金維電法數(shù)據(jù)處理與解釋系統(tǒng)(GeoElec)

    金維電法數(shù)據(jù)處理與解釋系統(tǒng)(GeoElec)是在新疆維吾爾自治區(qū)經(jīng)濟(jì)和信息化委員會(huì)和新疆地礦局共同支持下，由烏魯木齊金維圖文信息科技有限公司和云南大學(xué)共同研發(fā)一款綜合性電法勘探數(shù)值模擬和反演成像軟件，系統(tǒng)采用自主開發(fā)的矢量平臺(tái)，結(jié)合可視化編程，是集直流電阻率法、頻率域激電法、大地電磁測(cè)深法、可控源音頻大地電磁法和瞬變電磁法等方法為一體的綜合性電法數(shù)據(jù)處理解釋軟件；系統(tǒng)功能包括：常用電法儀器數(shù)據(jù)整理與轉(zhuǎn)換、原始數(shù)據(jù)處理及基本圖形輸出、一維和二維地電模型建模、數(shù)值模擬計(jì)算、數(shù)據(jù)反演成像和解釋、斷面圖、三維圖等專業(yè)圖件繪制，可以有效地滿足地球物理工作者對(duì)地電場(chǎng)研究、電法勘探數(shù)值模擬、電法勘探數(shù)據(jù)處理和解釋的需求。

一、軟件特點(diǎn)

    1.適用范圍廣

    GeoElec軟件涵蓋電法勘探的“直流電阻率法、頻率域激電法、大地電磁法、可控源音頻大地電磁法和瞬變電磁法”等方法，適應(yīng)各方法的一維和二維地電模型建模、數(shù)值模擬計(jì)算、數(shù)據(jù)反演成像和解釋。

    2.繪圖功能強(qiáng)

    GeoElec的繪圖功能使用戶能快速方便地創(chuàng)建多種不同類型的電法專題圖，包括圖框、點(diǎn)位數(shù)據(jù)圖、剖面圖、剖面平面圖、彩色等量線圖等常規(guī)圖件，還包含有測(cè)深剖面圖、衰減曲線圖、測(cè)深剖平圖、斷面圖、擬斷面圖和測(cè)深三維圖，用戶可以輕松編制出符合我國(guó)地質(zhì)勘查規(guī)范要求的高標(biāo)準(zhǔn)專業(yè)圖件。

    3.兼容性強(qiáng)

    GeoElec軟件可以兼容國(guó)內(nèi)外其它電法軟件的數(shù)據(jù)格式，數(shù)據(jù)處理結(jié)果為常用的文本和GRD格式，圖件結(jié)果為MAPGIS、Mapinfo、AutoCAD或Jpg、Png等常用圖像格式，能夠滿足地勘系統(tǒng)對(duì)成果資料匯交的要求。

    4.工作效率高

    GeoElec提供常用電法儀器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和整理功能，消除數(shù)據(jù)準(zhǔn)備的必要，提高用戶的生產(chǎn)率。

二、軟件功能

    1.核心模塊

    GeoElec核心模塊是一個(gè)界面友好、功能強(qiáng)大的矢量顯示與編輯平臺(tái)，具有完全集成的數(shù)據(jù)可視化功能，可以瀏覽、編輯矢量數(shù)據(jù)，并支持多數(shù)據(jù)的疊加和渲染。

矢量顯示核心模塊

    核心模塊的特點(diǎn)：

• 技術(shù)領(lǐng)先、易學(xué)易用；
• 支持64位操作系統(tǒng)；
• 方便使用的圖層管理和右鍵功能；
• 集成其它矢量平臺(tái)的功能特點(diǎn)，操作更為簡(jiǎn)便快捷；

    2.直流電阻率法

    GeoElec中直流電阻率法包含：DUK數(shù)據(jù)整理、裝置系數(shù)及電阻率計(jì)算、聯(lián)剖裝置地形校正、近場(chǎng)源校正、對(duì)稱四極裝置測(cè)深曲線編輯、輸出、對(duì)稱四極裝置測(cè)深一維正反演、二維電阻率、極化率正反演和電阻率剖面邊界元數(shù)值模擬等模塊。

• 格式轉(zhuǎn)換模塊

實(shí)現(xiàn)DUK格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與整理。

格式轉(zhuǎn)換模塊

• 數(shù)據(jù)編輯模塊

對(duì)受干擾大、噪聲強(qiáng)的數(shù)據(jù)做合理的編輯（剔除或圓滑）處理。

數(shù)據(jù)編輯模塊

• 曲線輸出模塊

   按點(diǎn)號(hào)繪制等比和不等比兩種方式的測(cè)深曲線圖。

曲線輸出模塊

• 一維對(duì)稱四極測(cè)深反演模塊

   通過(guò)對(duì)水平層狀大地電模型的離散剖分，對(duì)直流電阻率法的探測(cè)結(jié)果進(jìn)行一維層狀大地反演成像模擬計(jì)算，確定出水平層狀地球介質(zhì)的分布結(jié)構(gòu)和物性特點(diǎn)，為直流電阻率法的資料解釋提供服務(wù)。

一維對(duì)稱四極測(cè)深反演模塊

• 二維電阻率、極化率正演模塊

對(duì)地電模型離散剖分，模擬出野外實(shí)際地質(zhì)情況下電阻率法、激電法的探測(cè)結(jié)果。

二維電阻率、極化率正演模塊

• 二維電阻率、極化率反演模塊

   使用線性最小二乘法的最優(yōu)化反演技術(shù)，對(duì)野外采集的帶地形電阻率法、激電法測(cè)深數(shù)據(jù)進(jìn)行反演成像計(jì)算，從而獲得地球介質(zhì)的分布結(jié)構(gòu)和物性剖面圖。

二維電阻率、極化率反演模塊

模型示意圖

正演結(jié)果（電阻率）	正演結(jié)果（極化率）
反演結(jié)果（電阻率）	反演結(jié)果（極化率）

云南某地鐵路隧道山體結(jié)構(gòu)勘查高密度直流電阻率法反演結(jié)果

    3.頻率域激電法

    GeoElec中頻率域激電法包含：AVG格式轉(zhuǎn)換、去電磁耦合效應(yīng)、雙頻激電二維反演、相位激電二維反演、復(fù)電阻率二維反演和頻率域激電二維正演。

• 去電磁耦合效應(yīng)

   均勻大地供電導(dǎo)線和測(cè)量導(dǎo)線間互感應(yīng)阻抗理論解，算出相同裝置情況下的電磁感應(yīng)阻抗，再?gòu)膶?shí)測(cè)數(shù)據(jù)中扣除，從而消除相位激電法的電磁耦合效應(yīng)。

去電磁耦合模塊

• 頻率域激電二維正演模塊

   在起伏地形2.5維直流電阻率法正演理論基礎(chǔ)上，以頻率域Cole-Cole模型為復(fù)電阻率響應(yīng)，計(jì)算獲得相位和頻散率等反映地球介質(zhì)的激電效應(yīng)參數(shù)。

頻率域激電二維正演模塊

• 雙頻激電二維反演模塊

    在起伏地形2.5維復(fù)電阻率法數(shù)值模擬算法基礎(chǔ)上，采用了線性最小二乘法的最優(yōu)化反演技術(shù)，對(duì)野外實(shí)際采集的復(fù)電阻率振幅（視電阻率）、相位、頻散率、金屬因子測(cè)深數(shù)據(jù)進(jìn)行反演成像計(jì)算，從而獲得地球介質(zhì)的分布結(jié)構(gòu)和物性剖面圖。

雙頻激電反演模塊

1Hz正演結(jié)果(電阻率)	1Hz正演結(jié)果(相位)
32Hz正演結(jié)果(電阻率)	32Hz正演結(jié)果(相位)
反演結(jié)果(電阻率)	反演結(jié)果(頻散率)
反演結(jié)果(金屬因子)

黑龍江某地銅礦勘查雙頻激電二維反演結(jié)果

    4.大地電磁法

GeoElec中大地電磁法包含：AVG、EDI、PLT、USF、EH4、MTD格式轉(zhuǎn)換、MT測(cè)深曲線輸出、曲線編輯、MT一維正、反演、MT二維正、反演。

• 格式轉(zhuǎn)換模塊

實(shí)現(xiàn)AVG、EDI、PLT、USF、EH4、MTD格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和整理。

格式轉(zhuǎn)換模塊

• 數(shù)據(jù)編輯模塊

  可根據(jù)野外觀測(cè)工作原始記錄的信息、曲線趨勢(shì)特征、誤差統(tǒng)計(jì)表或分布曲線，對(duì)受干擾大、噪聲強(qiáng)的數(shù)據(jù)做合理的編輯（剔除或圓滑）處理，消除儀器噪聲、風(fēng)噪聲、天然電磁噪聲和人文噪聲引起的明顯畸變。

數(shù)據(jù)編輯模塊

• 曲線輸出模塊

    可將觀測(cè)數(shù)據(jù)輸出為MapGis格式的矢量圖形。

曲線輸出模塊

• MT一維反演模塊

   結(jié)合GNLSQ（高斯—牛頓最小二乘法）反演算法和一維大地電磁測(cè)深法正演算法，通過(guò)對(duì)水平層狀大地電模型的離散剖分，對(duì)大地電磁測(cè)深法的探測(cè)結(jié)果，進(jìn)行一維層狀大地反演成像模擬計(jì)算，確定出一維水平層狀地球介質(zhì)的分布結(jié)構(gòu)和物性特點(diǎn)。

MT一維反演模塊

模型示意圖

MT一維正演結(jié)果(TE模式)

MT一維反演結(jié)果(TE模式)

某地一維大地電磁反演結(jié)果(TE)

• MT二維正演模塊

采用三角網(wǎng)格剖分、電性參數(shù)分塊連續(xù)變化、有限單元法二維數(shù)值模擬技術(shù)，進(jìn)行二維大地電磁測(cè)深法正演模擬計(jì)算。

MT二維正演模塊

• MT二維反演模塊

    以一維大地電磁測(cè)深Bostick變換為初始模型，二維大地電磁測(cè)深GNLSQ反演算法，以及起伏地形二維大地電磁測(cè)深法正演算法，通過(guò)對(duì)二維起伏地形條件下地電模型的三角網(wǎng)格離散剖分，對(duì)大地電磁測(cè)深法的探測(cè)結(jié)果，進(jìn)行二維大地電磁測(cè)深法優(yōu)化反演成像模擬計(jì)算，確定出二維地球介質(zhì)的分布結(jié)構(gòu)和物性特點(diǎn)。

二維大地電磁反演模塊

模型示意圖
正演結(jié)果(TE模式電阻率)	正演結(jié)果(TE模式相位)
正演結(jié)果(TM模式電阻率)	正演結(jié)果(TM模式相位)
反演結(jié)果(TE模式)
反演結(jié)果(TM模式)
反演結(jié)果(TE+TM模式)

某地實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)反演結(jié)果

（測(cè)點(diǎn)數(shù)18個(gè)點(diǎn)，頻點(diǎn)數(shù)44個(gè)）

    5.可控源音頻大地電磁法

GeoElec中可控源音頻大地電磁法包含：USF、AVG、SEC、MTD、WinGlinkTXT、EH4格式轉(zhuǎn)換、AB極坐標(biāo)計(jì)算、曲線輸出、曲線編輯、近場(chǎng)校正、靜態(tài)校正、CSAMT一維正、反演和CSAMT二維反演。

• 格式轉(zhuǎn)換模塊

   實(shí)現(xiàn)USF、AVG、SEC、MTD、WinGlinkTXT、EH4格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和整理。

格式轉(zhuǎn)換模塊

• 數(shù)據(jù)編輯模塊

  可根據(jù)野外觀測(cè)工作原始記錄的信息、曲線趨勢(shì)特征、誤差統(tǒng)計(jì)表或分布曲線，對(duì)受干擾大、噪聲強(qiáng)的數(shù)據(jù)做合理的編輯（剔除或圓滑）處理，消除儀器噪聲、風(fēng)噪聲、天然電磁噪聲和人文噪聲引起的明顯畸變。

CSAMT數(shù)據(jù)編輯模塊

• 曲線輸出模塊

   可將觀測(cè)數(shù)據(jù)輸出為MapGis格式的矢量圖形。

CSAMT曲線輸出模塊

• 近場(chǎng)校正模塊

   根據(jù)電流線源激發(fā)的電磁波在近、遠(yuǎn)區(qū)傳播規(guī)律，遠(yuǎn)區(qū)曲線代替實(shí)測(cè)曲線的首支曲線，近、中間區(qū)采用“三角系數(shù)法”的校正技術(shù)，對(duì)野外實(shí)測(cè)全頻率曲線進(jìn)行近場(chǎng)校正。

CSAMT近場(chǎng)校正模塊

• CSAMT一維正演模塊

計(jì)算一維層狀地層模型可控源音頻大地電磁測(cè)深法的視電阻率和阻抗相位。

CSAMT一維正演模塊

• CSAMT一維反演模塊

   結(jié)合CSAMT近場(chǎng)校正技術(shù)、一維音頻大地電磁測(cè)深GNLSQ反演算法和一維音頻大地電磁測(cè)深法正演算法，通過(guò)對(duì)水平層狀大地電模型的離散剖分，對(duì)可控源大地電磁測(cè)深法的探測(cè)結(jié)果，進(jìn)行一維層狀大地反演成像模擬計(jì)算，確定出水平層狀地球介質(zhì)的分布結(jié)構(gòu)和物性特點(diǎn)。

CSAMT一維反演模塊

某地實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)反演結(jié)果

(測(cè)點(diǎn)數(shù)49個(gè)，點(diǎn)距20米，頻段為2⁰-2¹² Hz，發(fā)射源AB長(zhǎng)度為1000米，收發(fā)距大約為5000)

• CSAMT二維反演模塊

    采用CSAMT近場(chǎng)校正技術(shù)、二維大地電磁測(cè)深GNLSQ反演算法，通過(guò)對(duì)二維起伏地形條件下地電模型的三角網(wǎng)格離散剖分，對(duì)可控源大地電磁測(cè)深法的探測(cè)結(jié)果，進(jìn)行二維可控源大地電磁測(cè)深法優(yōu)化反演成像模擬計(jì)算，確定二維地球介質(zhì)的分布結(jié)構(gòu)和物性特點(diǎn)。

CSAMT二維反演模塊

貴州省某地地?zé)峥辈榉囱萁Y(jié)果(可控源大地電磁法)

  6.瞬變電磁法

GeoElec中瞬變電磁法包含：AVG、USF、DAT格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)單位轉(zhuǎn)換、視電阻率計(jì)算、全區(qū)視電阻率計(jì)算、測(cè)深曲線編輯、輸出、成果計(jì)算、濾波處理、TEM中心回線一維正、反演和大定源回線一維正、反演。

• 格式轉(zhuǎn)換模塊

   實(shí)現(xiàn)AVG、USF、DAT格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和整理。

格式轉(zhuǎn)換模塊

• 數(shù)據(jù)編輯模塊

   可根據(jù)野外觀測(cè)工作原始記錄的信息、曲線趨勢(shì)特征、誤差統(tǒng)計(jì)表或分布曲線，對(duì)受干擾大、噪聲強(qiáng)的數(shù)據(jù)做合理的編輯（剔除或圓滑）處理，消除儀器噪聲、風(fēng)噪聲、天然電磁噪聲和人文噪聲引起的明顯畸變。

數(shù)據(jù)編輯模塊

• 曲線輸出模塊

   可將觀測(cè)數(shù)據(jù)輸出為MapGis格式的矢量圖形。

TEM曲線輸出模塊

• 視電阻率計(jì)算模塊

    根據(jù)瞬變電磁曲線的非單調(diào)性特點(diǎn)，采用“分階段搜索法”求解全區(qū)視電阻率。

全區(qū)視電阻率計(jì)算模塊

• TEM中心回線一維正演模塊

計(jì)算中心回線源裝置層狀地層模型瞬變電磁感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

TEM中心回線一維正演模塊

• TEM中心回線一維反演模塊

   采用GNLSQ（高斯—牛頓最小二乘法）反演算法和一維中心回線瞬變法正演算法，通過(guò)對(duì)水平層狀大地電模型的離散剖分，對(duì)中心回線瞬變電磁法的探測(cè)結(jié)果，進(jìn)行一維層狀大地反演成像模擬計(jì)算。

TEM中心回線一維反演模塊

模型示意圖
正演結(jié)果	反演結(jié)果

某地實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)反演結(jié)果

(測(cè)點(diǎn)數(shù)為18個(gè)，點(diǎn)距40米，發(fā)射框邊長(zhǎng)120米×120米，發(fā)射線框匝數(shù):1，發(fā)射電流:20A) 

• TEM大定源一維反演模塊

     采用GNLSQ（高斯—牛頓最小二乘法）反演算法和一維大定源瞬變法正演算法，通過(guò)對(duì)水平層狀大地電模型的離散剖分，對(duì)大定源瞬變電磁法的探測(cè)結(jié)果，進(jìn)行一維層狀大地反演成像模擬計(jì)算。

TEM大定源一維反演模塊

模型示意圖
正演結(jié)果	反演結(jié)果

某地實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)反演結(jié)果

(發(fā)射框邊長(zhǎng)600米×600米，發(fā)射線框匝數(shù):1，發(fā)射電流:10A) 

    7.繪圖模塊

    GeoElec豐富的繪圖功能使用戶能快速方便地創(chuàng)建多種不同類型的電法專題圖，包括圖框、點(diǎn)位數(shù)據(jù)圖、剖面圖、剖面平面圖、彩色等量線圖等常規(guī)圖件，還包含有測(cè)深剖面圖、衰減曲線圖、測(cè)深剖平圖、斷面圖、擬斷面圖和測(cè)深三維圖。軟件配置有靈活的分級(jí)調(diào)控功能、高程值標(biāo)注功能，用戶可以輕松編制出符合我國(guó)地質(zhì)勘查規(guī)范要求的高標(biāo)準(zhǔn)專業(yè)圖件。

等值線繪制模塊

測(cè)深三維模塊