高密度电阻率法在晋阳古城考古勘探中的应用
高密度电阻率法在晋阳古城考古勘探中的应用
□张欣早在20世纪60年代,我国就有用地球物理方法探查古墓的先例。
经过半个多世纪的实践应用,现已发展到将遥感、电法、磁法、探地雷达和水下声纳等多种地球物理探测手段应用到考古勘探中。
物探考古在一定程度上克服了传统“洛阳铲”难以解决的砾石层和水位层等地层困难,同时实现了考古界“无损探测地下文物”的愿望。
一、晋阳古城简述晋阳古城遗址位于太原市东、西两山之间的广大地区,由城池区域、古墓葬区域、宗教祭祀区域组成。
城池区域东西长4750米,南北宽3750米,面积约20平方公里。
地面现存遗迹有西墙残垣、西南城角、宫城基址等。
对晋阳古城遗址进行深入研究,确定其历史时期,对太原历史、山西历史有着重要的科学意义。
运用现代地球物理方法辅助洛阳铲勘探研究晋阳古城遗址也适应时代的需要。
二、高密度电阻率法在古城勘探中的尝试1.高密度电阻率法简介高密度电阻率法是一种阵列勘探方法。
是把很多电极同时排列在测线上,通过对电极自动转换器的控制,实现电阻率法中各种不同装置、不同极距的自动组合,从而一次布极可测得多种装置、多种极距情况下多种视电阻率参数的方法。
对取得的多种参数经相应程序的处理和自动反演成像,可快速、准确地给出所测地电断面的地质解释图件,从而提高了电阻率方法的效果和工作效率。
高密度电法实际上是集中了电剖面法和电测深法。
其原理与普通电阻率法相同,所不同的是在观测中设置了高密度的观测点。
其工作原理如图一所示。
此次高密度电法野外工作使用的仪器为E60M 型高密度电法工作站,它是一种新型的电法仪。
仪器采用程控方式进行数据的采集和电极控制,采集的数据以图像的形式实时显示在屏幕上,以便随时可以监控资料的质量。
2.古城城墙物性晋阳古城城墙为夯土墙,地表仅有少量残存,但地下保留有大量的墙基。
在其营造过程中,土质材料经层层夯打,其密度产生了变化。
加之夯土中又可能人为掺杂着一些物质(如陶片、烧土颗粒等),其结构与硬度等发生一定的变化,与周围土质有一定的差异。
高密度电阻率法及其在工程勘查中的应用
高密度电阻率法及其在工程勘查中的应用摘要：本文简要介绍了高密度电阻率法的发展、基本工作原理、野外工作方法和室内资料处理方法，以实例说明高密度电阻率法在工程勘查的工作应用，阐明充分研究工作区地质及地球物理条件，恰当选用物探方法，合理进行工作部署，从而取得良好的勘查效果的工作思路。
关键词：高密度电阻率法；电阻率；温纳装置；偶极装置；RES2DINV二维高密度电法反演软件1 高密度电阻率法的概述高密度电阻率法又称为电阻率影像法。
该方法实际上是一种阵列勘探方法，野外测量时只需将全部电极（几十至上百根）置于测点上，然后利用程控电极转换开关和微机工程电测仪便可实现数据的快速和自动采集，当将测量结果送入微机后，还可对数据进行处理并给出关于地电断面分布的各种图示结果。
高密度电法的基本设计思想在上世纪七十年代末就由英国的地球物理工作者提出了。
英国学者所设计的电测深偏置系统实际上就是高密度电法的最初模式。
八十年代中期，日本地质计测株式会社曾借助电极转换板实现了野外高密度电阻率法的数据采集，只是由于整体设计的不完善性，这套设备没有充分发挥高密度电阻率法的优越性。
八十年代后期，我国地矿部系统率先开展了高密度电阻率法及其应用技术研究，从理论与实际结合的角度，进一步探讨并完善了方法理论及有关技术问题、研制成了几种类型的仪器。
近年来该方法先后在重大场地的工程地质调查、坝基及桥墩选址、采空区及地裂缝探测等众多工程勘察领域取得了明显的地质效果和显著的社会经济效益。
2 工作原理与仪器简介2.1 高密度电阻法的基本工作原理高密度电阻率法的基本工作原理与常规电阻率法大体相同，是以地壳中不同岩（矿）石的电阻率差异为基础，通过观测和研究人工电场的分布规律和特点，实现解决各类地质问题的一种电法勘探方法。
将直流电送入地下，在地下即可建立起人工电场。
如果在电场控制的范围内存在不同的导电岩（矿）石时，它们就会影响正常电场的分布，使正常电场产生畸变。
高密度电阻率法在地质勘探中的应用
高密度电阻率法在地质勘探中的应用摘要：伴随当前地球物理勘探技术的日益发展，电法在地质勘探工作中发挥着越来越重要的作用。
而电法之中的高密度电阻率法具有密度高、获取地质信息速度快、获取信息可信度高等优点，在地质勘探工程中对其的广泛应用，取得的成效显著，因此，在未来的同类工作中应加强对高密度电阻率法的应用，使其得到推广。
本案主要对此电法的应用发展、工作的原理以及结合实际应用进行分析探究。
关键词：高密度；电阻率法；勘探；探测效果高密度电阻率法在实际勘探中的应用，是一种列阵勘探方法，主要是通过将电极装置的位置进行改变，垂直方向与收集水平在地质体上的相对视电阻率，由于视电阻率所产生的差异，将会清晰反演出地质体的详细分布情况，进而使地质问题得到有效解决。
高密度电阻率法已经被广泛应用与国内外的各种物探领域中。
其中包括对石油、天然气、煤炭等多种矿产资源的勘探，近些年有推广到了环境监测与地质工程领域中来，与人们生活息息相关。
高密度电阻率法的发展应用高密度电阻率法无论是在国内，还是在国外的应用领域都是非常广泛的，有许多著名的专家学者对其进行了深入、全面而又系统的研究。
其成果主要有以下方面：张献民于1994年应用此电法对煤田分布的状况进行探测；同年，刘康和应用其对地表断层进行研究，发现了地表的断层状况。
在1997年，由侯烈忠等人员应用此电法对机场跑道进行实测，从所得数据分析可以看出，对跑道所具有的异常特征进行了真实反映。
至2001年，郭铁柱运用高密度电阻法对水坝的渗漏情况进行勘察，并取得优良效果。
吴长生使用此方法对堤坝所存在的安全隐患进行了有效确定。
并结合所勘察的结果提出了治理的建议；此外，在湘西北的岩溶地区，杨湘生运用此电法寻找水源，精确的划定井位；刘晓东在2002年使用高密度电阻率法对岩溶灾害进行调查，比较真实的掌握了岩溶的发育情况。
当今国外社运用高密度电阻率法使用也很广泛，大多被应用于地下水位的探测、湖底、海底等电阻率分布的状况、污染物侵蚀分布状况、隧道开挖的方案是否具有可行性、检测堤坝的隐患等方面。
高密度电阻率法在古墓探测中的应用
摘 要 ： 在古墓探测 中如果采用电测深法 ， 在测点密度 不大 、 息量 小等缺点 。对 于某些探测 物来说 ， 存 信 存
在 着资 料 解 释 困难 的 现 象 。为 了解 决 上 述 问题 ， 者 引 进 了一 种 新 方 法 一 高 密 度 电阻 率 法 ， 过 近 几 年 对 不 笔 经 同探 测 物 的勘 探 应 用 ， 为 高 密度 电 阻率 在 古 墓 探 测 中 ， 一 种简 单 ， 认 是 易行 ， 高效 的方 法 。
Ａｂ ｔａ ｔ ｎ ｔ ｍｕｌ ｓ ｅ ｌ ｇ ｃ ｌｓ ｒ ｅ ｓｒ ｃ ：Ｉ ｕ ｕ ｇ ｏ ｏ ｉ ａ ｕ ｖ ｙ，ｐ ｏ ｌ ｅ ｏ ａ ｏ ｔｅ ｅ ｔ ｉａ ｏ ｅ ｐ ｅ ｕｓ ｄ ｔ ｄ ｐ ｌｃ ｒｃ ｌｓ ｕｎｄ ｎ ｅ ｈｏ ｓ ｓ ｉ ｇ ｍ ｔ ｄ ａ
ｍｅ ｓ ｒｎ ｏｎ ｓ ｎ ｕ ｆ ｉｎ ｎ ｏ ｍａｉｎ ａ ｄ，ｆ ｒｓ ｍｅｄ ｔｃｉｎ ｏ ｊｃｓ ｉｆ ｕｔ ｎ ｄ ｔ ａ ｕ ｉ ｇｐ ｉｔ ，ｉｓ ｆｉ ｅ ｔｉ ｆ ｒ ｔｏ ｎ ｃ ｏ ｏ ｅｅ ｔｏ ｂｅ ｔ ，ｄｆｉ ｌｙｉ ａａ ｃ
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起到事 半功倍 的效果 ， 在从 事物探工 作实 践 中 ， 笔
ｍｅ ｈ ｄ ｉ ｉ ｐ ｅ ｏ ｖ ｎ ｅ ｔａ ｄ ｅ ｆ ｃ ｉ ｅ ｔ ｃ ｎ ｑ ｅ ｉ ｕ ｕ ｕ ｅ ｌｇ ｃ ｌｓ ｒ ｅ ． ｔ ｏ ｓ ａ ｓｍ ｌ ，ｃ ｎ ｅ ｉｎ ｎ ｆｅ ｔｖ ｅ ｈ ｉ ｕ ｎ ｔ ｍ ｌ ｓ ｇ ｏ ｏ ｉａ ｕ ｖ ｙ Ｋｅ ｒ ｓ ： ｉ ｈ ｄ ｎ ｉ ｅ ｉｔｖ ｔ ｔ ｏ ｙ ｗｏ ｄ ｈ ｇ — ｅ ｓ ｔ ｒ ｓｓ ｉ ｉ ｍｅ ｈ ｄ；ｔ ｍ ｕ ｕ ｅ ｌ ｇ ｃ ｌｓ ｒ ｅ ｅ ｐ ｏ ｅ ｙ ｙ ｕ ｌ ｓｇ ｏ ｏ ｉａ ｕ ｖ ｙ； ｘ ｌ ｒ
高密度电法在古墓探测上的应用
高密度电法在古墓探测上的应用何培;吴德宽;周鹏;刘云彪【摘要】选取粘土层中的古墓作为探测对象,采用高密度电法探测该类型古墓,取得了良好的效果.高密度电法快速、无损的探测手段可为该类型古墓的寻找、结构探测、现状评价提供手段,为文物保护、抢救发掘等工作方案的制定提供依据.【期刊名称】《资源环境与工程》【年(卷),期】2015(029)006【总页数】4页(P1029-1032)【关键词】考古;物探;无损探测;文物保护【作者】何培;吴德宽;周鹏;刘云彪【作者单位】湖北省地质局水文地质工程地质大队,湖北荆州434020;湖北省地质局,湖北武汉430022;湖北省地质局水文地质工程地质大队,湖北荆州434020;湖北省地质局水文地质工程地质大队,湖北荆州434020【正文语种】中文【中图分类】P631.3在平原、岗地等地带，众多的古代墓葬选择在地势相对较高的岗地进行墓坑开挖，棺椁下放后，在棺椁四围及上方用青膏泥进行密封，再在其上回填五花土至墓坑口，其上再用封土堆积成一个土包。
青膏泥是一种渗透性很小的封堵材料，用来避免地下水进入墓室，对其内造成损坏。
五花土是开挖墓坑的土，对其进行一定的处理后夯实而成。
封土可能是其他地段土质较好的土体，进行适当的加工处理后，夯实回填而成。
相对而言，三种回填物中青膏泥的渗透系数最小，封土次之，五花土的渗透系数最大。
由于土体的扰动以及处理，回填物与墓坑周围的土体可能有较大的物理性质差异，墓葬回填物一般经过夯实处理，在渗透性能上与围土的差异较大，推测其在导电性能上存在较大的差异，具备采用电法等手段进行探测的前提条件。
高密度电阻率法是一种阵列勘探方法［1］，是直流电法的发展，其功能相当于测深与电剖面法的结合。
由于采用计算机技术进行自动观测，其效率相比人工观测有很大的提高。
为快速解决地质勘探提供了一种手段。
通过电极向地下供电，使其形成人工电场，测量电场，了解地下介质电阻率的分布，从而推断解释地下地质结构。
高密度电阻率法在晋阳古城考古勘探中的应用
口
摘
张
欣
要：随着科技考古的发展， 大量现代勘探手段被应用到考古领域 中。 在晋阳古城城墙考古勘探过
程中， 结合传统的考古技术手段， 同时引入 了地球物理方法中高密度 电阻率法， 研究其在考古工作 中的可
行性， 并 最终取 得 了较好 的效 果 。
主 电 缆（ １ ０ 芯 ）（ 一般６ ０ 根电极 ，最 多２ ４ Ｏ 根，任意扩展 ）
多种极 距 情况 下多 种 视 电阻率 参 数 的方 法 。对 取 得 的 多 种 参 数 经 相 应 程 序 的处 理 和 自动 反 演 成 像， 可快 速 、 准确 地给 出所 测地 电断 面 的地质 解 释
现 了考 古界 “ 无损 探测 地下 文物 ” 的愿 望 。
一
此 次 高 密 度 电 法 野 外 工 作 使 用 的 仪 器 为
仪 。仪 器采 用程 控 方式 进行 数 据 的采集 和 电极 控 制， 采集 的数据 以图像 的形 式 实时 显示 在 屏幕 上 ， 以便 随 时可 以监控 资料 的质 量 。 ２ ． 古 城城 墙物 性 晋 阳古 城城墙 为夯 土墙 ， 地表 仅有 少 量残 存 ，
— 可１ 测 量 曲线 当时显示 ，测 量结
蠲自 舞 鞠 ｌ ｌ 束后， 在Ｐ ｃ 机马上 处理成图
换器 的控 制 ， 实现 电 阻率法 中各种 不 同装 置 、 不 同 极 距 的 自动组 合 ， 从 而一次 布极 可 测得 多 种装 置 、
奎 ： 主 ； 至 费 ｉ 可 Ｊ 放 置 在 主 电 缆 的 任 意 位 置 上 工 作 ）
关键词 ： 高密度 电阻率法
晋阳古城
讨论高密度电阻率法在地质勘探中的应用
讨论高密度电阻率法在地质勘探中的应用随着勘探技术的不断发展，电阻率法技术也随之提高，现已被广泛用到地质勘探当中。
其中，高密度电阻率法具有很多优点，譬如获取信息大而且速度快，测点密度高及分辨率高等，在现如今地质勘探的使用当中，取得了较为理想的效果，因此这种勘探方法应该逐步进行推广，使之合理被使用。
标签：高密度;电阻率发;地质勘探;应用一、前言高密度电阻率法是在常规直流电法的基础上通过观测系统的电极排列而形成的一种直流电法勘探新技术。
通过对电极装置位置的改变，收集水平和垂直方向上地质体的相对视电阻率，通过视电阻率的差异反演出地下地质体的分布情况，从而帮助解决不同的地质问题。
相对于常规电阻率方法，高密度电阻率法具有以下优点：电极布设一次完成，这使数据采集系统有较高精度和抗干扰能力;能进行多种电极方式的测量，获得的资料更加丰富;野外数据采集、收录实现了自动化和智能化;数据处理、成像显示实时一体化。
随着经济的不断发展，高密度电阻率法被推广到许多地质工程领域，由于其应用范围广泛，物理勘探技术为国家经济发展做出了有力贡献，因此它和人们的生活密切先关，其作用也不可忽视。
二、高密度电阻率法及其工作原理1、高密度电阻法高密度电阻法已被国内外广泛运用于各种领域，譬如，隧道开挖方案可行性、堤坝隐患监测、污染物侵蚀分布、高速公路勘探及地下水位探测等方面，而且许多专家先后都做了深入研究，结果说明高密度电阻法在这些领域当中，为其提供了准确实际意义上的服务，起到了良好的效果，因此其重要性不言而喻。
2、高密度电阻法的工作原理高密度电阻率法根据现场环境地质调查及水文工程需要而研制开发出的一种电探探测系统，见图1，包括数据的采集、资料处理两部分。
高密度电阻率法实现了数据的快速采集与分析处理，从而改变了电法勘探的传统的低效运作模式，大幅度提高了工作效率，勘探的智能化程度向前迈进了一步。
高密度电阻率法与常规直流电法相同，以探测地下目标体与围岩间电性导差异为基础的一种地球物理勘探方法。
浅析高密度电阻率法在工程勘察中的应用
浅析高密度电阻率法在工程勘察中的应用摘要：本文就高密度电阻率法在工程勘察中的应用为课题，对其高密度电阻率法在工程勘察应用中的工作流程以及高密度电阻率法的施工的制约因素进行了分析探讨，并阐述了高密度电阻率法的实际应用。
关键词：高密度电阻率法；工程勘察；应用引言高密度电阻率法测试工作，为工程地质勘察提供必要的地球物理依据，查明地层分布情况，确定相应沟谷覆盖层厚度，具有多电极高密度一次布极并实现了反演成像、数据采集的自动化、跑极等特点,在地质勘察以及采空区调查等方面,都发挥着重要的作用,并能取得良好的效果。
一、高密度电阻率法的原理高密度电法是一种阵列式勘探方法，布设在地面的若干根电极一次性布设完成，布设完成后由仪器自带的计算机控制进行数据采集，它与常规电法相比，高密度电法数据实现了自动化或半自动化的数据采集，大大提高了工作效率。
高密度电法的基本工作原理与常规电阻率法基本相同，它是以岩土体的电性差异为基础的一种电探方法。
高密度电法的勘查基础和前提是地下介质间的导电性差异，和常规电法一样它通过A，B电极向地下供电流I，然后在M，N极之间测量电位差△U，从而可求得该点M，N之间（一般是MN的中点位置）的视电阻率，根据实测的视电阻率剖面数据，由专业反演软件进行反演计算和成图，便可获得地层中的视电阻率图像分布情况。
由多路电极转换器、电极系、主机三个部分组成了高密度电法数据采集系统。
通过电缆，多路电极转换器控制电极系各电极的供电与测量状态；主机通过通信电缆、供电电缆向多路电极转换器发出工作指令，向电极供电并接收、存储测量数据。
高密度电阻率法的工作方法一套完整的高密度电阻率法系统包括数据采集系统和资料处理系统二部分，数据采集系统在野外现场工作时，只需要将全部的电极设置在一定间隔距离的测点上，为了兼顾效率和勘查精度，观测点间距一般为0.5米到10米，其观测密度远比常规的电阻率法大得多。
高密度电阻率法数据采集系统有不同的布极和跑极方式，它们的共同特点是各电极点保持一定排列顺序通过距离的不断变化沿测线移动，逐点观测电位差ΔUMN、供电电流I，并算出视电阻率ρs ，通过反演得到模型电阻率断面图。
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高密度电阻率法在晋阳古城考古勘探中的应用
作者：张欣
来源：《文物世界》 2015年第5期
张欣
摘要：随着科技考古的发展，大量现代勘探手段被应用到考古领域中。
在晋阳古城城墙考
古勘探过程中，结合传统的考古技术手段，同时引入了地球物理方法中高密度电阻率法，研究
其在考古工作中的可行性，并最终取得了较好的效果。
关键词：高密度电阻率法晋阳古城考古勘探
早在20世纪60年代，我国就有用地球物理方法探查古墓的先例。
经过半个多世纪的实践
应用，现已发展到将遥感、电法、磁法、探地雷达和水下声纳等多种地球物理探测手段应用到
考古勘探中。
物探考古在一定程度上克服了传统洛阳铲”难以解决的砾石层和水位层等地层困难，同时实现了考古界无损探测地下文物”的愿望。
一、晋阳古城简述
晋阳古城遗址位于太原市东、西两山之间的广大地区，由城池区域、古墓葬区域、宗教祭
祀区域组成。
城池区域东西长4750米，南北宽3750米，面积约20平方公里。
地面现存遗迹有西墙残垣、西南城角、宫城基址等。
对晋阳古城遗址进行深入研究，确定其历史时期，对太原历史、山西历史有着重要的科学
意义。
运用现代地球物理方法辅助洛阳铲勘探研究晋阳古城遗址也适应时代的需要。
二、高密度电阻率法在古城勘探中的尝试
1．高密度电阻率法简介
高密度电阻率法是一种阵列勘探方法，是把很多电极同时排列在测线上，通过对电极自动
转换器的控制，实现电阻率法中各种不同装置、不同极距的自动组合，从而一次布极可测得多
种装置、多种极距情况下多种视电阻率参数的方法。
对取得的多种参数经相应程序的处理和自
动反演成像，可快速、准确地给出所测地电断面的地质解释图件，从而提高了电阻率方法的效
果和工作效率。
高密度电法实际上是集中了电剖面法和电测深法。
其原理与普通电阻率法相同，所不同的是在观测中设置了高密度的观测点。
其工作原理如图一所示。
此次高密度电法野外工作使用的仪器为E60M型高密度电法工作站，它是一种新型的电法仪。
仪器采用程控方式进行数据的采集和电极控制，采集的数据以图像的形式实时显示在屏幕上，
以便随时可以监控资料的质量。
2．古城城墙物性
晋阳古城城墙为夯土墙，地表仅有少量残存，但地下保留有大量的墙基。
在其营造过程中，土质材料经层层夯打，其密度产生了变化。
加之夯土中又可能人为掺杂着一些物质（如陶片、
烧土颗粒等），其结构与硬度等发生一定的变化，与周围土质有一定的差异。
据史料记载，晋
阳古城曾遭遇过大火、洪水破坏，这些势必会引起其物理性质相应变化，使得古城墙遗存与周
围非文化层在磁性、电性、介电性、放射性等方面存在一定的差异，这就为应用高密度电阻率
法探测晋阳古城地下城墙基础提供了可能。
3．野外试验方案
为了研究高密度电阻率法对不同类型古城墙探测效果的有效性．此次测量布置了三个测区：西城墙测区（康培园林区）、东南角城墙测区北瓦窑城墙地）及北城墙测区风峪沙河河道）。
在三个测区共布置了24条测线，点距2米，线距5米。
剖面长度共计2594米，测点总数为1321个。
4．成果解释与验证
以西城墙高密度探测成果为例进行异常特征分析，可见在其视电阻率断面图（图二）中，
整体呈现为西低东高的趋势。
在反演电阻率断面图（图三）中，剖面自西至东表现为西低东高，这与视电阻率断面反映一致．剖面可按电性变化特征整体分为三个层，其中第一层表现为高阻，主要存在于剖面的0~80m处，电阻率值大于30Ω·m，层厚度为0～0.5m：第二层表现为中阻，主要分布在剖面的26~96m处，顶深为Im．电阻率值为20～40Ω·m．层厚度2~4m不等：第三
层为高阻，主要存在于剖面的48~lOOm，顶深为2.5m左右。
在反演电阻率断面图中，发现两处低值电阻率异常和两处高阻异常，自西至东依次编号I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号异常，下面对每处异常进行分别描述。
结合西城墙的基本地质情况与高密度电阻率法的反演图，可知地表存在一厚度为0～0.5米的高阻层，电阻率值为≥35Ω·m．推断属第四系坡积冲积松散土层反映：地表以下为一中阻层，厚度为4~8m．电阻率值为12~25Ω·m，推断为中细砂层夹粘土层的反映：剖面底部为一高阻层，厚度为2~6m，电阻率值≥30Ω·m．推断为砂砾石层的反映。
其中在86～110米处为一局部低
阻体，电阻率值为20Ω·m左右，根据现场记录，此处地表水较丰富。
I号异常为低阻异常，
位于断面0～24米处，距地表2米处，存在厚度约为2米，电阻率值≤18Ω·m，形状规则，推断为地下古城墙的反映。
Ⅱ号异常为高阻异常，存在于20~40米处，存在一处局部高阻异常，
异常中心距地面1.5米左右，异常厚度约0.5~2米左右，电阻率值≥40Ω·m，推断为地下石质古建筑遗址反映。
Ⅲ号异常存在于38~46米处，电阻率值为21Ω·m，属局部粘土透镜体反映。
Ⅳ号异常位于剖面48~110米，顶深为3米的高阻体，推断为地下砂砾石层的反映。
三、结论
从西城墙视电阻率断面图和反演电阻率断面图，我们可得出如下结论：该测区高密度电阻
率法勘探的异常明显，古城墙距地表较浅，地下埋藏的古城墙，深约2米，宽约20米，厚约2米。
此次高密度电阻率法的解释成果也得到了洛阳铲的验证。
从晋阳古城墙勘探成果看，利用高密度电阻率法探测晋阳古城是高效可行的，将高密度电
阻率法技术引入到考古勘探中可发挥其高效、快速、无破坏性等特点。
此地球物理勘探方法与
洛阳铲勘探相结合是行之有效的。