一種二維地形正演和改正方法與流程
2023-06-17 15:03:26
本發明涉及一種二維地形正演和改正方法，屬於地理信息系統技術領域。
背景技術：
「常規直流電法任意對稱四極裝置(含高密度電法相同裝置)」在礦產地質、水文地質、工程地質等領域應用越來越廣泛，視電阻率資料的解釋是在水平(或單斜)半空間進行的。然而實際地形存在各種各樣的起伏情況，理論與實踐表明，地形不但可以引起假異常，而且會掩蓋地下由礦體或目標地質體引起的真異常。如果按照水平(或單斜)地形來處理數據、解釋，勢必會引起一定的誤差，甚至導致完全錯誤的結果。對勘探和解釋工作造成誤導。因此有必要對起伏地形狀態下二維空間人工電場分布的影響進行研究和評估，用地形改正方式削弱或消除地形對視電阻率觀測值的影響，使視電阻率異常客觀反映地質體的真實存在。
早期，日本、前蘇聯及我國，乃至西方國家的地球物理學者曾採用導電紙模擬、電阻網絡模擬、水槽模擬、土槽模擬等物理模擬方法研究地形影響問題，如按一定比例製作導電紙、電阻網絡，水槽、土槽等模型來模擬野外情況，得到地形影響的定性認識，並在野外實際測量中加以識別。有些學者也應用模擬結果，對野外觀測數據作些簡單的計算和改正，試驗將地形影響去掉。這些做法基本屬定性解釋，不能從根本上解決問題。
其後，也有學者採用一些解析計算方法研究地形影響，一些反演軟體也開發了地形改正功能，但基於原理是以地形對靜態電流分布方式對異常形態按地形進行扭曲改正，不是真正意義上的地形改正，對地形影響的電阻率數值大小並未作任何改為變，僅改變異常存在形態，從本質上未達到真正地形改正的目的，所得視電阻率異常成果並非地質體的客觀存在方式，而是不能定性、半定量、定量的對異常體作出判斷和解釋。
技術實現要素：
為解決上述技術問題，本發明提供了一種二維地形正演和改正方法，該二維地形正演和改正方法省去了繁瑣的模擬改正工作、減少了工作環節、節約了經費、縮短了工期，同時可以豐富專業教科書的內容，從本質上還原地下地質體異常的真實狀狀態。
本發明通過以下技術方案得以實現。
本發明提供的一種二維地形正演和改正方法，在繪製視電阻率等值斷面圖中，對均勻介質的地形和非均勻介質的地形進行坐標點數據採集並獲取其電阻率值，通過正演和改正繪製純地形剖面的視電阻率等值斷面圖。
基於一種二維地形正演和改正方法，包括以下步驟：
①獲取電阻率值：以直流電法任意對稱四極裝置和高密度電法相同裝置所測視電阻率值的剖面視電阻率平均值作為均勻介質的地形剖面視的電阻率值，以直流電法任意對稱四極裝置和高密度電法相同裝置所測視電阻率值為非均勻介質的地形剖面視的電阻率值；
②採集地形點坐標：對均勻介質的地形和非均勻介質的地形進行剖面地形坐標點數據採集；
③數據地形正演：根據步驟①和步驟②中的參數，通過正演對稱四極地形函數和正演公式，獲取正演視電阻率值；
④繪製正演線圖：根據正演視電阻率值制出正演的純地形剖面的視電阻率等值斷面圖；
⑤數據地形改正：根據步驟①、步驟②中的參數和對正演視電阻率值的改正，通過改正對稱四極地形函數和改正公式，獲取改正後視電阻率值；
⑥繪製改正線圖：根據改正後視電阻率值繪製出改正的純地形剖面的視電阻率等值斷面圖。
所述獲取電阻率值，具體包括：
通過常規直流電法任意對稱四極裝置，含高密度電法相同裝置，獲取均勻介質的地形和非均勻介質的地形剖面視電阻率二維假異常的位置、形態和數值的大小，獲取均勻介質的地形和非均勻介質的地形剖面視的電阻率值。
所述採集地形點坐標，具體包括：
通過建立坐標系，獲取均勻介質的地形和非均勻介質的地形的坐標值，對均勻介質的地形和非均勻介質的地形的坐標值進行剖面地形點坐標數據採集。
所述正演對稱四極地形函數為：
其中，f(x,y)為地形變化函數，x為坐標點相對1號電極，x＝0的剖面橫坐標，y為坐標點剖面縱坐標，a、b、m、n為均勻介質的地形坐標上的點，xa、ya為a點的坐標值，xb、yb為b點的坐標值，xm、ym為m點的坐標值，xn、yn為n點的坐標值。
所述正演公式為：
ρs＝ρ0×[1+f(x,y)]，
其中，f(x,y)為地形變化函數，ρs為地形正演視電阻率，ρ0為均勻介質剖面視電阻率值。
所述改正對稱四極地形函數為：
其中，f(xi,yi)為地形變化函數，xi為坐標點點相對1號電極，x＝0的剖面橫坐標，yi為坐標點剖面縱坐標，ia、ib、im、in為均勻介質的地形坐標上的點，xia、yia為ia點的坐標值，xib、yib為ib點的坐標值，xim、yim為im點的坐標值，xin、yin為in點的坐標值。
所述改正公式為:
ρsi＝f[ρ0i,f(xi,yi)]＝ρsi＝[log([ρ0i)×[1-f(xi,yi)]13/5，
其中，ρsi為地形改正後視電阻率，ρ0i為視電阻率實測值，f(xi,yi)為地形變化函數，xi為坐標點點相對1號電極，x＝0的剖面橫坐標，yi為坐標點剖面縱坐標。
本發明的有益效果在於：能正確地計算出均勻起伏地形剖面視電阻率異常的位置、形態和數值的大小，客觀顯現地形起伏在剖面形成的假異常，進行直接的數據運算，免去了按一定比例製作導電紙、電阻網絡、水槽和土槽等模型來模擬野外情況的工藝難、製作苦，同時也免除了人為帶來的偶然誤差。
附圖說明
圖1是本發明的流程圖。
具體實施方式
下面進一步描述本發明的技術方案，但要求保護的範圍並不局限於所述。
如圖1所示，一種二維地形正演和改正方法，在繪製視電阻率等值斷面圖中，對均勻介質的地形和非均勻介質的地形進行坐標點數據採集並獲取其電阻率值，通過正演和改正繪製純地形剖面的視電阻率等值斷面圖。
基於一種二維地形正演和改正方法，包括以下步驟：
①獲取電阻率值：以直流電法任意對稱四極裝置和高密度電法相同裝置所測視電阻率值的剖面視電阻率平均值作為均勻介質的地形剖面視的電阻率值，以直流電法任意對稱四極裝置和高密度電法相同裝置所測視電阻率值為非均勻介質的地形剖面視的電阻率值；
②採集地形點坐標：對均勻介質的地形和非均勻介質的地形進行剖面地形坐標點數據採集；
③數據地形正演：根據步驟①和步驟②中的參數，通過正演對稱四極地形函數和正演公式，獲取正演視電阻率值；
④繪製正演線圖：根據正演視電阻率值制出正演的純地形剖面的視電阻率等值斷面圖，確定假異常的規模、形態、產狀等；
⑤數據地形改正：根據步驟①、步驟②中的參數和對正演視電阻率值的改正，通過改正對稱四極地形函數和改正公式，獲取改正後視電阻率值；
⑥繪製改正線圖：根據改正後視電阻率值繪製出改正的純地形剖面的視電阻率等值斷面圖，確定異常的規模、強度、形態、產狀等。
進一步地，所述獲取電阻率值，具體包括：通過常規直流電法任意對稱四極裝置，含高密度電法相同裝置，獲取均勻介質的地形和非均勻介質的地形剖面視電阻率二維假異常的位置、形態和數值的大小，客觀顯現地形起伏在二維剖面上形成的假異常，獲取均勻介質的地形和非均勻介質的地形剖面視的電阻率值。
進一步地，所述採集地形點坐標，具體包括：通過建立坐標系，獲取均勻介質的地形和非均勻介質的地形的坐標值，對均勻介質的地形和非均勻介質的地形的坐標值進行剖面地形點坐標數據採集。
進一步地，所述正演對稱四極地形函數為：其中，f(x,y)為地形變化函數，x為坐標點相對1號電極，x＝0的剖面橫坐標，y為坐標點剖面縱坐標，a、b、m、n為均勻介質的地形坐標上的點，xa、ya為a點的坐標值，xb、yb為b點的坐標值，xm、ym為m點的坐標值，xn、yn為n點的坐標值。
進一步地，所述正演公式為：ρs＝ρ0×[1+f(x,y)]，其中，f(x,y)為地形變化函數，ρs為地形正演視電阻率，ρ0為均勻介質剖面視電阻率值。
進一步地，所述改正對稱四極地形函數為：其中，f(xi,yi)為地形變化函數，xi為坐標點點相對1號電極，x＝0的剖面橫坐標，yi為坐標點剖面縱坐標，ia、ib、im、in為均勻介質的地形坐標上的點，xia、yia為ia點的坐標值，xib、yib為ib點的坐標值，xim、yim為im點的坐標值，xin、yin為in點的坐標值。
進一步地，所述改正公式為:ρsi＝f[ρ0i,f(xi,yi)]＝ρsi＝[log([ρ0i)×[1-f(xi,yi)]13/5，其中，ρsi為地形改正後視電阻率，ρ0i為視電阻率實測值，f(xi,yi)為地形變化函數，xi為坐標點點相對1號電極，x＝0的剖面橫坐標，yi為坐標點剖面縱坐標。
綜上所述，本發明能正確地計算出均勻起伏地形剖面視電阻率異常的位置、形態和數值的大小，客觀顯現地形起伏在剖面形成的假異常，進行直接的數據運算。