资源与环境地球物理的前沿问题综述

2016年6月在北京召开了第七届环境与工程地球物理国际会议.会议的主题是地球物理与资源环境,会议论文涉及工程、环境、生态、水资源和灾害等领域的地球物理方法、技术和仪器等方面的最新成果与新进展,以及地球物理方法技术在重大工程中的新近应用成果,反映出国内外环境与工程探测领域的发展动态.结合本次会议,提出该学科主要前沿问题是:地球物理高端装备研发、地球物理大深度探测问题、矿区环境下的强噪声去除问题以及地下目标体的精细探测问题等.     

地球物理仪器学科发展研究报告

地球物理仪器在国防、资源探测、自然灾害监测和工程质量检测等领域中具有不可忽视的作用,近年来技术进步迅速.国际上,地球物理仪器发展趋于多功能化、轻便化、智能化、可视化、网络化和虚拟化.由于历史的原因,一方面我国对地球物理仪器的需求急剧增长,另一方面又形成了对国外仪器的过分依赖,严重冲击了我们对地球物理仪器的自主研发.在这样的逆境中,我国地球物理技术工作者仍然坚持不懈,在重、磁、电、地震、放射性等领域取得了显著成绩,并在某些领域达到了具有国际领先的水平.基于这种现状,我国地球物理仪器发展应该坚持适当引进与自主创新相结合、研产用相结合,形成标准统一、多学科交叉融合的研制体系,提高工艺水平和售后服务质量;重视地球深部探测、航空物探、海洋探测、地质灾害监测和国防工程领域的地球物理仪器开发和研制;发挥学术组织的特殊作用,集中力量组织攻关,争取在关键领域中形成我国具有自主知识产权的先进地球物理技术和仪器.     

金属矿地球物理勘探技术与设备:回顾与进展

地球物理勘探技术是深部矿产资源勘查的主要技术手段.长期以来,我国地球物理勘查技术和仪器严重依赖国外进口,国产勘查技术无论仪器设备,还是方法、软件尚不能满足日益增长的深部矿产勘查需求."十二五"国家高技术研究发展计划（863计划）资源环境技术领域设立了"深部矿产资源勘探技术"重大项目,以提高深部矿产资源探测的深度、精度、分辨率和抗干扰能力为目标,研发高精度重磁探测技术、电法及电磁探测技术、地震探测、钻探和井中探测技术和装备.经过4年的攻关研究,突破了高精度微重力传感器、铯光泵磁场传感器、宽带感应式电磁传感器等10余项关键技术;研发、完善和升级了地面高精度数字重力仪、质子磁力仪、大功率伪随机广域电磁探测系统、分布式多参数电磁探测系统等18套勘探地球物理仪器设备;创新和完善了20余项勘探地球物理数据处理、正反演方法,研发和完善了2套适合金属矿数据处理及解释的大型软件系统,和8套其他专用软件系统,大幅度提升了我国地球物理勘探技术水平.本文旨在介绍项目取得的主要成果,首先回顾我国地球物理勘探技术的发展历程,然后再重点介绍"深部矿产资源勘探技术"重大项目取得的主要成果和进展,最后对发展我国地球物理勘探技术提出作者的看法和建议.     

发展技术,增强基础-地球物理仪器国际化与地球物理技术在工程上的应用研讨会综述

2004年,中国地球物理学会仪器专业委员会在北京召开了“地球物理仪器国际化问题”(4月)和“地球物理技术在工程上的应用”(8月)两个研讨会。会议发表了大量论文,展示了目前我国先进的地球物理仪器和地球物理技术在工程方面的应用成就．承《地球物理学进展》编辑部支持,决定在2004年第四期和2005年第一期,连续刊载经专家审查和推荐的地球物理仪器和技术方面的部分优秀论文,     

城市地下管线探测研究进展与发展趋势

地下管线是城市基础设施的重要组成部分,是保障城市运行和发展的"生命线".但由于建设规模不够、资料保存缺失、日常管理不足等原因,对于地下管线的精准探测变得愈加困难.为此,本文对国内外关于地下管线探测的文献进行了系统调研,详细梳理了常见地下管线的分类、材质、规格以及敷设方式,分析了不同管线的地球物理特征,并重点介绍了当前应用于管线探测的主流地球物理方法(如电磁感应法、探地雷达法等)和非地球物理方法(如惯性陀螺仪定位法、声学探测法等)的应用原理、发展概况、探测优势与应用局限.总结得知,无论是单一探测法,还是综合探测法,都取得了不错的应用效果.其中,利用电磁感应法探测金属管线优势明显、效果显著,包括追踪小口径电力、通讯电缆都能保证较高的精度.而探地雷达则是当前探测非金属管线的首选工具.两种方法互为补充,是地下管线探测应用最普遍的技术,但其抗干扰能力和仪器的探测精度仍有待进一步提高.同时惯性陀螺仪定位法、声学探测法等非地球物理方法也在近些年逐渐得到应用和推广,对主流的地球物理方法做了很好的补充.随着科技不断发展,地下管线探测技术与3S、信息网络、数字测绘等技术联合应用,建立健全集成统一的地下管线信息系统将是未来发展的必然趋势.     

工程物探检测方法技术应用及展望

工程地球物理勘探是应用地球物理学的一个重要分支,20世纪90年代以来,随着地球物理勘探技术、计算机及信息技术的发展,在工程建设需求的强力推动下,得到了迅猛的发展.目前已在工程建设前期、施工期、运行期,地质、水文、环境等的地球物理问题探测或检测中发挥着重要的作用.本文简述了国内外工程物探检测方法技术的应用现状,列举了长江物探公司及相关单位在工程物探检测应用中取得的典型成果,从而说明目前我国工程物探检测技术水平,最后对工程物探检测技术的发展作了展望.     

中国工程地球物理检测技术的进展

20 0 1年 1 1月 2 5日至 30日 ,中国地球物理学会工程地球物理专业委员会在湖南长沙召开了中国工程地球物理检测技术交流会 ,该次会议专业层次高 ,代表了中国工程地球物理检测技术的当代最高水平。从会议获悉了工程检测技术的现状、进展情况。我国现有生产仪器厂家 1 5家 ,地质雷达 4家、工程地震仪 4家、工程声波仪 2家、工程超声仪 2家、工程瞬变电磁仪 1家、高密度电法仪 2家。从展示的仪器看 ,性能指标有了较大的提高 ,结构外形上趋于小型化 ,数据软件处理系统具智能化、图视化 ,展现出由二维显示向三维显示 ,直观、快捷、现场提供结果…     

宇宙线μ子探测技术在地球物理学中的应用

本文详细介绍了宇宙线μ子探测的物理学背景及测量方法,综述了该技术在火山学、考古学和核材料安全检测等领域的应用,重点介绍了 2006年日本Asama火山宇宙线μ子探测的仪器方法和应用经验,分析了我国地球物理领域对宇宙线μ子探测技术的应用需求,提出了未来该技术在中国的应用研究方向和设想.     

''''97工程与环境地球物理国际研讨会将在成都市召开

'97工程与环境地球物理国际研讨会（ISEEG'97）由国家科学技术委员会批准召开,由中国地球物理学会、中国地质学会、成都理工学院主办,成都理工学院承办,将于1997年10月28至30日在中国成都市成都理工学院召开.与会同期还将举办技术与设备展览.会议的主题是：（1）浅层地球物理勘探技术（浅层地震,地质雷达,时域和频域电磁方法,电阻率方法,井中及井间地球物理方法,放射性方法等）口）反演理论与解释技术（非线性反演,层析成象,地质统计,三维可视化技术等）（3）工程与环境地球物理应用研究（岩体与主体评价,地质灾害评价,管线勘测、市政工程…     

中国地球物理学会第八届年会在昆明台开

中国地球物理学会第八届年会于1992年11月10～14日在云南昆明市召开。来自全国各省、市自治区(含台湾两名代表)500余名代表参加了会议。会议编入“年刊”的论文345篇。地球物理学会理事长翁文波教授和孙大中、阚荣举等专家作大会专题报告。然后分计算地理物理、非线性理论在地球物理学中的应用、地球内部构造、石油物探方法的进展、金属物理方法的进展、工程物探方法的进展、新技术和仪器、地球物理信号处理、地球磁场与古地磁、空间地球物理、重力场与固体潮、地热学理论及其应用、地球物理环境与灾害和“油储”项目1992年研究     

环境与工程地球物理的新进展

环境与工程地球物理是地球物理中的一个重要方向,并紧密与社会发展和人们生活各方面相结合,未来将倍受重视．本文在介绍2004年武汉召开的国际环境与工程地球物理学术会议(ICEEG)基础上,阐述了环境与工程地球物理领域的一些新进展和主要发展趋势．并有针对性地介绍了我国环境与工程地球物理现状。     

井间弹性波CT中初至波自动提取转换及后处理优化应用

CT技术在地球物理主要应用中分为电磁波CT和弹性波CT,基于射线追踪理论的弹性波层析成像技术是重要的工程物探方法之一,在工程质量检测、工程勘察等领域得到了广泛的应用。该研究经过实践总结了一整套较为高效的后处理流程,开发了数据预处理软件,使得后处理工作量得到降低,给其他研究人员提供一种处理思路和方法。      

并行计算技术及其在勘探地球物理学中的现状与展望

本文详细阐述了并行计算技术及其在地球物理勘探数据处理中的发展现状和发展趋势,分析了几个代表性的并行算法实例.这些结果表明,在拥有强大的并行机的基础上,基于并行计算开发环境(MPI和PVM等)设计高效的并行算法,通过分配合理的并行粒度、通信开销、负载平衡等执行高效的并行计算,可以有效加快处理速度、降低成本.目前,并行算法在地震数据处理中应用已较为成熟,近年来向更实用的基于PC机群的并行技术发展.然而,在非地震方法中,并行算法应用较少见文献报道,研究尚处于初级研究阶段.在大地电磁的二维和三维正、反演问题上,并行计算技术逐渐得到越来越多关注和重视.随着资源和能源需求的增长,地球物理勘探向深度和广度快速发展,大幅增长的数据量使得高性能并行计算机和高效的并行算法在勘探地球物理学中的发展和应用将占据愈来愈重要的地位.     

地球物理方法对城市活断层的探测与研究

采用综合地球物理方法对长春市活断层进行探测,实践证明,利用联合剖面法、高密度电法、地质雷达、瞬变电磁法、高分辨率地震和重磁方法等,在研究活断层的位置、产状与形态上均具有很好的作用,针对城区干扰因素多环境复杂等不利因素,通过采用新的数据处理方法技术,取得了理想的探测效果,为今后开展活断层的探测与研究提供了借鉴.     

ArcGeophysics 1.0:GIS环境下综合处理、解释地球物理与地质、地球化学、遥感等资料的组件(COM)包与应用实例

地球物理资料综合处理与解释在油气、煤田、矿物勘探\[5\]、水文分析、水文工程与环境评价中有重要应用.然而,目前的(位场)地球物理处理与解释可视化程度低,无法利用其它资料有效的约束、关联分析与综合快速解释.虽然地理信息系统(GIS)是目前综合多种资料,进行空间处理、分析,提供决策支持的强有力工具,但是,GIS是为一般地理问题分析定制的,缺少综合地球物理处理解释的工具.本文给出了解决上述问题的,用组件对象模型(COM)实现的软件包－ArcGeophysics. 在ArcGeophysics中,实现了勘探数据的有效管理,空间统计分析,地球物理（正演、反演）,地球化学与遥感处理、分析、解释与可视化,信息集成与勘探靶区预测等功能.特别需要指出的是：(1) ArcGeophysics 无缝地结合了ArcObject (ArcGIS, ESRI),也就继承了当前国际上占主导地位的GIS软件包中所有的GIS功能;(2) ArcGeophysics是建立在COM基础之上,任何支持COM的应用环境(如MS Office),编程环境(如MS Visual Studio (.Net), Borland Delphi等都可以调用这些功能(相当于通用开发工具包); (3)ArcGeophysics对地球物理资料的处理解释结合了非线性系统、多尺度分析与多维分形理论.本文不仅给出了各向异性奇异性的应用实例,而且还给出了位场在Fourier空间处理分数维导数,以及在余弦变换空间多维分形模型(C-SA).本文应用加拿大Nova Scotia省南半部的地球物理、地球化学、地质与成矿资料进行了试算,得到了理想的结果,文中图２～图５均直接出之ArcGeophysics的输出.     

井间电磁法综述

地面电磁法在实际工作中在很大程度上受到了探测深度和分辨率的限制.为了克服这些缺点,出现了井间电磁法.井间电磁法指的是在两个(或多个)钻孔中分别发射或接收电磁波信号,利用电磁波信号进行成像并探测井间物理性质的地球物理方法.由于发射机和接收机可以分别放置在很深钻孔中,其具有大透距、大探测深度的特点,因而广泛应用于工程环境物探、矿产勘查、石油勘探等中.针对不同的应用,产生了各具特点的一些特殊方法,包括井间无线电波成像、跨孔雷达、井间电磁成像.井间无线电波成像仪目前只测量电场强度数据,工作频率低,一般是单频的电磁波,频率范围通常在1 kHz至10 MHz.由于缺少走时数据修正射线路径,井间无线电波成像主要是进行基于直射线追踪的衰减层析成像.井间无线电波成像既可用于工程与环境地球物理也可用于找矿.跨孔雷达是钻孔雷达的一种探测方式,用高频电磁脉冲探测两个井孔间介电常数和电导率的变化.跨孔雷达层析成像也叫地质雷达CT,既可进行走时成像,还可进行衰减成像.一般来说,地质雷达CT的电磁波工作频率较高,中心频率通常在10 MHz和1 GHz之间,因此在分辨率指标上占有优势,跨孔雷达主要用于工程与环境地球物理.井间电磁成像采用更低的频率,测量复电磁信号,适合油气储集层监测,是一种地球物理前沿技术.经过在多个试验区初步试验表明,井间电磁成像是油藏研究的有效手段,可用于分析剩余油分布,寻找油气富集区,进而达到提高钻探高效井成功率和提高采收率的目的.本文详细介绍对比了这三种方法在理论和实践中的一些特点,并对未来的发展进行了展望.     

Evaluating some factors that affect feasility of using ground penetrating radar for landmine detection

Ground penetrating radar （GPR） is one of the promising technologies that can be used to detect landmines. Many factors may affect the ability of GPR to detect landmines. Among those factors are： 1） the type of landmine material （metallic or plastic）, 2） conditions of the host soil （soil texture and soil moisture）, and 3） the radar frequency utilized. The impact of these factors on the ability of GPR to detect landmines is investigated by studying their effect on the dielectric permittivity contrast between the landmine and the host soil, as well as on the attenuation of the radar waves. The impact of each factor was theoretically reviewed and modeled using the Matlab and Mathcad software packages. Results of the computer modeling were correlated with GPR data acquired for metallic and plastic landmine types. It was found that the ability of GPR to detect landmines depends to a great extent on the landmine type, water content of the host soil, utilized radar frequency, and soil texture. The landmines are much easier to detect than plastic landmines for any soil conditions and any radar frequency. Increasing the soil＇s moisture content, regardless of soil texture, eases the detection of the plastic landmine and worsens the detection of the metallic mines. Increasing the percentage of clay in the soil causes the same effect as the moisture content. However, higher radar frequency delivers better results for landmine detection as long as the percentage of clay and the moisture content in the soil remains low. The results of this study are expected to help in selecting optimum radar antennae and data acquisition parameters depending on the landmine type and environmental conditions.     

Integrating long-offset transient electromagnetics (LOTEM) with seismics in an exploration environment1

The applications of electromagnetics have increased in the past two decades because of an improved understanding of the methods, improved service availability, and the increased focus of exploration in the more complex reservoir characterization issues. For electromagnetic methods surface applications for hydrocarbon Exploration and Production are still a special case, while applications in borehole and airborne research and for engineering and environmental objectives are routine. In the past, electromagnetic techniques, in particular deep transient electromagnetics, made up a completely different discipline in geophysics, although many of the principles are similar to the seismic one. With an understanding of the specific problems related to data processing initially and then acquisition, the inclusion of principles learned from seismics happened almost naturally. Initially, the data processing was very similar to seismic full-waveform processing. The hardware was also changed to include multichannel acquisition systems, and the field procedures became very similar to seismic surveying. As a consequence, the integration and synergism of the interpretation process is becoming almost automatic. The long-offset transient electromagnetic (LOTEM) technique will be summarized from the viewpoint of its similarity to seismics. The complete concept of the method will also be reviewed. An interpretation case history that integrates seismic and LOTEM from a hydrocarbon area in China clearly demonstrates the limitations and benefits of the method.     

地震勘探数据资料处理软件集成化研究现状和发展趋势

现有的大量地震勘探数据资料处理软件界面不统一，而且计算存在大量浪费，限制了新技术在科研和生产中的作用，随着计算机技术在地球物理研究中的发展，为了使现有的计算软件要发挥更大作用，必须进行集成化和并行化处理，中国科学院地质与地球物理研究所已经开发的油储地球物理软件平台等地震勘探资料处理软件，代表这类集成化和并行化软件大规模数据处理的趋势。     

工程VSP与地震CT联合探测方法及其在岩土工程的应用

垂直地震剖面（Vertical Seismic Profile,简称VSP）和层析成像（Computerized Tomography,简称CT）方法,不仅能够使用统一的数学方法描述（如射线理论）,并且在其勘探实践活动中完全可融为一体而成为优化技术组合下的高分辨工程物探方法.特别是在井间地震CT数据采集现场施工中,充分利用VSP和井间CT数据采集方式的兼容性和优化观测系统参数设计,几乎可以不增加野外工作费用,就能够同时获取井间地震CT数据和施测孔的逆向VSP数据体.如井中排列多点激发,地面各接收点构成多偏移距逆向VSP道集,并可组成关于孔中各炮点的变偏移距逆向VSP道集.这种高分辨技术组合在近地表大中型岩土洞室工程测试环境中更易于实现.本文简述了工程VSP与地震CT数据一体化观测系统,介绍了联合速度反演初始模型的建立与成像处理流程,给出VSP和CT联合成像方法应用于三峡大坝工程物探检测中的一个实例简介,最后得出相关结论并提出建议.