CN117724176A - 一种电阻率法多种测量方式探测数据的融合方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地球物理勘探技术领域，公开一种电阻率法多种测量方式探测数据的融合方法，包括获取不同测量方式探测所对应的电位差数据；根据获取到的不同测量方式探测到的所对应的电位差数据，基于视电阻率计算公式，将对应的电位差数据转换为视电阻率数据，并生成对应的携带视电阻率数据的离散点云；根据携带视电阻率数据的离散点云，基于归一化公式，将离散点云携带的视电阻率信息归一化处理，得到对应的相对电阻率；设置相同的差值范围和差值步长，将不同测量方式探测到的所对应的视电阻率数据进行同步差值，得到相同范围、相同数据节点的离散点云；基于调节参数，构建融合公式，基于融合公式将所有的离散点云进行融合，形成新的离散点云。

Description

一种电阻率法多种测量方式探测数据的融合方法

技术领域

本发明涉及地球物理勘探技术领域，具体涉及一种电阻率法多种测量方式探测数据的融合方法。

背景技术

电阻率法通过输出稳定的电流场，探测空间中的物质分布，是地球物理勘探领域基础探测技术。

目前电阻率法常见的测量方式有温纳、施仑贝尔、偶极等。温纳装置的垂向分辨率较高，施仑贝尔对地质体水平方向的变化反应灵敏，偶极装置对背景噪音有较好的压制作用。但是，当前的电阻率法数据处理过程中，并没有实现不同测量方式探测数据的融合，以便提高电阻率法的成像精度。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种电阻率法多种测量方式探测数据的融合方法，能够实现不同测量方式的探测数据的融合，提高电阻率法的成像精度。

为了达到上述目的，提供了一种电阻率法多种测量方式探测数据的融合方法，包括以下步骤：

S1、获取不同测量方式探测所对应的电位差数据；

S2、根据获取到的不同测量方式探测到的所对应的电位差数据，基于视电阻率计算公式，将对应的电位差数据转换为视电阻率数据，并生成对应的携带视电阻率数据的离散点云；

S3、根据携带视电阻率数据的离散点云，基于归一化公式，将离散点云携带的视电阻率信息归一化处理，得到对应的相对电阻率；

S4、设置相同的差值范围和差值步长，将不同测量方式探测到的所对应的视电阻率数据进行同步差值，得到相同范围、相同数据节点的离散点云；

S5、基于调节参数，构建融合公式，基于融合公式将所有的离散点云进行融合，形成新的离散点云。

本方案的原理及效果：在本方案中，首先是获取不同测量方式探测到的电位差数据，然后就是根据这些测量方式探测所对应的电位差数据，基于视电阻率计算公式来进行电位差数据到视电阻率数据的转换，从而得到携带视电阻率数据的离散点云，之后就会对视电阻率信息进行归一化处理，得到相对电阻率，之后设置相同的差值范围和差值步长，然后对各个视电阻率数据进行同步差值，得到的离散点云是相同范围的相同数据节点的，通过将不同的测量方式探测所对应的数据进行同步到同一的数据节点上，极大方便了后续的数据融合的效率，能够实现数据融合的快速化。

然后基于调节技术，构建融合公式，利用融合公式将所有的离散点云进行融合，从而形成新的离散点云。

相比现有技术中都是通过单一的测量方式进行物探，本方案通过将不同测量方式所探测到的电位差数据进行处理融合，打破了不同测量方式之间的技术壁垒，通过多种测量方式所探测到的结果的融合极大提高了物探解释精度。

进一步，所述视电阻率计算公式为：

式中，K为装置系数；U_MN为测得电位差；I为供入电流，ρ_S是视电阻率值。

有益效果：通过视电阻率计算公式实现对电位差数据的快速转换，极大提高后续数据融合效率。

进一步，所述归一化公式为：

式中，ρ_S是每个数据节点携带的视电阻率值；ρ_smin、ρ_smax为所有电阻率值的最小、最大值；ρ_r为归一化后的相对电阻率。

有益效果：在本方案中通过归一化公式实现了视电阻率的去单位化，将视电阻率缩放到0到1之间。

进一步，所述融合公式为：

ρ＝λρ_r1+(1-λ)ρ_r2

式中，ρ是经过融合处理后的电阻率；ρ_r1、ρ_r2是两种不同的测量方式计算的相对电阻率；λ是调节参数。

有益效果：在本方案中，在融合公式中通过调节参数的设置，实现不同测量方式在融合公式中的权重，进而实现多种测量方式探测所对应的数据的融合。

进一步，还包括S6、将调节参数设置不同值，并生成对应的不同的离散点云，基于该离散点云，选取出中心位置等值线圈闭收敛最好的离散点云；

S7、根据选取出来的离散点云，将对应的离散点云进行插值成图，形成对应的融合结果图。

有益效果：在本方案中，对新的离散点云进行差值成图，极大提高了后续的物探的解释的可视化。

进一步，所述S6包括：

S60、设置调节参数的取值数以及对应的取值；

S61、根据调节参数所对应的取值，基于对应的融合公式，生成数量与取值数相同的融合后的离散点云；

S63、根据生成的离散点云，基于融合效果评估公式，分别对各个离散点云进行融合效果评估，生成对应的融合效果评估值，并选取融合效果评估值排在前二所对应的离散点云；

所述融合效果评估公式为：

P_λ＝n＝h_λ＝n×|d_λ＝n-f|

式中，n为对应的调节参数的取值，h_λ＝n为当λ＝n时，对应的离散点云所形成的等值线圈闭与低阻球所对应的线圈之间的接近度，d_λ＝n为当λ＝n时，对应的离散点云所对应的等值线圈的中心位置，f为低阻球所对应的线圈的中心位置。

有益效果：在本方案中，通过对融合效果评估公式来对调节参数取不同值时所对应的融合效果进行评估，极大提高了评估的效率和准确性，能够更好的更快的更加准确的匹配出融合效果最好的离散点云，确保融合效果的可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例一中电阻率法多种测量方式探测数据的融合方法的流程图。

图2为本发明实施例一中低阻球模型图。

图3为本发明实施例一中温纳装置拟断面测量点的排列图。

图4为本发明实施例一中施仑贝尔装置拟断面测量点的排列图。

图5为本发明实施例一中同步差值点图。

图6为本发明实施例一中不同调节参数所对应的离散点云图。

图7为本发明实施例一中融合结果图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例一

一种电阻率法多种测量方式探测数据的融合方法，基本如图1所示，包括以下步骤：

S1、获取不同测量方式探测所对应的电位差数据；

S2、根据获取到的不同测量方式探测到的所对应的电位差数据，基于视电阻率计算公式，将对应的电位差数据转换为视电阻率数据，并生成对应的携带视电阻率数据的离散点云；

所述视电阻率计算公式为：

式中，K为装置系数；U_NN为测得电位差；I为供入电流，ρ_S是视电阻率值。

S3、根据携带视电阻率数据的离散点云，基于归一化公式，将离散点云携带的视电阻率信息归一化处理，得到对应的相对电阻率；

所述归一化公式为：

式中，ρ_S是每个数据节点携带的视电阻率值；ρ_smin、ρ_smax为所有电阻率值的最小、最大值；ρ_r为归一化后的相对电阻率。

S4、设置相同的差值范围和差值步长，将不同测量方式探测到的所对应的视电阻率数据进行同步差值，得到相同范围、相同数据节点的离散点云；

S5、基于调节参数，构建融合公式，基于融合公式将所有的离散点云进行融合，形成新的离散点云。

所述融合公式为：

ρ＝λρ_r1+(1-λ)ρ_r2

式中，ρ是经过融合处理后的电阻率；ρ_r1、ρ_r2是两种不同的测量方式计算的相对电阻率；λ是调节参数。

还包括S6、将调节参数设置不同值，并生成对应的不同的离散点云，基于该离散点云，选取出中心位置等值线圈闭收敛最好的离散点云；

所述S6包括：

S60、设置调节参数的取值数以及对应的取值；

S61、根据调节参数所对应的取值，基于对应的融合公式，生成数量与取值数相同的融合后的离散点云；

S63、根据生成的离散点云，基于融合效果评估公式，分别对各个离散点云进行融合效果评估，生成对应的融合效果评估值，并选取融合效果评估值排在前二所对应的离散点云；

所述融合效果评估公式为：

P_λ＝n＝h_λ＝n×|d_λ＝n-f|

式中，n为对应的调节参数的取值，h_λ＝n为当λ＝n时，对应的离散点云所形成的等值线圈闭与低阻球所对应的线圈之间的接近度，d_λ＝n为当λ＝n时，对应的离散点云所对应的等值线圈的中心位置，f为低阻球所对应的线圈的中心位置。

S7、根据选取出来的离散点云，将对应的离散点云进行插值成图，形成对应的融合结果图。

在本实施例中，以温纳、施仑贝尔两种装置探测地面以下低阻球体为例，如图2所示，在地面以下有个低阻球，半径为5m，球心坐标为(250,-15)，球的电阻率为1Ω/m，背景电阻率为100Ω/m。入地电流为10A。在地表布设长500m的测线，电极间距为5m。其中温纳装置最大长度195m；施仑贝尔装置最大长度205m。采用AB距离的1/3为探测深度，则温纳装置的拟断面中测量点的排列如图3所示，施仑贝尔装置的拟断面中测量点的排列如图4所示。

在获取到对应的电位差数据之后，根据各自对应的装置系数，计算出测点的视电阻率值，如温纳装置的视电阻率为：

施仑贝尔装置的视电阻率为：

K_S＝πn(n+1)a

式中，a为极距，即测点M与N的间距，I为供入电流，n是施仑贝尔装置AM与MN的比值。

在进行归一化处理时，对应的各自的相对电阻率分别为：

为了将温纳装置和施仑贝尔装置统一到相同的坐标，进行同步差值，设置x的插值范围为7.5～492.5，y的插值范围为-5～-65，插值步长为5m，如图5所示。

之后通过融合公式将温纳装置和施仑贝尔装置的视电阻率进行融合，具体的融合为：

ρ＝(1-λ)ρ_rW+λρ_rS

通过调节参数λ的不同取值，如λ分别为0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1。融合出对应的融合效果，具体融合效果图如图6所示。之后就会根据融合效果评估公式来进行评估值的确定，从而生成对应的P_λ＝0、P_λ＝0.1、P_λ＝0.2、P_λ＝0.3、P_λ＝0.4、P_λ＝0.5、P_λ＝0.6、P_λ＝0.7、P_λ＝0.8、P_λ＝0.9、P_λ＝1，之后根据这些融合效果评估值进行比较，选取前二所对应的离散点云进行差值成图。例如通过融合效果可知，当λ取0.2或者0.3时，温纳装置起主导作用，中心位置等值线圈闭收敛较好，与低阻球位置接近，基于此进行差值成图，如图7所示。

在本实施例中，当涉及到多种方式进行测量时，具体的融合策略为：获取所有的装置所对应的视电阻率，然后基于融合公式进行两两融合，然后将融合后的结果进行再融合。另外一种融合策略，则是，依次获取装置所对应的视电阻率，然后依次进行两两融合。又或者，只选两种装置进行视电阻率的计算通过两两融合得到最终的融合效果。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.一种电阻率法多种测量方式探测数据的融合方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、获取不同测量方式探测所对应的电位差数据；

S2、根据获取到的不同测量方式探测到的所对应的电位差数据，基于视电阻率计算公式，将对应的电位差数据转换为视电阻率数据，并生成对应的携带视电阻率数据的离散点云；

S3、根据携带视电阻率数据的离散点云，基于归一化公式，将离散点云携带的视电阻率信息归一化处理，得到对应的相对电阻率；

S4、设置相同的差值范围和差值步长，将不同测量方式探测到的所对应的视电阻率数据进行同步差值，得到相同范围、相同数据节点的离散点云；

S5、基于调节参数，构建融合公式，基于融合公式将所有的离散点云进行融合，形成新的离散点云。

2.根据权利要求1所述的一种电阻率法多种测量方式探测数据的融合方法，其特征在于：所述视电阻率计算公式为：

式中，K为装置系数；U_MN为测得电位差；I为供入电流，ρ_S是视电阻率值。

3.根据权利要求2所述的一种电阻率法多种测量方式探测数据的融合方法，其特征在于：所述归一化公式为：

式中，ρ_S是每个数据节点携带的视电阻率值；ρ_smin、ρ_smax为所有电阻率值的最小、最大值；ρ_r为归一化后的相对电阻率。

4.根据权利要求3所述的一种电阻率法多种测量方式探测数据的融合方法，其特征在于：所述融合公式为：

ρ＝λρ_r1+(1-λ)ρ_r2

式中，ρ是经过融合处理后的电阻率；ρ_r1、ρ_r2是两种不同的测量方式计算的相对电阻率；λ是调节参数。

5.根据权利要求4所述的一种电阻率法多种测量方式探测数据的融合方法，其特征在于：还包括S6、将调节参数设置不同值，并生成对应的不同的离散点云，基于该离散点云，选取出中心位置等值线圈闭收敛最好的离散点云；

S7、根据选取出来的离散点云，将对应的离散点云进行插值成图，形成对应的融合结果图。

6.根据权利要求5所述的一种电阻率法多种测量方式探测数据的融合方法，其特征在于：所述S6包括：

S60、设置调节参数的取值数以及对应的取值；

S61、根据调节参数所对应的取值，基于对应的融合公式，生成数量与取值数相同的融合后的离散点云；

S63、根据生成的离散点云，基于融合效果评估公式，分别对各个离散点云进行融合效果评估，生成对应的融合效果评估值，并选取融合效果评估值排在前二所对应的离散点云；

所述融合效果评估公式为：

P_λ＝n＝h_λ＝n×|d_λ＝n-f|

式中，n为对应的调节参数的取值，h_λ＝n为当λ＝n时，对应的离散点云所形成的等值线圈闭与低阻球所对应的线圈之间的接近度，d_λ＝n为当λ＝n时，对应的离散点云所对应的等值线圈的中心位置，f为低阻球所对应的线圈的中心位置。