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CN114509816A - 一种适用于滑坡探测的半航空瞬变电磁数据实时回传方法 - Google Patents

一种适用于滑坡探测的半航空瞬变电磁数据实时回传方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于用磁源地空瞬变电磁测量技术领域，尤其涉及一种适用于滑坡探测的半航空瞬变电磁数据实时回传方法，利用无人机平台快速飞行，在空中自动组道叠加，获得KB级别的实测数据，并通过无线通讯将实测数据实时回传至地面接收站，方便数据实时处理。本发明在滑坡地质灾害实施测量中，能够比常规方法提供更加快速的解释成果，为滑坡地质灾害紧急情况下灾害治理提供依据。

Description

一种适用于滑坡探测的半航空瞬变电磁数据实时回传方法
技术领域
本发明属于用磁源地空瞬变电磁测量技术领域，尤其涉及一种适用于滑坡探测的半航空瞬变电磁数据实时回传方法。
背景技术
半航空瞬变电磁法是在地面发射，而将接收系统搭载于飞行平台上实现高效快速采集，在探测深度和工作效率两者之间具有统一协调性，是近几年深部探测方法研究的热点方向。研究显示地空瞬变电磁法在矿产、油气以及地质灾害领域应用潜力巨大。
虽然国内外在半航空瞬变电磁方面已经开展过飞行平台、发射源、数据采集方式以及数据处理等诸多方面的研究和应用试验，但是在滑坡、塌陷等地质灾害快速调查领域的应用方面的研究还不多。滑坡等典型地质灾害多发育于山区，具有地形复杂、地表疏松、受降雨影响明显以及突发性的特点。因此在这种条件下地面地球物理方法很难实施，而航空电磁法需要专门的机场起降，飞行速度在200km/h，飞行高度一般为100m，不适合小范围的滑坡地质灾害的快速调查。
前期研究显示，半航空瞬变电磁法采用旋翼无人机作为飞行平台搭载接收装置，飞行速度一般在1m/s-5m/s，飞行高度在50m以下，直接在现场起飞，不需要专门的机场，非常适合于小范围的滑坡地质灾害的快速调查。但是，目前的半航空瞬变电磁接收系统中一般采用全波形连续采样，即在不与发射机同步的条件下，按照4μs的时间间隔持续采样。短短1s内一个周期就需要采集保存250万个数据，这样下来即使是小面积的探测，几十分钟内实测数据也是达到海量级别。在全波形采样条件下，on-time段和ramp-time段的非二次场可用信号占据总体数据的一多半，而且在off-time段也是有一小部分晚期数据是噪声不可用数据。因此，在这种全波形采集条件下仅有30-40％的数据为二次场可用数据。后续数据处理很大一部分时间放在挑选、组道、数据变换、校正等环节上，人为影响严重，更不用说在地质灾害紧急情况下快速提供调查成果。
因此，目前采用的半航空瞬变电磁数据采集方式和处理技术不能满足地质灾害紧急情况下的数据快速回传、处理解释的地质需求。
发明内容
本发明提供一种适用于滑坡探测的半航空瞬变电磁数据实时回传方法，目的在于在滑坡地质灾害实施测量，能够比常规方法提供更加快速的解释成果，为滑坡地质灾害紧急情况下灾害治理提供依据。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种适用于滑坡探测的半航空瞬变电磁数据实时回传方法，包括以下步骤：
S1、为半航空瞬变电磁发射系统配置高精度GPS、数传发射装置；
S2、设置发射参数，包括时基、下降沿、发射电流等；
S3、为半航空瞬变电磁接收系统配置高精度GPS、数传接收装置，半航空瞬变电磁接收系统与半航空瞬变电磁发射系统的GPS实现同步；
S4、半航空瞬变电磁接收系统的采集模式下，在off-time段设置对数等间隔的数据采集时间窗口；
S5、按照4us采样，并将一个时基范围内的数据按照时间窗口进行组道，并按照设置的叠加次数进行叠加平均，获得当前测点的一组瞬变响应数据，保存在当前点号；
S6、将当前点号瞬变电磁数据通过串口传输到接收系统的数传发射装置；
S7、数传发射装置将瞬变电磁数据传输至数传接收装置；
S8、数传接收装置是连接在地面接收站上的，在接收到瞬变电磁数据后将该数据传输到接收站上，并按照原点号保存；
S9、半航空瞬变电磁发射系统基于半航空瞬变电磁接收系统在空中沿设计好的测线快速采集，并将实测数据持续传输至地面接收站，直至完成总体测量。
进一步地，步骤S1中，数传发射装置的发射频率为928MHz。
进一步地，步骤S2中，时基为10ms、下降沿为50μs、发射电流为20A。
进一步地，步骤S3中，半航空瞬变电磁接收系统与半航空瞬变电磁发射系统的GPS实现同步的同步精度1μs。
进一步地，步骤S4中，在10ms时基条件下，时间窗口为26道，14μs-6.25ms。
进一步地，步骤S5中，时间窗口为26道时数据量约为150字节。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过在半航空瞬变电磁发射系统和半航空瞬变电磁接收系统都配置高精度GPS实现同步，精确确定发射波形下降沿，保障只采集off-time段的数据。采样时，采用组道技术，对一个时基范围内数据按照时间窗口进行组道，并按照设置的叠加次数进行叠加，大规模压缩数据量。利用数传发射装置和数传接收装置将有限的实测数据实时回传至地面接收站，地面接收站通过快速成像技术能实时给出反演结果。对于常规滑坡小面积的探测条件，能降低数据量，方便数据实时处理，在滑坡地质灾害实施测量，能够比常规方法提供更加快速的解释成果，为滑坡地质灾害紧急情况下灾害治理提供依据。
附图说明
图1为半航空瞬变电磁发射系统与半航空瞬变电磁接收系统的数据传输示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种适用于滑坡探测的半航空瞬变电磁数据实时回传方法，包括以下步骤：
S1、为半航空瞬变电磁发射系统配置高精度GPS、数传发射装置；
S2、设置发射参数，包括时基、下降沿、发射电流等；
S3、为半航空瞬变电磁接收系统配置高精度GPS、数传接收装置，半航空瞬变电磁接收系统与半航空瞬变电磁发射系统的GPS实现同步；
S4、半航空瞬变电磁接收系统的采集模式下，在off-time段设置对数等间隔的数据采集时间窗口；
S5、按照4us采样，并将一个时基范围内的数据按照时间窗口进行组道，并按照设置的叠加次数进行叠加平均，获得当前测点的一组瞬变响应数据，保存在当前点号；
S6、将当前点号瞬变电磁数据通过串口传输到接收系统的数传发射装置；
S7、数传发射装置将瞬变电磁数据传输至数传接收装置；
S8、数传接收装置是连接在地面接收站上的，在接收到瞬变电磁数据后将该数据传输到接收站上，并按照原点号保存；
S9、半航空瞬变电磁发射系统基于半航空瞬变电磁接收系统在空中沿设计好的测线快速采集，并将实测数据持续传输至地面接收站，直至完成总体测量。
下面结合实例对本发明进一步详细说明：
S1、为半航空瞬变电磁发射系统配置高精度GPS、数传发射装置，数传发射装置的发射频率为928MHz；
S2、设置发射参数，时基为10ms、下降沿为50μs、发射电流为20A；
S3、为半航空瞬变电磁接收系统配置高精度GPS、数传接收装置，半航空瞬变电磁接收系统与半航空瞬变电磁发射系统的GPS实现同步，同步精度1μs；
S4、半航空瞬变电磁接收系统的采集模式下，在off-time段(10ms内)设置对数等间隔的数据采集时间窗口，在10ms时基条件下，时间窗口为26道，14μs-6.25ms；
S5、按照4us采样，并将一个时基范围内的数据按照时间窗口进行组道，并按照设置的叠加次数进行叠加平均，获得当前测点的一组瞬变响应数据，26道数据量约为150字节，保存在当前点号0001；
S6、将当前点号0001的瞬变电磁数据通过串口传输到半航空瞬变电磁接收系统的数传发射装置；
S7、数传发射装置将瞬变电磁数据传输至数传接收装置；
S8、数传接收装置是连接在地面接收站上的，在接收到瞬变电磁数据后将该数据传输到接收站上，并按照原点号保存；
S9、半航空瞬变电磁发射系统基于半航空瞬变电磁接收系统在空中沿设计好的测线快速采集，并将实测数据持续传输至地面接收站，直至完成总体测量。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域人员能很好的理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种适用于滑坡探测的半航空瞬变电磁数据实时回传方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、为半航空瞬变电磁发射系统配置高精度GPS、数传发射装置；
S2、设置发射参数，包括时基、下降沿、发射电流等；
S3、为半航空瞬变电磁接收系统配置高精度GPS、数传接收装置，半航空瞬变电磁接收系统与半航空瞬变电磁发射系统的GPS实现同步；
S4、半航空瞬变电磁接收系统的采集模式下，在off-time段设置对数等间隔的数据采集时间窗口；
S5、按照4us采样，并将一个时基范围内的数据按照时间窗口进行组道，并按照设置的叠加次数进行叠加平均，获得当前测点的一组瞬变响应数据，保存在当前点号；
S6、将当前点号瞬变电磁数据通过串口传输到接收系统的数传发射装置；
S7、数传发射装置将瞬变电磁数据传输至数传接收装置；
S8、数传接收装置是连接在地面接收站上的，在接收到瞬变电磁数据后将该数据传输到接收站上，并按照原点号保存；
S9、半航空瞬变电磁发射系统基于半航空瞬变电磁接收系统在空中沿设计好的测线快速采集，并将实测数据持续传输至地面接收站，直至完成总体测量。
2.根据权利要求1所述的适用于滑坡探测的半航空瞬变电磁数据实时回传方法，其特征在于：所述步骤S1中，数传发射装置的发射频率为928MHz。
3.根据权利要求2所述的适用于滑坡探测的半航空瞬变电磁数据实时回传方法，其特征在于：所述步骤S2中，时基为10ms、下降沿为50μs、发射电流为20A。
4.根据权利要求3所述的适用于滑坡探测的半航空瞬变电磁数据实时回传方法，其特征在于：所述步骤S3中，半航空瞬变电磁接收系统与半航空瞬变电磁发射系统的GPS实现同步的同步精度1μs。
5.根据权利要求4所述的适用于滑坡探测的半航空瞬变电磁数据实时回传方法，其特征在于：所述步骤S4中，在10ms时基条件下，时间窗口为26道，14μs-6.25ms。
6.根据权利要求5所述的适用于滑坡探测的半航空瞬变电磁数据实时回传方法，其特征在于：所述步骤S5中，时间窗口为26道时数据量约为150字节。
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