金维电法数据处理与解释系统(GeoElec)

    金维电法数据处理与解释系统(GeoElec)是在新疆维吾尔自治区经济和信息化委员会和新疆地矿局共同支持下，由乌鲁木齐金维图文信息科技有限公司和云南大学共同研发一款综合性电法勘探数值模拟和反演成像软件，系统采用自主开发的矢量平台，结合可视化编程，是集直流电阻率法、频率域激电法、大地电磁测深法、可控源音频大地电磁法和瞬变电磁法等方法为一体的综合性电法数据处理解释软件；系统功能包括：常用电法仪器数据整理与转换、原始数据处理及基本图形输出、一维和二维地电模型建模、数值模拟计算、数据反演成像和解释、断面图、三维图等专业图件绘制，可以有效地满足地球物理工作者对地电场研究、电法勘探数值模拟、电法勘探数据处理和解释的需求。

一、软件特点

    1.适用范围广

    GeoElec软件涵盖电法勘探的“直流电阻率法、频率域激电法、大地电磁法、可控源音频大地电磁法和瞬变电磁法”等方法，适应各方法的一维和二维地电模型建模、数值模拟计算、数据反演成像和解释。

    2.绘图功能强

    GeoElec的绘图功能使用户能快速方便地创建多种不同类型的电法专题图，包括图框、点位数据图、剖面图、剖面平面图、彩色等量线图等常规图件，还包含有测深剖面图、衰减曲线图、测深剖平图、断面图、拟断面图和测深三维图，用户可以轻松编制出符合我国地质勘查规范要求的高标准专业图件。

    3.兼容性强

    GeoElec软件可以兼容国内外其它电法软件的数据格式，数据处理结果为常用的文本和GRD格式，图件结果为MAPGIS、Mapinfo、AutoCAD或Jpg、Png等常用图像格式，能够满足地勘系统对成果资料汇交的要求。

    4.工作效率高

    GeoElec提供常用电法仪器的数据转换和整理功能，消除数据准备的必要，提高用户的生产率。

二、软件功能

    1.核心模块

    GeoElec核心模块是一个界面友好、功能强大的矢量显示与编辑平台，具有完全集成的数据可视化功能，可以浏览、编辑矢量数据，并支持多数据的叠加和渲染。

矢量显示核心模块

    核心模块的特点：

• 技术领先、易学易用；
• 支持64位操作系统；
• 方便使用的图层管理和右键功能；
• 集成其它矢量平台的功能特点，操作更为简便快捷；

    2.直流电阻率法

    GeoElec中直流电阻率法包含：DUK数据整理、装置系数及电阻率计算、联剖装置地形校正、近场源校正、对称四极装置测深曲线编辑、输出、对称四极装置测深一维正反演、二维电阻率、极化率正反演和电阻率剖面边界元数值模拟等模块。

• 格式转换模块

实现DUK格式数据转换与整理。

格式转换模块

• 数据编辑模块

对受干扰大、噪声强的数据做合理的编辑（剔除或圆滑）处理。

数据编辑模块

• 曲线输出模块

   按点号绘制等比和不等比两种方式的测深曲线图。

曲线输出模块

• 一维对称四极测深反演模块

   通过对水平层状大地电模型的离散剖分，对直流电阻率法的探测结果进行一维层状大地反演成像模拟计算，确定出水平层状地球介质的分布结构和物性特点，为直流电阻率法的资料解释提供服务。

一维对称四极测深反演模块

• 二维电阻率、极化率正演模块

对地电模型离散剖分，模拟出野外实际地质情况下电阻率法、激电法的探测结果。

二维电阻率、极化率正演模块

• 二维电阻率、极化率反演模块

   使用线性最小二乘法的最优化反演技术，对野外采集的带地形电阻率法、激电法测深数据进行反演成像计算，从而获得地球介质的分布结构和物性剖面图。

二维电阻率、极化率反演模块

模型示意图

正演结果（电阻率）	正演结果（极化率）
反演结果（电阻率）	反演结果（极化率）

云南某地铁路隧道山体结构勘查高密度直流电阻率法反演结果

    3.频率域激电法

    GeoElec中频率域激电法包含：AVG格式转换、去电磁耦合效应、双频激电二维反演、相位激电二维反演、复电阻率二维反演和频率域激电二维正演。

• 去电磁耦合效应

   均匀大地供电导线和测量导线间互感应阻抗理论解，算出相同装置情况下的电磁感应阻抗，再从实测数据中扣除，从而消除相位激电法的电磁耦合效应。

去电磁耦合模块

• 频率域激电二维正演模块

   在起伏地形2.5维直流电阻率法正演理论基础上，以频率域Cole-Cole模型为复电阻率响应，计算获得相位和频散率等反映地球介质的激电效应参数。

频率域激电二维正演模块

• 双频激电二维反演模块

    在起伏地形2.5维复电阻率法数值模拟算法基础上，采用了线性最小二乘法的最优化反演技术，对野外实际采集的复电阻率振幅（视电阻率）、相位、频散率、金属因子测深数据进行反演成像计算，从而获得地球介质的分布结构和物性剖面图。

双频激电反演模块

1Hz正演结果(电阻率)	1Hz正演结果(相位)
32Hz正演结果(电阻率)	32Hz正演结果(相位)
反演结果(电阻率)	反演结果(频散率)
反演结果(金属因子)

黑龙江某地铜矿勘查双频激电二维反演结果

    4.大地电磁法

GeoElec中大地电磁法包含：AVG、EDI、PLT、USF、EH4、MTD格式转换、MT测深曲线输出、曲线编辑、MT一维正、反演、MT二维正、反演。

• 格式转换模块

实现AVG、EDI、PLT、USF、EH4、MTD格式数据转换和整理。

格式转换模块

• 数据编辑模块

  可根据野外观测工作原始记录的信息、曲线趋势特征、误差统计表或分布曲线，对受干扰大、噪声强的数据做合理的编辑（剔除或圆滑）处理，消除仪器噪声、风噪声、天然电磁噪声和人文噪声引起的明显畸变。

数据编辑模块

• 曲线输出模块

    可将观测数据输出为MapGis格式的矢量图形。

曲线输出模块

• MT一维反演模块

   结合GNLSQ（高斯—牛顿最小二乘法）反演算法和一维大地电磁测深法正演算法，通过对水平层状大地电模型的离散剖分，对大地电磁测深法的探测结果，进行一维层状大地反演成像模拟计算，确定出一维水平层状地球介质的分布结构和物性特点。

MT一维反演模块

模型示意图

MT一维正演结果(TE模式)

MT一维反演结果(TE模式)

某地一维大地电磁反演结果(TE)

• MT二维正演模块

采用三角网格剖分、电性参数分块连续变化、有限单元法二维数值模拟技术，进行二维大地电磁测深法正演模拟计算。

MT二维正演模块

• MT二维反演模块

    以一维大地电磁测深Bostick变换为初始模型，二维大地电磁测深GNLSQ反演算法，以及起伏地形二维大地电磁测深法正演算法，通过对二维起伏地形条件下地电模型的三角网格离散剖分，对大地电磁测深法的探测结果，进行二维大地电磁测深法优化反演成像模拟计算，确定出二维地球介质的分布结构和物性特点。

二维大地电磁反演模块

模型示意图
正演结果(TE模式电阻率)	正演结果(TE模式相位)
正演结果(TM模式电阻率)	正演结果(TM模式相位)
反演结果(TE模式)
反演结果(TM模式)
反演结果(TE+TM模式)

某地实测数据反演结果

（测点数18个点，频点数44个）

    5.可控源音频大地电磁法

GeoElec中可控源音频大地电磁法包含：USF、AVG、SEC、MTD、WinGlinkTXT、EH4格式转换、AB极坐标计算、曲线输出、曲线编辑、近场校正、静态校正、CSAMT一维正、反演和CSAMT二维反演。

• 格式转换模块

   实现USF、AVG、SEC、MTD、WinGlinkTXT、EH4格式数据转换和整理。

格式转换模块

• 数据编辑模块

  可根据野外观测工作原始记录的信息、曲线趋势特征、误差统计表或分布曲线，对受干扰大、噪声强的数据做合理的编辑（剔除或圆滑）处理，消除仪器噪声、风噪声、天然电磁噪声和人文噪声引起的明显畸变。

CSAMT数据编辑模块

• 曲线输出模块

   可将观测数据输出为MapGis格式的矢量图形。

CSAMT曲线输出模块

• 近场校正模块

   根据电流线源激发的电磁波在近、远区传播规律，远区曲线代替实测曲线的首支曲线，近、中间区采用“三角系数法”的校正技术，对野外实测全频率曲线进行近场校正。

CSAMT近场校正模块

• CSAMT一维正演模块

计算一维层状地层模型可控源音频大地电磁测深法的视电阻率和阻抗相位。

CSAMT一维正演模块

• CSAMT一维反演模块

   结合CSAMT近场校正技术、一维音频大地电磁测深GNLSQ反演算法和一维音频大地电磁测深法正演算法，通过对水平层状大地电模型的离散剖分，对可控源大地电磁测深法的探测结果，进行一维层状大地反演成像模拟计算，确定出水平层状地球介质的分布结构和物性特点。

CSAMT一维反演模块

某地实测数据反演结果

(测点数49个，点距20米，频段为2⁰-2¹² Hz，发射源AB长度为1000米，收发距大约为5000)

• CSAMT二维反演模块

    采用CSAMT近场校正技术、二维大地电磁测深GNLSQ反演算法，通过对二维起伏地形条件下地电模型的三角网格离散剖分，对可控源大地电磁测深法的探测结果，进行二维可控源大地电磁测深法优化反演成像模拟计算，确定二维地球介质的分布结构和物性特点。

CSAMT二维反演模块

贵州省某地地热勘查反演结果(可控源大地电磁法)

  6.瞬变电磁法

GeoElec中瞬变电磁法包含：AVG、USF、DAT格式转换、数据单位转换、视电阻率计算、全区视电阻率计算、测深曲线编辑、输出、成果计算、滤波处理、TEM中心回线一维正、反演和大定源回线一维正、反演。

• 格式转换模块

   实现AVG、USF、DAT格式数据转换和整理。

格式转换模块

• 数据编辑模块

   可根据野外观测工作原始记录的信息、曲线趋势特征、误差统计表或分布曲线，对受干扰大、噪声强的数据做合理的编辑（剔除或圆滑）处理，消除仪器噪声、风噪声、天然电磁噪声和人文噪声引起的明显畸变。

数据编辑模块

• 曲线输出模块

   可将观测数据输出为MapGis格式的矢量图形。

TEM曲线输出模块

• 视电阻率计算模块

    根据瞬变电磁曲线的非单调性特点，采用“分阶段搜索法”求解全区视电阻率。

全区视电阻率计算模块

• TEM中心回线一维正演模块

计算中心回线源装置层状地层模型瞬变电磁感应电动势。

TEM中心回线一维正演模块

• TEM中心回线一维反演模块

   采用GNLSQ（高斯—牛顿最小二乘法）反演算法和一维中心回线瞬变法正演算法，通过对水平层状大地电模型的离散剖分，对中心回线瞬变电磁法的探测结果，进行一维层状大地反演成像模拟计算。

TEM中心回线一维反演模块

模型示意图
正演结果	反演结果

某地实测数据反演结果

(测点数为18个，点距40米，发射框边长120米×120米，发射线框匝数:1，发射电流:20A) 

• TEM大定源一维反演模块

     采用GNLSQ（高斯—牛顿最小二乘法）反演算法和一维大定源瞬变法正演算法，通过对水平层状大地电模型的离散剖分，对大定源瞬变电磁法的探测结果，进行一维层状大地反演成像模拟计算。

TEM大定源一维反演模块

模型示意图
正演结果	反演结果

某地实测数据反演结果

(发射框边长600米×600米，发射线框匝数:1，发射电流:10A) 

    7.绘图模块

    GeoElec丰富的绘图功能使用户能快速方便地创建多种不同类型的电法专题图，包括图框、点位数据图、剖面图、剖面平面图、彩色等量线图等常规图件，还包含有测深剖面图、衰减曲线图、测深剖平图、断面图、拟断面图和测深三维图。软件配置有灵活的分级调控功能、高程值标注功能，用户可以轻松编制出符合我国地质勘查规范要求的高标准专业图件。

等值线绘制模块

测深三维模块