EH4高频大地电磁测深的数据插值处理方法
EH-4大地电磁法探测地下暗河
EH-4大地电磁法探测地下暗河EH-4大地电磁法是一种常用的地球物理勘探方法。
它利用大地电磁场的破坏作用，探测地下物质的电性和磁性差异，从而识别地下构造和矿产资源。
近年来，这种勘探方法在地下水和地下暗河的探测方面得到了广泛应用。
本文主要介绍EH-4大地电磁法探测地下暗河的原理、方法和应用。
首先，我们需要了解大地电磁场的基本概念和特点。
大地电磁场是指地球内部电流系统和地球表面电磁场之间的相互作用，具有强的渗透力和破坏力。
通过检测地球表面电磁场的变化，我们可以间接探测地下结构和水文地质情况。
EH-4大地电磁法探测地下暗河的方法一般分为三个步骤：准备工作、实地勘测和数据处理。
准备工作包括制定勘测方案、选取适当的探测设备和安排人员、调查勘测区域的地貌地球化学特征和地质构造情况等。
实地勘测需要在勘测区域内布设探测点，在不同时间段内采集地面电场和磁场数据。
数据处理包括数据滤波、计算电阻率、绘制等值线图等步骤。
EH-4大地电磁法探测地下暗河的应用主要集中在以下两个方面：一是地下水资源的勘探和管理，二是地下暗河的探测和研究。
对于地下水资源的勘探和管理，EH-4大地电磁法可以帮助我们确定水文地质条件、掌握水资源分布情况、预测水质和水量等。
而在地下暗河的探测和研究方面，EH-4大地电磁法可以提供较为完整的地下暗河系统情况，识别暗河的规模、位置、深度、水文地质等特征，为相关研究和管理工作提供科学依据。
总之，EH-4大地电磁法是一种有效的地球物理勘探方法，可用于探测地下水文地质条件和暗河的分布情况等。
在野外勘测中需要严格按照规范操作，对现场数据采集结果进行科学分析和评估，进一步优化勘测方案和方法，提高勘测数据的可靠性和准确性。
EH4双源大地电磁测深系统培训讲义(2012)资料
深度，它可以近似的由下式计算：
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(m)
f
*波阻抗*
定义表面阻抗为： Z E ,
H
Z xy
Ex Hy
,
Z yx
Ey Hx
在一维情形下 Z xy Z yx , Z xx Z yy 0 此时的阻抗称为标量阻抗，无TE与TM模式之分
在二维情形下 Zxy Z yx , Zxx Z yy 0
TE与TM模式阻抗的定义由其电磁场分量的偏振方 向与构造的空间位置关系决定，电场与构造走向 平行的称为TE模式阻抗，磁场分量与构造走向平 行的称为TM模式阻抗，二维以及三维电性结构上 的阻抗称为张量阻抗
*视电阻率*
根据卡尼亚的定义，视电阻率可以表示为：
a 0.2T Z 2
2
xy 0.2T Zxy
3、有可能利用单点的大地电磁观测资料探测 地球。
基本原理
EH4属于部分可控源与天然场源相结合的一种大地 电磁测深系统。其观测的基本参数为：正交的电 场分量（Ex,Ey）和磁场分量（Hx,Hy）的时间序
列。然后通过傅立叶变化将时间域的电磁信号变
成频谱信号，得到Ex、Ey、Hx、Hy，最后计算卡尼 亚电阻率：
在均匀大地介质中，以场沿Y方向的偏振， 可得如下两组方程：
E极化
H极化
2Ey z 2
k2Ey
0
2Hx z 2
k2Hx
0
Ey z
i H x
H x z
Hx
2 Ex z 2
k 2Ex
0
2H y z 2
k2Hy
0
H y z
Ex
Ex z
i H y
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均匀半空间中的大地电磁场
以E偏振为例，根据边界条件求解方程
EH4数据处理系统帮助文档
EH4数据处理系统自述EH4数据处理系统是由中南大学信息物理工程学院席振铢老师课题组和长沙五维地科勘察技术有限责任公司联合开发完成的，是专门针对Geometrics公司和EMI公司联合研制生产的EH-4电导率成像仪而开发的一套全新数据处理系统。
它以仪器数据采集系统自带的Imagem数据处理程序为背景，拥有与Imagem程序相似的数据显示体系，结合Windows程序的使用方便、操作灵便、界面美观等优点，能对野外采集的单点测深数据进行编辑（剔除、修正跳变点），以及对多点视电阻率频谱进行比较，并且实现了带地形的二维反演，优化处理功能等功能，使反演结果更接近真实情况。
系统要求1，硬件环境CPU：PⅢ500或更高性能DRAM：128MB或更多硬盘：至少20MB的自由硬盘空间显示器：1024×768USB口：一个闲置的USB（通用串行总线）口光盘驱动器：CD-ROM2，系统要求Windows98，Windows98 SE，Windows ME，Windows 2000，Windows XP Professional，Windows XP Home Edition程序安装1，EH4数据处理系统的安装将软件光盘放入光盘驱动器，安装过程随即启动。
欢迎屏幕中点击“下一步”按钮继续安装过程；请仔细阅读软件许可协议，如果同意所有软件许可条款，请点击“我接受所有的软件许可条款”，并且点击“下一步”按钮继续安装过程。
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基于EH4高频大地电磁测深数据的时频分析
经测量所得到的电磁信号，可以以曲线的形式呈现，提示被
EH4 高频大地电磁测深数据读取结构，完全继承了传
测量地层电阻率的大小。将其应用到岩石层电性结构的分析 统电子设备大数据记录与传输的优势，将不同形态的 EH4
过程中，对人类了解地球动力学，可起到较大的参考价值。 高频大地电磁测深波，均整合为阶段性存储的数据，确保其
相关人员的资料解析工作带来了困扰。据此，我们有必要对 “线性偏振波”现象。
基于 EH4 高频大地电磁测深数聚的时频分析方法进行分析 1.3 视电阻率
研究，致力于寻找出能有效改善资料信息质量、强化测深准
假设大地均匀，由电磁波在介质中扩散的趋肤深度定义
确性的信息处理手段。
以及 Maxwell 方程组可知，平面电磁波的深度公式应为 ：
分析 ＥＨ４ 高频大地电磁测深的基本原理，研究 ＥＨ４ 高频大地电磁测深数据序列的读取方式 ；提出有效可行的 ＥＨ４ 高频
大地电磁测深数据时频分析方式。
关键词 ：大地电磁测深 ；传输信号 ；经验模态分解
中图分类号 ：Ｐ６３１．３２５
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１００２－５０６５（２０１８）０９－０２９４－２
在实际的金属矿勘探活动当中，测深工作所获得的数据 x、y、z 代 表 坐 标 系 的 轴，其 余 数 值 则 为 常 数。在“αEy/
信号经常会受到电磁场、物理环境、气候等多种因素的影响， αz=wμHx”中，假设 z 轴中，Ey 与 Hx 有关，且仅与其有
进而出现频点离散、形态异常、误差棒过大等负面问题，对 关。此时，Ey 与 Hx 的传播方向，则均为 z 轴。上述现象，既
αz=ζEx ；αHx/αz=ζEy ；Ez=0。
EH4 高频大地电磁测深的数据序列存储方式，也将数
EH4工作技术方法及要求
第一章工作技术要求第一节方法技术要求一、执行技术标准DZ/T0173—1997 大地电磁测深法技术规程DZ/T 0153—95 物化探工程测量规范GB/T 9649.28—1998地球物理勘查术语分类代码DD2006-3 岩矿石物性调查技术规程CH 2001-92 全球定位系统(GPS)测量规范DZ/T0069-93 地球物理勘查图图式图例及用色标准二、测网布设测网布设，若条件许可，可由专业测量人员布设，也可由物探探人员采用GPS 定位测量布设。
2、测网精度要求依据《物化探工程测量规范》（DZ/T0153-95），测点的点位、相邻点距及其高程精度要求见下表：表1 测网精度主要技术指标上表中各项精度均以中误差衡量,并以二倍中误差为限，本次进EH4测量,其平面定位误差极限分别2.0米;相邻点距(本次工作相邻点距为20米)相对中误差极限为1.0米。
3、物探测深点定位测量的仪器设备及方法技术（1）仪器设备本次物探测点定位测量，可选用合众思状生产的G738CM接收机进行，其仪器主要性能及精度参数如下：实时差分精度①：亚米级（CEP）（外部源修正或SBAS）后差分处理①：亚米级（CEP）静态精度①（外接天线）：平面 5mm+1ppm高程 10mm+1ppm工作温度：-20℃～+50℃存储温度：-40℃～+60℃防震能力：抗1.2米高度水泥地面自由跌落防尘防水能力：IP65，完全保护从各个方向的冲水及扬尘G738CM接收机 G738CM接收机实现实时差分图示（2）物探测点定位测量1）观测方式选择——进入资源管理器后，在工作模式中选SBAS方式，即选用实时差分观测方式。
2、新区单点求三参数求取——在求三参数测量的过程中，新建工程时输入相应参数时，放样限差应选0.5米，当求取三参数后，应自少还要在矿区内检测1-3个已知点，观精度并确证无误后，这个三参数才能用于本矿区生产。
3、定点测量——连接主机后，就可打开工程管理文件进行测量，注意每次测量结束应保存。
水文地质调查中高频大地电磁测深法(eh-4)的应用
本次开展水文地质地区位于青海省东南部拉脊山 山 脉 处 ，深 居 内 陆 ，远 隔 海 洋 昼 夜 温 差 大 ，属 于 典 型 的 半干旱大陆性气候区。按照地貌成因和形态特征，可以 工作区为侵蚀构造中高山，山体走向与构造线方向一 致，海拔 3500~4400 m，相对高差 600~800 m，基岩裸露， 寒冻风化作用强烈。在重点调查的中高山地带主要出 露的地层为寒武系（∈）、白垩系（K）和第四系地层。寒 武系（∈）地层主要由灰绿、暗绿色变质安山岩、安山凝 灰岩等组成，白垩系（K）地层主要由砾岩、砂砾岩、砂岩 及页岩等组成，第四系地层主要由黄土状土、砂砾卵石 及草甸土组成。
作者简介：苏世杰（1991-），男，甘肃临洮人，大学本科，助理工程师，主要从事水工环矿物探技术工作。
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第1期
苏世杰：水文地质调查中高频大地电磁测深法（EH-4）的应用
3 推断解释
本次工作运用高频大地电磁测深法（EH-4），勘测 了 1条剖面，41 个物理点。以 185毅方位，由北向南沿沟 谷布设，剖面地势北高南低。从剖面 EH-4 反演图可以 看出，剖面电阻率等值线横向差异明显，剖面距 0耀600m 电阻率值高（籽=300~1000 赘·M），推测其岩性为凝灰岩，
地层、岩石物性是物探解释的基础和依据，它的变 化是引起地球物理方法曲线形态特征变化的主要因 素。本次资料解释主要依据工区已有钻孔柱状图、测井 资料和实测物性数据综合分析得出，该工区第四系（Q） 草甸土电阻率值相对较低，是整个工区表部的中低阻 电性特征，其值为 60~170 Ω·m。白垩系（K）砂岩，电阻 率相对较低，是本次高频大地电磁测深法（EH-4）探测 有效深度内的低阻值电性层，电阻率在 80 Ω·m 左右。 寒武系（∈）凝灰岩，电阻率值相对较高，是本次高频大 地电磁测深法 （EH-4） 探测有效深度内的高阻值电性 层，电阻率在 300~1000 Ω·m，由于断层影响，在凝灰岩
EH4双源大地电磁测深系统培训讲义(2012)
EH4技术发展现状
目前，AMT采集技术研究朝两个相反的方向发展：
一个是重设备、大功率可控源音频大地电磁法。 其代表是GDP系列和V系列电法仪。这一类仪器采
用大功率的电偶源场。 另一个发展方向则是轻设备，小功率，其代表是 EH-4系统。EH4研究了天然场的特点，认为500Hz 以上的波段受当前人文活动干扰较大。因此，设 计用500Hz以上的高频人工场作为补充。EH4采用 一组垂直布置的水平磁偶极子作为场源。
目前我国使用的大地电磁仪器:
1）小功率、轻型设备 美国EMI公司和Geometrics公司的EH-4 2）大功率重设备 加拿大Phoenix公司的V8 美国Zonge公司的GDP32Ⅱ 德国Metronix公司的GMS-06
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EH4具有的优势
EH4可以使用人工电磁场和天然电磁场两种场源。因 此其所具有的优势就包括： 人工场源用在信号较弱或没有信号的地区，保证全频 段观测到可靠信号； 它支持张量人工场源的测量，反演X-Y电导率张量成 像剖面，对判断二维构造特别有利，而一般人工场源 电磁测深仅能进行标量测量，不能正确判断二维构造； 整套仪器设备轻便，观测时间短，完成一个1000米深 度的电磁测深，大约只需15分钟左右，具有较高的工 作效率，为进行EMAP连续观测提供技术保证； 实时数据处理与成像，资料解释简捷，图像直观。
EH4发射系统
发射机 发射天线
低频探头：300Hz-0.1Hz
野外布站应当遵循的原则
选点
选点是一件非常重要的事情，它直接影响原始 数据的好坏，所以我们选择的测点应注意以下事 项： 1、测点离高压线至少要500米以上，离民用 220伏照明电线至少100米以上，离高速公路至少 500米以上，离铁路至少1000米以上。 2、尽量远离村庄，发电场，工厂等电磁波干 扰比较强的地方。 3、测点地势尽可能平坦，开阔。 4、测站的位置应当尽量远离如水塘，小河等 水体。
EH4双源大地电磁测深系统及应用资料
波
2E 2E E
t 2
t
动 方
2H 2H H
程
t 2
t
亥 2E k2E 0 母 霍 2H k2H 0 兹 k 2 2 i 方 程
因为大地电磁的频谱 成份属于低频的范畴， 通常可以忽略位移电 流，这时K进一步简化
为 K i
如何达到测深的目的？
电磁波在大地介质中的穿透深度（或趋肤深度） 与频率有关。穿透深度可由下式表示：
EH4双源大地电磁测深系 统及应用
张西君 2013年8月15日
一、 EH4测深系统简介 二、EH4的基本理论 三、EH4野外工作 四、EH4数据处理 五、EH4的应用实例
1、 EH4测深系统简述
EH-4测量系统是一种用来测量地下电阻率 的一种电法仪器。这套仪器是一种特殊的 大地电磁测深（MT）仪器。它既可以接收 天然场源的大地电磁信号，又可以接收人 工场源的电磁信号，并且它所接收的频率 高于MT仪器所采集的频率。
大地电磁测深法资料处理的一般步骤是对 获得的时间记录作付里叶变换后进行标定、 校正,求得电磁场频谱,采用有效的数值方法 获取张量阻抗,进行有意义的分解之后计算 各种描述参数
一、方法简介 二、EH4的基本原理 三、EH4野外工作 四、EH4数据处理 五、EH4的应用实例
秋木沟铁稀矿勘查
勘查区北西向短轴向斜发育，出露二叠系中统峨 眉山玄武岩组、二叠系上统龙潭组地层。 根据项目初期地质考察成果以及工作目的任务要 求，拟在玄武岩区域寻找铁质、铝质矿体。依据 以往工作经验，矿体上覆的煤系地层为低视电阻 率，矿体下伏的玄武岩为较高视电阻率，铁矿层 为中低电阻率，可以根据视电阻率的差异用音频 大地电磁法来分辨出铁矿体沉积的有利位置，为 地质工程提供物探依据
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EH4高频大地电磁测深的数据插值处理方法
康全
【摘要】在地质勘查工作中,地球物理方法应用广泛,基于电磁感应原理的EH4高频大地电磁测深是探测大埋深矿产资源的有效方法,本文结合笔者多年工作经验,阐述了EH4高频大地电磁测深的数据插值处理方法.
【期刊名称】《低碳世界》
【年(卷),期】2017(000)009
【总页数】2页(P40-41)
【关键词】EH4;高频;大地电磁;测深;数据插值处理
【作者】康全
【作者单位】湖南省地质矿产勘查开发局418队,湖南娄底417000
【正文语种】中文
【中图分类】P631.325
目前，适用于地下1km至几百米上下深度范围的电法仪器相对较少，研制开发出一种既轻便又可以勘探浅、中深度的电法仪器十分必要，基于此EH4高频大地电磁测深应运而生。
1.1 EH4高频大地电磁测深的产生
20世纪90年代中期，美国EMI公司和Geometrics公司联合研制出EH4，这是全新概念的电导率张量测量仪，其利用大地电磁的测量原理，同时配置了磁偶极子发射源。
1.2 EH4方法的重要意义
EH4遵循大地电磁测深（MT）的基本原理，支持音频大地电磁测深（AMT）和可控源音频大地电磁测深（CSAMT），属于部分可控源与天然场源相结合的一种大
地电磁测深系统，为1000m左右范围的电法勘探提供了一种具有现实价值的新手段。
1.3 EH4方法基本原理
通过观测天然变化的电磁场水平分量，将电磁场信号转换成视电阻率曲线和相位曲线，然后反演求得各地层的电阻率和厚度值。
大陆普遍存在地壳内和上地幔高导层。
壳内高导层大多出现在中地壳，有些高导层与壳内低速层有较好相关性，主要反映脱水相变和部分熔融。
一些强震区的中地壳也发育高导层。
高导层的分布与地球动力学过程密切相关。
上地幔高导层顶部深度变化较大，主要反映软流层起伏。
有些埋深较浅的上地幔高导层不同于高导软流层。
EH4属于部分可控源与天然场源相
结合的一种大地电磁测深系统，其观测的基本参数为：正交的电场分量（Ex，Ey）和磁场分量（Hx，Hy）的时间序列。
然后通过傅立叶变化将时间域的电磁信号变成频谱信号，得到Ex、Ey、Hx、Hy，最后计算卡尼亚电阻率：
高频的资料主要对浅部介质的电性特征进行反应，而低频资料主要是对深部介质的电性变化特征进行反应。
在同一个宽频带上将E和H测量出来，并以此为基础将
不同频率下的卡尼亚视电阻率和相位计算出来，从而可以对地下岩层的电性结构和地质构造进行确定。
电磁波在大地介质中的穿透深度（或趋肤深度）与频率有关。
穿透深度可由下式表示：
EH4系统数据处理是利用Visual Fortran语言以动态链接库的形式编写的资料处
理模块来完成的，含一维正演程序、二维正演程序、一维反演程序，如Bostic反演，连续介质反演程序和广义逆反演程序。
在进行EH4电磁系统采集的资料处理
时，需要对地形进行修正和插值，EH4的理论基础是将大地看成水平介质作为基
本假设，而在实际情况下地形不可能是平摊的，同一个剖面的测点是存在高程差的，对其修正的方法就是将每个测点的实际高程作为二维反演。
dat文件该测点的第一个频点的高程，其它频点的高程相应做加减运算，形成修正后的.dat文件。
随着
测量深度的增加，相同测点的数据点会逐渐变少，通常利用两点间线性法对其进行插值处理。
另外，利用EMAG软件进行二维反演时，需要选择圆滑系数，系统提
供的圆滑系数范围比较大（0～999），但通常，在0.05～10之间选择足够了。
EH4系统没有提供专门的二维成图软件，用Surfer软件进行数据网格化成图时，
通常选择“距离n次方反比法”和“克里金法”可获得较理想的结果。
网格化之后，需要采用Spline Smooth方法对网格化数据进行圆滑处理，以获得更好的图像。
某探测作业采用美国GEOMETRICS公司生产的连续电导率剖面仪（EH4）进行观测。
根据以往工作区实验点的测试效果，选择MN极距为20m；采用一通道采集低频信号，采用七通道采集高频信号；每个测点增益以满足放大信号而不过饱和的原则调整，范围在1～80倍；叠加次数4～8次。
本次采用上述参数进行观测能得到最佳效果。
检查点与被检查点的全频视电阻率（Pxy，Pys）曲线及相位（ψxy，ψys）曲线，应形态一致，对应频点的数值接近，但经编辑、插值后检查点与被检查点同一极化的均方相对误差（m）不应大于5，实测数据成果见图1。
根据EH4反演等值线图可得，频率为400~750的位置，出现高阻异常，在
500~600的点出现的异常最明显，这很有可能是因为地下存在一个高阻异常体，
出现了一个矿床。
综上所述，EH4高频打底电磁测深系统目前已经成为深部勘查的重要方法，通过
数据处理和地质资料的数据解释，能够对电性一场在剖面上的形态和规模进行直接的提供。
为保证数据的精确性，进行插值处理十分必要，有助于对地质信息的判读，
保证数据质量。
【相关文献】
[1]陈庆凯，席振铢.EH4电磁成像系统的数据处理过程研究[J].有色矿冶，2005（05）.
[2]徐白山，王恩德，陈庆凯，李维群.利用EH-4确定煤矿采空区的边界[J].东北大学学报（自然科学版），2006（07）.。