成像方法，属于地球物理勘探数据处理领域。
技术介绍
1、探测煤层开采过程中覆岩电阻率变化特征，是实现对顶板岩层变形与破坏动态监测的可靠手段之一，结合特定的电极配置与高效的数据采集技术，通过优化电极布置和提高数据采集频率，能够实时捕捉电阻率变化，提升监测速度和空间分辨率。采集后的电位数据，主要采用两种方式进行后续处理，其中一种为电阻率反演成像，其通过特定计算过程提供更高的分辨率和准确的电阻率分布，适合精细解析，但由于其计算较为复杂，导致需要较长的计算时间才能完成。另一种为直接利用视电阻率成像，该方法虽然可以缩短计算时间、提高探测效率，但其成像的分辨率较低，难以捕捉细小的地质特征或异常体，导致成像结果不够精细，且成像范围有限，无法满足区域覆盖。由于现有的电阻率成像技术在实时性和效率上均存在各自不足，已满足不了快速变化的地下环境监测需求。
2、针对上述问题，如何提供一种新的视电阻率快速成像方法，获取电位数据后能在较短的时间内进行成像，且成像精细度较高、覆盖区域较大，从而满足快速变化的地下环境监测需求，是本专利技术所需的研究方向。
技术实现思路
1、针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种基于点电源衰减场的全空间视电阻率快速成像方法，无需复杂的矩阵计算，从而减少了计算时间，提高了成像的时间效率，同时将二极视电阻率计算方式转换为计算相邻两个采集电极之间的三极视电阻率计算，获得了更高的分辨率与灵敏度，从而满足快速变化的地下
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于点电源衰减场的全空间视电阻率快速成像方法，具体步骤为：
3、步骤一、数据采集：采用电法数据采集装置对所需探测区域进行电法探测，并获取对应的电位数据。
4、步骤二、计算归一化电位及分组：将步骤一采集的电位数据，设参考电极b的位置为无穷远，定义空间正负符号：空间内存在两个三维空间固定点e、f，一个三维空间自由点g，定义∠gef≤90°时g点符号为正，∠gef＞90°时c点符号为负；当点电源p供电时，该点位置是固定的，同时参考电极b的位置也是固定的，即分别相当于固定点e、f；同时各个采集电极q的位置是持续变化的，即相当于三维空间自由点g，按照下式对电位进行归一化计算，同时将获得的视电阻率按照下标p进行分组。
5、
6、其中：n为电极供电作为点电源的个数；up,q、ip,q分别为第p个点电源供电时第q个采集电极采集到的电位与电流数据；∠qpb为第p个点电源、第q个采集电极和参考电极b之间形成的夹角。
7、步骤三、曲线校正：假设空间内电阻率空间上是连续分布的，将各组up,q±按照正负号分为正、负方向两组数据{up,q+，l}、{up,q-,l}；同时对up,q+，up,q-数据分别进行校正，其校正原则为确保各组数据中up,q+和up,q-各自的绝对值均与距离l呈负相关，其中l为采集电极q至点电源p之间的距离。
8、步骤四、对步骤三校正后的各组数据计算电位梯度：
9、①对各组数据相邻两个采集电极的up,q进行梯度计算。
10、δup，q±＝|up，q1±-up，q2±|
11、其中：up,q1±、up,q2±分别为点电源p供电时，分别计算正、负方向两组各自数据中相邻两个采集电极q1、q2之间的电位差。
12、②计算等位面上的视电阻率：
13、ρl±＝k±·δup,q±
14、其中：lp,q1±，lp,q2±为点电源p供电时，正、负方向两组各自数据中相邻两个采集电极q1、q2分别至点电源p之间的距离。
15、③经过步骤①和②计算后，获得与点电源p距离l±处等位面上的视电阻率分布{l±，ρl±}；其中：l±＝(lp,q1±+lp,q2±)/2。
16、步骤五、成像区域网格化：将地下空间内所需要成像的区域进行网格剖分。
17、步骤六、空间叠加：
18、ⅰ、计算空间内每一个网格中心点到第一个供电点电源p的距离dp,s±；其中：p为点电源供电的序号，s为各个网格中心点的序号。
19、ⅱ、数据拟合：采用线性插值方式按(l±，ρl±)对各个网格中心点dp,s±在(0，max(l±)]范围内进行拟合，计算出每一个网格内的ρp,s；若dp,s±大于max(l±)，则将当前点电源p在该网格的插值结果记为空。
20、ⅲ、重复步骤ⅰ～ⅱ，从而计算出每一个点电源p在每一个网格内的ρp,s。
21、步骤七、经过步骤六使每个网格内获得多个视电阻率值，通过采用同一筛选方式确定每一个网格唯一的视电阻率值。
22、步骤八、由于已知各个网络中心点的坐标位置，将步骤七获得的各个网格视电阻率值标记在对应网络坐标位置，从而获得所需探测区域的视电阻剖面成像。
23、进一步，所述电法数据采集装置包括多个电极和电法探测仪，多个电极布设在所需探测区域，且记录各个电极的位置坐标，电法探测仪与各个电极连接，用于对部分电极供电作为点电源，其余电极作为采集电极接收采集电位数据，并在较远位置布设参考电极b。
24、进一步，所述步骤七中具体筛选方式为：将每个网格内的多个视电阻率值求平均，以平均值作为各个网格唯一的视电阻率值。
25、进一步，所述步骤七中具体筛选方式为：在步骤六中的②过程中，部分网格中心点距离点电源的距离大于max(l±)，导致单个网格内视电阻率的个数≤n；因此选取覆盖次数f，且f≤n，对每一个网格内的f个视电阻率数据求平均值，以平均值作为各个网格唯一的视电阻率值。
26、进一步，所述步骤七中具体筛选方式为：在步骤六中的②过程中，部分网格中心点距离点电源的距离大于max(l±)，导致单个网格内视电阻率的个数≤n；因此选取覆盖次数f，且f≤n，对每一个网格内的f个视电阻率数据求取其极大值或极小值，并将该值作为各个网格唯一的视电阻率值。
27、进一步，所述步骤七中具体筛选方式为：在步骤六中的②过程中，部分网格中心点距离点电源的距离大于max(l±)，导致单个网格内视电阻率的个数≤n；因此选取覆盖次数f，且f≤n，对每一个网格内的f个视电阻率数据求取其中位值，并将该值作为各个网格唯一的视电阻率值。
28、进一步，所述步骤七中具体筛选方式为：在步骤六中的②过程中，部分网格中心点距离点电源的距离大于max(l±)，导致单个网格内视电阻率的个数≤n；因此选取覆盖次数f，且f≤n，对每一个网格内的f个视电阻率数据选择各自网络中心点与距离其最近的点电源获得的视电阻率值，并将该值作为各个网格唯一的视电阻率值。
29、本专利技术的工作原理为：假设探测区域全空间为均匀介质，点电源在空间的等电位面呈同心圆扩散分布，根据二极视电阻率计算公式计算某一等位面上的视电阻率值，意味着同时计算了这一等位面上所有点处的视电阻率值，并且视电阻率在均匀本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于点电源衰减场的全空间视电阻率快速成像方法，其特征在于，具体步骤为：
2.根据权利要求1所述基于点电源衰减场的全空间视电阻率快速成像方法，其特征在于，所述电法数据采集装置包括多个电极和电法探测仪，多个电极布设在所需探测区域，且记录各个电极的位置坐标，电法探测仪与各个电极连接，用于对部分电极供电作为点电源，其余电极作为采集电极接收采集电位数据，并在较远位置布设参考电极B。
3.根据权利要求1所述基于点电源衰减场的全空间视电阻率快速成像方法，其特征在于，所述步骤七中具体筛选方式为：将每个网格内的多个视电阻率值求平均，以平均值作为各个网格唯一的视电阻率值。
4.根据权利要求1所述基于点电源衰减场的全空间视电阻率快速成像方法，其特征在于，所述步骤七中具体筛选方式为：在步骤六中的②过程中，部分网格中心点距离点电源的距离大于max(L±)，导致单个网格内视电阻率的个数≤N；因此选取覆盖次数F，且F≤N，对每一个网格内的F个视电阻率数据求平均值，以平均值作为各个网格唯一的视电阻率值。
5.根据权利要求1所述基于点电源衰减场的全空间视电阻
6.根据权利要求1所述基于点电源衰减场的全空间视电阻率快速成像方法，其特征在于，所述步骤七中具体筛选方式为：在步骤六中的②过程中，部分网格中心点距离点电源的距离大于max(L±)，导致单个网格内视电阻率的个数≤N；因此选取覆盖次数F，且F≤N，对每一个网格内的F个视电阻率数据求取其中位值，并将该值作为各个网格唯一的视电阻率值。
7.根据权利要求1所述基于点电源衰减场的全空间视电阻率快速成像方法，其特征在于，所述步骤七中具体筛选方式为：在步骤六中的②过程中，部分网格中心点距离点电源的距离大于max(L±)，导致单个网格内视电阻率的个数≤N；因此选取覆盖次数F，且F≤N，对每一个网格内的F个视电阻率数据选择各自网络中心点与距离其最近的点电源获得的视电阻率值，并将该值作为各个网格唯一的视电阻率值。
...【技术特征摘要】
1.一种基于点电源衰减场的全空间视电阻率快速成像方法，其特征在于，具体步骤为：
2.根据权利要求1所述基于点电源衰减场的全空间视电阻率快速成像方法，其特征在于，所述电法数据采集装置包括多个电极和电法探测仪，多个电极布设在所需探测区域，且记录各个电极的位置坐标，电法探测仪与各个电极连接，用于对部分电极供电作为点电源，其余电极作为采集电极接收采集电位数据，并在较远位置布设参考电极b。
3.根据权利要求1所述基于点电源衰减场的全空间视电阻率快速成像方法，其特征在于，所述步骤七中具体筛选方式为：将每个网格内的多个视电阻率值求平均，以平均值作为各个网格唯一的视电阻率值。
4.根据权利要求1所述基于点电源衰减场的全空间视电阻率快速成像方法，其特征在于，所述步骤七中具体筛选方式为：在步骤六中的②过程中，部分网格中心点距离点电源的距离大于max(l±)，导致单个网格内视电阻率的个数≤n；因此选取覆盖次数f，且f≤n，对每一个网格内的f个视电阻率数据求平均值，以平均值作为各个网格唯一的视电阻率值。
5.根据权利要求1所述基于点电源衰减场的全空间视电阻率快速成...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨海平，王勃，杨彩，刘盛东，李韵晨，张德伟，张晓玥，陈圣，
申请(专利权)人：深地科学与工程云龙湖实验室，
类型：发明
国别省市：
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