本发明涉及天然电磁法勘探，具体涉及一种基于天然电磁法相位观测的选频勘探方法。
背景技术：
1、天然电场选频法(tefsm)，简称为选频法(fsm)，它与大地电磁法(mt)和音频大地电磁法(amt)一样都属于天然电磁地址探测方法的范畴；都是利用天然电磁场研究地下的电性结构的方法，其基本理论都遵循天然电磁波的传播理论。实质上，选频法是音频大地电场法(tef)和音频大地电流法(aet)的进一步延伸与发展。
2、使用天然电场选频法进行地质勘探时，当地表或近地表存在横向电性不均匀体(地质异常体)时，会使地表或近地表附近的大地电流密度增加或减少，即地表电场分量存在明显的电流畸变；具体表现为视电阻率曲线发生向上或向下的平移，但视电阻率曲线形态和相位曲线不会因此而发生改变，这就是静态效应。
3、因为近地表总是存在不均匀电性体，所以大地电磁法进行地质探测时的静态效应不可避免。因为静态效应是传统大地电磁法测量中的一种干扰信号，为了提高测量精度，目前对大地电磁法的数据进行处理中必须采用空间滤波法等常用方法来对静态效应进行校正。但干扰信号与有效信号是相对的，如果能将其有效利用，干扰信号也会变成有效信号，故目前急需一种能够利用静态效应的天然天然电场选频方案来开展地下良导体(例如地下水源)的勘探工作。
技术实现思路
1、本发明的主要目的是提供一种基于天然电磁法相位观测的选频勘探方法，旨在解决目前急需一种能够利用静态效应的天然天然电场选频方案来开展地下良导体的勘探工作的问题。
2、本发明提出的技术方案为：
3、一种基于天然电磁法相位观测的选频勘探方法，应用于基于天然电磁法相位观测的选频勘探系统；所述系统包括探测主机，以及通信连接于所述探测主机的探测电极；探测电极的数量为2个；所述方法，包括：
4、确定待测区域，以及处于待测区域内的多个第一探测点，其中，多个所述第一探测点于所述待测区域内等间距且呈直线排列，所述探测电极用于嵌入所述第一探测点以进行探测；
5、通过探测主机获取所述探测电极在多个不同的探测频率下探测得到的沿第一测线方向的水平电场分量，其中，多个所述第一探测点共同所处的方向为第一测线方向；
6、通过探测主机基于沿第一测线方向的水平电场分量得到不同探测频率下的电位曲线图；
7、基于所述电位曲线图判断第一探测点中是否存在异常电位点；
8、若存在，对异常电位点进行二极剖面多频率探测以确定地下良导体的水平位置。
9、优选的，所述通过探测主机获取所述探测电极在多个不同的探测频率下探测得到的沿第一测线方向的水平电场分量，包括：
10、令谐变因子为e-iωt，以得到频率域电磁场方程组：
11、
12、式中，e为探测区域的电场强度，h为探测区域的磁场强度；js表示场源项，μ0为真空中的磁导率，i为虚数单位，且满足：i2＝-1，t为时间变量，ω为圆频率，σ为介质的电导率；
13、忽略位移电流，以对公式(1)的两边求旋度，并将公式(2)代入以得到介质中电场所满足的二阶矢量赫姆霍兹方程：
14、
15、令场源项为0，并在边界上施加第一类边界条件，以得到公式(5)，其中，第一类边界条件如公式(4)所示：
16、
17、ne＝ne0， (5)
18、其中，n为边界网格的外法向向量，e0为边界上一维介质的电场响应。
19、优选的，所述令场源项为0，并在边界上施加第一类边界条件，以得到公式(5)，之后还包括：
20、使用非结构化四面体网格对待测区域内存在的地下良导体进行离散化，其中，地下良导体的六个棱边满足如下公式：
21、
22、式中，ek为定义在地下良导体的第k条棱边上的切向电场值，nk为地下良导体的第k条棱边上的矢量形函数；
23、设地下良导体的第k个棱边由节点i→j连接而成，则满足：
24、
25、式中，λ为节点的重心坐标；形函数nk的旋度相应地表示为：
26、
27、基于公式(8)构建第一边界条件的离散形式，以获得一个ndof×ndof阶对称但非自伴的复系统矩阵a，求解由复系统矩阵a构建的线性方程(9)，以得到电场在棱边上的分布，其中，线性方程(9)为：
28、ax＝b(9)
29、式中，ndof表示地下良导体的所有棱边数。
30、优选的，所述基于公式(8)构建第一边界条件的离散形式，以获得一个ndof×ndof阶对称但非自伴的复系统矩阵a，求解由复系统矩阵a构建的线性方程(9)，以得到电场在棱边上的分布，之后还包括：
31、设待测区域背景的电导率分布为σ0(r)，且待测区域的近地表分布着多个地下良导体，将第m个地下良导体的电导率确定为σm(r)，σm(r)与σ0(r)的差异为δσm(r)＝σm(r)-σ0(r)，以得到第m个地下良导体内外任意位置r处的电场e(r)的积分方程解为：
32、
33、式中，μ为待测区域地下介质的磁导率，r为地下良导体内任意点的空间位置，vm为第m个地下良导体的体积；e(r′)为r′处的电场矢量，g(r,r′)为标量全空间格林函数；e0(r)为正常场或区域场；e1(r)为近地表地下良导体产生的感应型畸变电场，eg(r)为近地表局部地下良导体产生的电流型畸变电场；
34、采用玻恩近似将公式(10)和公式(11)积分内的e(r′)替换为正常电场e0(r)，以得到观测电场e(r)与e0(r)之间的关系：
35、e(r)＝|i+g(r)(i-g(r)-1)|e0(r)＝c(r)e0(r)(12)
36、式中g(r)为格林并矢张量函数；畸变张量c(r)简化为一个与频率无关的二阶实数张量；
37、将观测电场e(r)作为沿第一测线方向的水平电场分量。
38、优选的，所述通过探测主机基于沿第一测线方向的水平电场分量得到不同探测频率下的电位曲线图，包括：
39、将沿第一测线方向的水平电场分量作为电位曲线图的纵坐标，将沿第一测线方向分布的各第一探测点的位置作为电位曲线图的纵坐标，以得到多个不同探测频率下的电位曲线图，其中，所述电位曲线图对应的探测频率的数量为3个。
40、优选的，所述基于所述电位曲线图判断第一探测点中是否存在异常电位点，包括：
41、判断电位曲线图中是否存在满足预设条件的第一探测点；
42、若是，确定第一探测点中存在异常电位点，并将满足所述预设条件的第一探测点标记为异常电位点，其中，所述预设条件为：在每个探测频率下，所述异常电位点采集的水平电场分量大于所述异常电位点前一个相邻的第一探测点采集的水平电场分量，且所述异常电位点采集的水平电场分量大于所述异常电位点后一个相邻的第一探测点采集的水平电场分量。
43、优选的，所述对异常电位点进行二极剖面多频率探测以确定地下良导体的水平位置，包括：
44、确定待测区域内的多个第二探测点，其中，多个所述第二探测点于所述待测区域内等间距且呈直线排列，相邻的2个第二探测点之间的距离为第二点距，且所述第二点距小于所述第一点距，异常电位点为其中1个第二探测点，且异常电位点处于多个第二探测点的靠中部；
45、将所述探测电极分别依次嵌入各第二探测点，以通过探测主机获取各所述探测电极在多个不同的探测频率下探测得到的沿第二测线方向的水平电场分量，其中，多个所述第二探测点共同所处的方向为第二测线方向，2个所述探测电极在嵌入第二探测点以进行探测时之间的距离为第二极距，且所述第二极距和所述第一极距一致，2个所述探测电极在嵌入第二探测点进行探测时对应的探测频率的数量大于所述电位曲线图对应的探测频率的数量；
46、基于沿第二测线方向的水平电场分量得到二极剖面拟断面图；
47、基于二极剖面拟断面图确定地下良导体的水平位置。
48、优选的，所述基于沿第二测线方向的水平电场分量得到二极剖面拟断面图，包括：
49、将沿第二测线方向的水平电场分量作为二极剖面拟断面图的剖面线，将视深度作为二极剖面拟断面图的纵坐标，将沿第二测线方向分布的各第二探测点的位置作为二极剖面拟断面图的上横坐标，以得到二极剖面拟断面图，其中，二极剖面拟断面图的纵坐标视深度由电磁波的趋肤深度公式和经验系数进行反演得到。
50、优选的，所述基于二极剖面拟断面图确定地下良导体的水平位置，包括：
51、将二极剖面拟断面图中水平电场分量最大值所对应的水平位置标记为疑似位置点；
52、判断所述疑似位置点与所述异常位置点之间的水平距离是否小于预设值；
53、若是，将所述疑似位置点作为地下良导体的水平位置。
54、优选的，当待测区域附近存在高压线缆时，将第一测线方向设置为平行于高压线缆的延伸方向。
55、通过上述技术方案，能实现以下有益效果：
56、本发明提出的基于天然电磁法相位观测的选频勘探方法能够作简便且快捷的对地下的良导体进行探测；通过天然电场选频法来探测待测区域的水平电场分量，进而通过多个不同探测频率下的水平电场分量得到电位曲线图，当地下存在良导体(例如水源)时，因静态效应会使得电位曲线图中的第一探测点出现异常电位点，具体为多个探测频率在异常电位点出现电位同时下降的情况，传统方案的思路是去除由静态效应引起的干扰信号，但难以达到寻找我们想要的地下近地表良导体的目的；而本方案则利用静态效应而导致的异常电位点来判断地下是否存在良导体，后续再对异常电位点进行二极剖面多频率探测从而进一步确定地下良导体的水平位置，从而达到合理利用静态效应引起的干扰信号来开展地下良导体的勘探工作。
1.一种基于天然电磁法相位观测的选频勘探方法，其特征在于，应用于基于天然电磁法相位观测的选频勘探系统；所述系统包括探测主机，以及通信连接于所述探测主机的探测电极；探测电极的数量为2个；所述方法，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于天然电磁法相位观测的选频勘探方法，其特征在于，所述通过探测主机获取所述探测电极在多个不同的探测频率下探测得到的沿第一测线方向的水平电场分量，包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于天然电磁法相位观测的选频勘探方法，其特征在于，所述令场源项为0，并在边界上施加第一类边界条件，以得到公式(5)，之后还包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于天然电磁法相位观测的选频勘探方法，其特征在于，所述基于公式(8)构建第一边界条件的离散形式，以获得一个ndof×ndof阶对称但非自伴的复系统矩阵a，求解由复系统矩阵a构建的线性方程(9)，以得到电场在棱边上的分布，之后还包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于天然电磁法相位观测的选频勘探方法，其特征在于，所述通过探测主机基于沿第一测线方向的水平电场分量得到不同探测频率下的电位曲线图，包括：
6.根据权利要求5所述的一种基于天然电磁法相位观测的选频勘探方法，其特征在于，所述基于所述电位曲线图判断第一探测点中是否存在异常电位点，包括：
7.根据权利要求6所述的一种基于天然电磁法相位观测的选频勘探方法，其特征在于，所述对异常电位点进行二极剖面多频率探测以确定地下良导体的水平位置，包括：
8.根据权利要求7所述的一种基于天然电磁法相位观测的选频勘探方法，其特征在于，所述基于沿第二测线方向的水平电场分量得到二极剖面拟断面图，包括：
9.根据权利要求8所述的一种基于天然电磁法相位观测的选频勘探方法，其特征在于，所述基于二极剖面拟断面图确定地下良导体的水平位置，包括：
10.根据权利要求8所述的一种基于天然电磁法相位观测的选频勘探方法，其特征在于，当待测区域附近存在高压线缆时，将第一测线方向设置为平行于高压线缆的延伸方向。
