金維電法數據處理與解釋系統(GeoElec)

    金維電法數據處理與解釋系統(GeoElec)是由烏魯木齊金維圖文信息科技有限公司與中國科學院地球化學研究所合作開發的一款基于GIS的電法勘探數值模擬和反演成像軟件，系統采用自主開發的矢量平臺，結合可視化編程，是集直流電阻率法、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為一體的綜合性電法數據處理解釋軟件；系統功能包括：常用電法儀器數據整理與轉換、原始數據處理及基本圖形輸出、一維和二維地電模型建模、數值模擬計算、數據反演成像和解釋、斷面圖、三維圖等專業圖件繪制，可以有效地滿足地球物理工作者對地電場研究、電法勘探數值模擬、電法勘探數據處理和解釋的需求。

金維電法數據處理與解釋系統(GeoElec)登錄界面

一、軟件特點

    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，適應各方法的一維和二維地電模型建模、數值模擬計算、數據反演成像和解釋。

    2.繪圖功能強

    GeoElec的繪圖功能使用戶能快速方便地創建多種不同類型的電法專題圖，包括圖框、點位數據圖、剖面圖、剖面平面圖、彩色等量線圖等常規圖件，還包含有測深剖面圖、衰減曲線圖、測深剖平圖、斷面圖、擬斷面圖和測深三維圖，用戶可以輕松編制出符合我國地質勘查規范要求的高標準專業圖件。

    3.兼容性強

    GeoElec軟件可以兼容國內外其它電法軟件的數據格式，數據處理結果為常用的文本和GRD格式，圖件結果為MAPGIS、Mapinfo、AutoCAD或Jpg、Png等常用圖像格式，能夠滿足地勘系統對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據轉換和整理功能，消除數據準備的必要，提高用戶的生產率。

二、軟件功能

    1.核心模塊

    GeoElec核心模塊是一個界面友好、功能強大的矢量顯示與編輯平臺，具有完全集成的數據可視化功能，可以瀏覽、編輯矢量數據，并支持多數據的疊加和渲染。

矢量顯示核心模塊

    核心模塊的特點：

• 技術領先、易學易用；
• 支持64位操作系統；
• 方便使用的圖層管理和右鍵功能；
• 集成其它矢量平臺的功能特點，操作更為簡便快捷；

    2.直流電阻率法

    GeoElec中直流電阻率法包含：中梯裝置K值及電阻率計算、對稱四極測深裝置K值及電阻率計算、聯剖裝置地形校正、近場源校正、對稱四極測深曲線輸出、一維對稱四極測深反演和二維電阻率、極化率反演等模塊。

• 曲線輸出模塊

     按點號繪制等比和不等比兩種方式的測深曲線圖。

曲線輸出模塊

• 一維對稱四極測深反演模塊

     通過對水平層狀大地電模型的離散剖分，對直流電阻率法的探測結果進行一維層狀大地反演成像模擬計算，確定出水平層狀地球介質的分布結構和物性特點，為直流電阻率法的資料解釋提供服務。

一維對稱四極測深反演模塊

• 二維電阻率、極化率反演模塊

     使用線性最小二乘法的最優化反演技術，對野外采集的帶地形電阻率法、激電法測深數據進行反演成像計算，從而獲得地球介質的分布結構和物性剖面圖。

二維電阻率、極化率反演模塊

模型示意圖

正演結果（電阻率）	正演結果（極化率）
反演結果（電阻率）	反演結果（極化率）

云南某地鐵路隧道山體結構勘查高密度直流電阻率法反演結果

    3.頻率域激電法

    GeoElec中頻率域激電法模塊包含：去電磁耦合效應、雙頻激電二維反演、相位激電二維反演和復電阻率二維反演。

•   去電磁耦合效應

   均勻大地供電導線和測量導線間互感應阻抗理論解，算出相同裝置情況下的電磁感應阻抗，再從實測數據中扣除，從而消除相位激電法的電磁耦合效應。

去電磁耦合模塊

• 雙頻激電二維反演模塊

    在起伏地形2.5維復電阻率法數值模擬算法基礎上，采用了線性最小二乘法的最優化反演技術，對野外實際采集的復電阻率振幅（視電阻率）、相位、頻散率、金屬因子測深數據進行反演成像計算，從而獲得地球介質的分布結構和物性剖面圖。

雙頻激電反演模塊

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

黑龍江某地銅礦勘查雙頻激電二維反演結果

    4.大地電磁法

• 數據編輯模塊

    可根據野外觀測工作原始記錄的信息、曲線趨勢特征、誤差統計表或分布曲線，對受干擾大、噪聲強的數據做合理的編輯（剔除或圓滑）處理，消除儀器噪聲、風噪聲、天然電磁噪聲和人文噪聲引起的明顯畸變。

數據編輯模塊

• 曲線輸出模塊

    可將觀測數據輸出為MapGis格式的矢量圖形。

曲線輸出模塊

• 一維反演模塊

   結合GNLSQ（高斯—牛頓最小二乘法）反演算法和一維大地電磁測深法正演算法，通過對水平層狀大地電模型的離散剖分，對大地電磁測深法的探測結果，進行一維層狀大地反演成像模擬計算，確定出一維水平層狀地球介質的分布結構和物性特點。

MT一維反演模塊

模型示意圖

MT一維正演結果(TE模式)

MT一維反演結果(TE模式)

某地一維大地電磁反演結果(TE)

• 二維反演模塊

    以一維大地電磁測深Bostick變換為初始模型，二維大地電磁測深GNLSQ反演算法，以及起伏地形二維大地電磁測深法正演算法，通過對二維起伏地形條件下地電模型的三角網格離散剖分，對大地電磁測深法的探測結果，進行二維大地電磁測深法優化反演成像模擬計算，確定出二維地球介質的分布結構和物性特點。

二維大地電磁反演模塊

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

某地實測數據反演結果

（測點數18個點，頻點數44個）

    5.可控源音頻大地電磁法

• 格式轉換模塊

     實現V8、GDP32和EH4儀器的數據轉換和整理。

格式轉換模塊

•  數據編輯模塊

    可根據野外觀測工作原始記錄的信息、曲線趨勢特征、誤差統計表或分布曲線，對受干擾大、噪聲強的數據做合理的編輯（剔除或圓滑）處理，消除儀器噪聲、風噪聲、天然電磁噪聲和人文噪聲引起的明顯畸變。

CSAMT數據編輯模塊

• 曲線輸出模塊

    可將觀測數據輸出為MapGis格式的矢量圖形。

CSAMT曲線輸出模塊

• 近場校正模塊

    根據電流線源激發的電磁波在近、遠區傳播規律，遠區曲線代替實測曲線的首支曲線，近、中間區采用“三角系數法”的校正技術，對野外實測全頻率曲線進行近場校正。

CSAMT近場校正模塊

• CSAMT一維反演模塊

    結合CSAMT近場校正技術、一維音頻大地電磁測深GNLSQ反演算法和一維音頻大地電磁測深法正演算法，通過對水平層狀大地電模型的離散剖分，對可控源大地電磁測深法的探測結果，進行一維層狀大地反演成像模擬計算，確定出水平層狀地球介質的分布結構和物性特點。

CSAMT一維反演模塊

某地實測數據反演結果

(測點數49個，點距20米，頻段為2⁰-2¹² Hz，發射源AB長度為1000米，收發距大約為5000)

• CSAMT二維反演模塊

    采用CSAMT近場校正技術、二維大地電磁測深GNLSQ反演算法，通過對二維起伏地形條件下地電模型的三角網格離散剖分，對可控源大地電磁測深法的探測結果，進行二維可控源大地電磁測深法優化反演成像模擬計算，確定二維地球介質的分布結構和物性特點。

CSAMT二維反演模塊

貴州省某地地熱勘查反演結果(可控源大地電磁法)

    6.瞬變電磁法

• 格式轉換模塊

     實現V8和GDP32儀器的數據轉換和整理。

格式轉換模塊

• 數據編輯模塊

     可根據野外觀測工作原始記錄的信息、曲線趨勢特征、誤差統計表或分布曲線，對受干擾大、噪聲強的數據做合理的編輯（剔除或圓滑）處理，消除儀器噪聲、風噪聲、天然電磁噪聲和人文噪聲引起的明顯畸變。

數據編輯模塊

• 曲線輸出模塊

    可將觀測數據輸出為MapGis格式的矢量圖形。

TEM曲線輸出模塊

• 視電阻率計算模塊

    根據瞬變電磁曲線的非單調性特點，采用“分階段搜索法”求解全區視電阻率。

全區視電阻率計算模塊

• 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，通過對水平層狀大地電模型的離散剖分，對中心回線瞬變電磁法的探測結果，進行一維層狀大地反演成像模擬計算。

TEM中心回線一維反演模塊

模型示意圖
正演結果	反演結果

某地實測數據反演結果

(測點數為18個，點距40米，發射框邊長120米×120米，發射線框匝數:1，發射電流: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，通過對水平層狀大地電模型的離散剖分，對大定源瞬變電磁法的探測結果，進行一維層狀大地反演成像模擬計算。

TEM大定源一維反演模塊

模型示意圖
正演結果	反演結果

某地實測數據反演結果

(發射框邊長600米×600米，發射線框匝數:1，發射電流:10A) 

    7.繪圖模塊

    GeoElec豐富的繪圖功能使用戶能快速方便地創建多種不同類型的電法專題圖，包括圖框、點位數據圖、剖面圖、剖面平面圖、彩色等量線圖等常規圖件，還包含有測深剖面圖、衰減曲線圖、測深剖平圖、斷面圖、擬斷面圖和測深三維圖。軟件配置有靈活的分級調控功能、高程值標注功能，用戶可以輕松編制出符合我國地質勘查規范要求的高標準專業圖件。

等值線繪制模塊

測深三維模塊