《公路隧道半航空瞬变电磁探测技术规程》

ICS07.060

CCSP14

45

广西壮族自治区地方标准

DB45/TXXXX—202X

公路隧道半航空瞬变电磁探测技术规程

CodeforSemi-AirborneTransientElectromagneticmethod

inhighwaytunnels

（征求意见稿）

（本草案完成时间：2023年07月）

202X-XX-XX发布202X-XX-XX实施

广西壮族自治区市场监督管理局  发布

DB45/TXXXX—202X

公路隧道半航空瞬变电磁探测技术规程

1范围

本文件界定了公路隧道半航空瞬变电磁探测技术的术语和定义、符号，确立了公路隧道半航空瞬变

电磁探测技术的基本规定，规定了技术设计、仪器使用与维护、野外数据采集、数据质量评估、数据预

处理、数据处理与解释、报告编写的要求。

本文件适用于广西壮族自治区行政区域内公路隧道地质勘察中采用半航空瞬变电磁探测的工作。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T14499地球物理勘查技术符号

GB/T50585岩土工程勘察安全标准

DZ/T0153物化探工程测量规范

JTG/T3222公路工程物探规程

DZ/T0280可控源音频大地电磁法技术规程

DB45/T2148公路工程物探规范

CH/Z3001无人机航摄安全作业基本要求

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

半航空瞬变电磁法Semi-AirborneTransientElectromagneticMethod

利用接地长导线源或大回线源向地下发射一次脉冲电磁场，利用飞行器挂载接收线圈在一次脉冲电

磁场间歇期间观测地下介质引起的二次感应场，从而探测地下介质电阻率的一种方法。

发射源transmittingsource

数据采集过程中人工可控制的激励场源，用于向大地发送不同基频的瞬变电磁场。

接收线圈receivingloop

数据采集时，接收地下产生的二次感应场信号的传感器，通常为多匝空心线圈。

飞行高度fightaltitude

无人机飞行时的海拔高度(又称绝对飞行高度,)，通常用全球导航卫星系统（GNSS）或气压高

度计获取海拔高度数据。

ℎ𝑈�

飞行速度flightvelocity

1

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无人机的巡航速度（），通过地面站设置。

�𝑈�

偏航距yawdistance

测线实际飞行的航迹偏离设计航线的距离。

归一化感应电动势normalizedinducedelectromotiveforce

将接收线圈测量所得感应电动势进行归一化处理后的数据。常用归一化方式有：电流归一化，单位

为mV/A；电流及接收线圈等效面积归一化，单位为mV/A·m2。

收发距transmitter-receiveroffset

测线与发射源中心在水平投影上的距离。

最优探测区域optimalsurveyarea

适合采集信号的探测区域。

数据能量比datapowerratio

自关断时间开始到某一时间采集的数据与剩余数据的平均值之比。

接地电阻groundresistance

发射电流由电极一端流入大地再经大地流向接地电极另一端时所遇到的电阻。

天电噪声sfericsnoise

由太阳磁暴或赤道附近的雷电作用形成的一种噪声，主要为甚低频电磁波。

运动噪声motionnoise

无人机飞行过程中线圈摆动引起的噪声。

真高height

无人机距离下方障碍物的高度差。

4符号

下列符号适用于本文件。

：发射源长度，单位为米或千米（m，km）；

：目标体埋深，单位为米或千米（m，km）；

𝑈�

：无人机飞行高度，单位为米或千米（m，km）；

�

I：发射电流强度，单位为安培（A）；

ℎ𝑈�

：接地电阻，单位为欧姆·米（Ω·m）；

r：收发距，单位为米或千米（m，km）；

�

：无人机飞行速度，单位为米每秒（m/s）；

：探测数据经数据处理计算得到的视电阻率，单位为欧姆·米（Ω·m）；

�

：真空磁导率，其值为亨利／米（H／m）。

��

−7

�04�×10

2

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5基本规定

公路隧道半航空瞬变电磁探测工作包括探测技术设计、野外工作准备、数据采集、数据质量评估、

数据预处理、数据处理及解释、成果报告编写等。

公路隧道半航空瞬变电磁探测应具备下列条件：

a)探测目标体与围岩有明显的电阻率差异，能引起可分辨的异常；

b)探测目标体有足够的规模；

c)测区内无强烈的电磁干扰，或电磁噪声和人文干扰不产生难以控制的影响，经数据预处理后

能得到有效压制；

d)测区内地形地貌条件适合发射源布设与野外数据采集。

在不明确方法是否合适或附近无类似案例的情况下，宜在开展探测工作前进行方法试验，评估方

法的可行性、有效性，并开展相应的现场试验工作。

测区应根据工作任务，结合地形地貌、通视情况等综合确定，测区边界应规则。

测线应依据探测区域位置、隧道分布范围进行设计，保证所有测线覆盖隧址区。

发射源装置形式可选择接地长导线源或大回线源，本文件仅规定了接地长导线源的相关工作要求，

并推荐在地形复杂区域优先选择接地长导线源；若选用大回线源，建议参考本文件6.4中的相关规定，

在现场开展相关的试验工作，确认可用后再开展探测工作。

半航空瞬变电磁探测使用的仪器设备应达到附录G和设计书规定的技术指标要求。

作业人员应明确与本项工作有关的各项技术要求，熟悉技术设计，了解测区概况，合理安排工作

进度。

数据采集前应进行安全检查、仪器检查和测试。

公路隧道半航空瞬变电磁探测的质量检查和质量评价应符合下列规定：

a)质量检查应包括数据重复性检查和连续性检查；

b)数据质量评价包括GNSS轨迹信息评价、数据连续性评价和数据能量比评价；

c)异常和可疑地段应重点检查；

d)在资料审核时应提交质量检查和质量评价资料。

公路隧道半航空瞬变电磁探测工作应注重安全生产、环境保护。

在广西壮族自治区行政区域内开展半航空瞬变电磁探测工作除应符合本文件的规定外，还应符合

国家和广西现行有关规定。

6探测技术设计

资料收集

编写设计前，应根据工作任务的性质和要求，收集相关的资料，应包括：

a)测区的人文、气象、交通等资料；

b)测区的地形、水系、土壤、植被等资料；

c)测区及邻区的地质、水文、物化探、遥感及测绘等资料。

踏勘

测区应组织现场踏勘，主要踏勘内容如下：

a)了解发射端、接收端选址条件；

b)了解工区地形、水系分布、通视和交通运输等工作条件；

3

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c)测试主要岩矿石的电阻率参数，初步了解探测目标体与围岩的电性参数；

d)了解地质和人文干扰因素的种类、强度及分布等情况，对当地进行噪声调查，并评估噪声水

平；

e)了解测区空域管理的禁飞区和限飞区、无人机作业及保障条件等。

方法试验

6.3.1开展探测技术设计前，应从以下几个方面进行方法可行性分析：

a)分析探测目标体与围岩之间是否存在可分辨的电性差异，探测方法是否具备应用的前提条件；

b)利用滤波、叠加等降噪技术是否能使探测结果满足仪器分辨率要求；

c)探测目标体埋深和预测规模大小是否在现行仪器有效探测范围内，其中探测深度可通过正演

计算进行合理预估。

6.3.2开展探测技术设计前，应从以下几个方面进行方法有效性分析：

a)依据邻区或其他条件类似地区的实际工作效果；

b)依据正演计算或模拟试验结果；

c)根据野外现场方法试验结果。

6.3.3凡属下列情况之一者，应进行现场试验：

a)地区或探测目标体电性特征不明确，未开展过电法类工作；

b)探测地质目标体与围岩之间的电性差异较小，或探测地质目标体的规模相对较小或埋深较大，

不能确定是否可以测出地质目标体异常响应的地区；

c)测区内有电磁干扰的地段；

d)试验剖面应选在地质情况比较清楚、具有典型地电特征的地段，并尽可能使其通过天然露头

或已有地质现象，使技术试验剖面具备代表性，且便于资料对比。

测区设计

6.4.1测区分区

测区设计应遵循下列原则：

a)根据发射源位置、无人机性能等因素可将测区合理分区，分区形状应规则并减少航点数量；

b)隧道长度过长或部分区段弧度较大情况下，应根据不同区域的隧道线位走向的变化情况合理

分区；

c)进行分区测量时，相邻分区应至少重合50m。

6.4.2测线设计

测线设计应按照下列原则执行：

a)测线应以隧道单洞中轴线为中心向左右两端均匀布设，测线走向宜与隧道走向平行；

b)测线间距宜≤10m，测线两端应超出隧道进出口10~20m；

c)根据探测需要可加密或增加其他走向的测线。

发射端设计

6.5.1发射源位置选取

发射源宜平行于测线方向或隧道走向布设,其方位误差宜小于5°。应避开已知的平行断裂构造、矿

体、大规模地表及地下水域、高压线等。发射源位置参考附录A中最优探测区域与发射源位置关系进行

设计。

4

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6.5.2发射源长度

发射源长度和发射电流应根据探测任务和发射装备的功率综合确定，应保证足够的发射磁矩，

确保探测深度。通常取1～3km，地质目标体埋深较深时，应选择较大的，地质目标体埋深较浅

𝑈�

时，应选择较小的。

𝑈�𝑈�

6.5.3发射源布设𝑈�

半航空瞬变电磁发射电极和供电导线布设工作可参考DZ/T0280中场源布设的有关规定执行。发射

源的测量工作应符合DZ/T0153的有关规定。

6.5.4接地电阻测量

发射源布设完毕后，应检查供电导线是否漏电，是否正确连接，接地情况是否良好，应测量接地电

阻是否满足探测需求，测量接地电阻应按照下列原则执行：

a)对单侧电极处，将不同极坑两两相接，或将多个极坑分成两组，采用交流万用表分别测量不

同极坑组合的接地电阻，对接地电阻相对较大的极坑进行处理，重新选择极坑位置或添加导

电溶液（例如，盐水）或增大接地面积等；

b)在满足a)要求下，将发射电极A极与B极以导线相连，再次采用交流万用表测量接地电阻，

并判定是否能够达到预期发射电流；

c)上述步骤如不能达到预期发射电流，应重新选定电极布设位置重复a)、b)步骤，直至满足探

测要求。

接收端设计

6.6.1航线设计应按照6.4.2设计的测线进行规划。航线使用电脑端软件绘制后导入无人机地面站，

或直接在无人机地面站上绘制航线。

6.6.2飞行高度必须综合分析地形数据、无人机续航能力、飞控参数信息、气温气压、天气、作业安

全等各种因素后综合确定。确保安全的条件下，建议飞行高度为真高≤50m。当测区内地面电磁干扰较

多时，可适当抬高飞行高度，也可通过飞行试验确定合理的飞行高度。

6.6.3飞行速度宜控制在5~10m/s，最大不应超过15m/s，应使用地面站设置巡航速度，除无人机起

降外，应避免手动操作。

6.6.4无人机起降点的选取原则如下：

a)起降点宜在地形平坦，海拔较高、交通便利的区域；

b)起降点宜在距离航线起终点较近的区域，一般在隧道进出口或拐弯处。

6.6.5所用导航定位系统静态定位精度（均方差）和动态定位精度均应优于±2m。导航精度以偏航距

来衡量。探测工作中的偏航距应≤5m或≤1/5主测线线距。

工作精度

6.7.1工作精度要求

确定工作精度时遵循下列要求：

a)根据工作地区、工作任务及工作装置的特点，以取得较好的探测成果为原则确定工作精度；

b)根据仪器的技术性能和测区人文干扰情况合理设计,其总精度不能超过现有仪器设备所能达

到的精度；

c)以能够观测与分辨探测对象所产生的最弱异常为原则，使最大误差的绝对值小于有效异常的

三分之一。

5

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6.7.2工作精度分级

公路隧道半航空瞬变电磁法工作的精度以归一化感应电动势或的均方相对误差衡量。弱干扰地区，

工作精度要求达到Ⅰ级标准，强干扰地区工作精度要求达到Ⅱ级标准。工作精度分级见表1。

表1工作精度分级表

均方相对误差/%

级别

有位误差无位误差

I105

II1510

注1：表中无位误差是指检查工作中观测点、设计测点位置相同，由发射场误差、仪器噪声、环境噪声等叠加引起

的误差。

注2：表中有位误差是指重新布发射电极后进行检查工作时由发射端布设测地误差与无位差叠加后的综合误差。

设计书编写

在充分分析测区已有资料、现场踏勘的基础上，结合测区实际情况和工作任务有针对性地编写设计

书。设计书应由设计说明和附图附表组成，具体包括以下内容：

a)目的任务；

b)测区概况，地质、地球物理特征，以往工作情况；

c)方法技术、仪器设备、技术指标；

d)工作部署；

e)数据处理与解释方法；

f)安全生产、组织与管理；

g)提交成果内容及时间。

h)附图，测区设计图，测区地理位置；

i)附表：设计工作量，测线及测区信息。

7仪器设备使用及维护

基本要求

7.1.1仪器及其附属设备等应建立专门档案，并有专人负责管理和维护。

7.1.2仪器及其附属设备存放场所应避免阳光直射，保持通风、干燥、清洁和无腐蚀气体；运送、使

用中应注意防尘、防雨、防潮、防冻、防震、防暴晒等。

7.1.3仪器设备所配的零部件、备件及工具要随仪器妥善保管。

7.1.4仪器设备发生故障要及时检修，检修合格方可使用，检修须由熟悉仪器性能、原理、掌握检修

技能的专门人员负责。

7.1.5仪器设备长时间存放应定期通电检查，有充电电池的仪器，要定期维护。

7.1.6供电电极宜采用导电性能良好的材质，可选用铁板、钢板、铜板、铜丝网、铝板、采用铁或钢

制的金属棒做电极，其规格和数量可根据工区接地条件及供电电流强度选定。一般供电导线应选用内阻

小、绝缘性能好、轻便、强度高的导线，其内阻要求应符合DZ/T0280中场源布设的有关规定。

检查与测试

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7.2.1施工仪器在检测、标定、自检合格后才能使用。

7.2.2同一测区如有使用两台及两台以上仪器进行探测时，应进行一致性检查，相对误差应不大于±

1%。

7.2.3仪器相对误差应按照DB45/T2148中规定的仪器相对误差公式进行计算。

7.2.4每次开工前应对仪器及辅助设备进行检查，并对记录本、安全防护用品等进行检查。

7.2.5漏电检查应符合以下规定：

a)项目开工前及完工后均应对仪器和导线的绝缘性进行系统检查；

b)当发生漏电时，应立即查找漏电原因并进行排除；

c)漏电现象和漏电检查及处理结果应做好记录。

使用与维护

7.3.1仪器应配有专职操作员，野外工作期间严格按仪器使用说明书和操作规程进行使用与维护。

7.3.2野外必须建立仪器检测、维护记录，根据仪器的配置、性能指标以及使用说明，在飞行作业前

后详细记录仪器使用中出现的故障和排除故障的措施。

7.3.3发射机与发电机组的使用与维护应按照DZ/T0280中的有关规定执行。

7.3.4无人机的使用与维护应按照CH/Z3001中的有关规定执行。

8野外数据采集

准备工作

8.1.1电阻率参数测定

为后期更好的开展数据解释，应收集测区及周边主要岩性的电阻率参数，无法收集到的宜对测区的

主要地质体进行电阻率参数测定。测定方法可选用标本、露头测定或小极距测深，以及电测井和井旁测

深等方法。

8.1.2噪声调查

噪声调查应按照以下规定执行：

a)调查测区内噪声主要来源；

b)在发射机不工作的情况下，在测区内均匀选取设计航线数量的1/10~1/5，使用无人机搭载接

收装置进行数据采集，用于背景噪声评估；

c)对实测结果进行频谱分析，了解噪声的频带与分布特征，确定去噪参数和数据叠加策略等抗

噪措施；

d)当工频干扰较严重时，可选取陷波滤波器或梳状滤波器抑制噪声，强干扰条件下应选择避开

干扰严重的时间段采集数据。

8.1.3飞行现场管理

飞行现场的管理关系到人员设备安全以及工作效率，须认真组织，规范操作；现场工作人员应注意

检查安全隐患。飞行现场管理主要包括：

a)开展飞行作业之前，应向有关部门申请临时空域，并按照要求规范作业；

b)设备应集中、整齐摆放，设备周围10m×10m范围设置明显的警戒标志，飞行前的检查和调试

工作需工作人员在警戒范围内进行，非工作人员不得进入；

c)起飞和降落时，无人机周围5m范围内不能有人员活动，应确保起降场地内无非工作人员。

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8.1.4飞行环境

根据掌握的环境数据资料和设备的性能指标，判断环境条件是否适合无人机的飞行，如不适合，应

暂停或取消飞行。环境条件主要包括：

a)海拔高度；

b)地形地貌条件；

c)地面和空中的风向、风速；

d)环境温度；

e)环境湿度；

f)空气含尘量；

g)电磁环境和雷电；

h)起降场地地面尘土情况；

i)气象条件(云高、云量、光照、降雨)。

8.1.5仪器准备

8.1.5.1发射端布设应按6.5的规定执行。

8.1.5.2接收端布设应按6.6的规定执行。

8.1.5.3数据采集前，发射端操作员应检查发射端连线与电极的连通情况，确保电极接地良好；接收

端操作员应确保接收机与发射机的时钟处于同步状态。

8.1.5.4数据采集前，应对接收系统进行检查。检查的主要内容包括：接收机、接收线圈是否工作正

常，导航定位系统工作是否正常，无人机与飞控平台连接是否正常。

8.1.5.5数据采集前，发电机组应进行安全检查和发射测试，具体要求如下：

a)接线处应无水，油箱含油量应充足，电闸应关闭，机组按钮和供电开关应关闭；

b)发射机、发电机组检查无误后，应进行线路连接工作，包括发电机接地、AB极正确连接发电

机、发射机接入GNSS信号；

c)正确启动发射机，缓慢调整发射电压，选择合适的发射模式，检查GNSS信号是否完整，观察

发射电流是否正常；

d)发射测试成功，通知接收端工作人员开展数据采集工作。

数据采集

8.2.1每天开工前，作业人员应充分进行准备工作，明确岗位职责、人员分工，确保协作配合，强调

安全生产。

8.2.2无人机应按照规划的航线进行飞行和数据采集作业，地面作业人员应严格遵守操作规程。

8.2.3当测线飞行作业中，地面操作人员发现动态噪声、测线偏航距、飞行高度等不满足质量要求时，

应及时通知无人机驾驶员停止作业，检查仪器设备，分析原因，并重新飞行。

8.2.4观测时应做好现场工作记录（参照附录D），除按规定记录线号、航速、飞行高度、开始采集

时间、结束采集时间等信息外，还应记录附近可能影响探测结果的地质现象、地形地貌、可能引起噪声

的干扰源等。

8.2.5飞行作业过程中，若发现有意义的局部异常时，为获得详细异常特征，可加密测线进行测量。

8.2.6完成作业后，应及时将采集的数据传入计算机，经检查确认无丢失遗漏数据后，存盘备份，直

至确认所有数据无遗漏并备份成功后方可清除仪器内存储的数据。

8.2.7野外工作过程中，如遇仪器发生故障无法排除时，应立即送修，并做好记录。

数据质量检查

8

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8.3.1重复性检查

8.3.1.1重复性检查以测线为基准，检查测线宜为隧道中心处或附近的测线，有多条检查测线时，宜

在测区内均匀分布。同一发射源对应的测区，检查测线一般不少于该测区测线总数的1%且不少于2条。

8.3.1.2重复性检查应确保检查测线与测线首次飞行时航迹相同，飞行高度相同，发射源位置相同，

发射电流尽可能相同。

8.3.1.3检查测线视电阻率应根据测量测线视电阻率进行归一化处理，以排除接地电阻变化与发射电

流变化的影响。

8.3.1.4检查测线采集数据与原始采集的测线数据均作为原始数据建立档案提交。

8.3.1.5检查测线视电阻率剖面与测量测线视电阻率剖面形态须基本一致。若检查前后视电阻率剖面

形态出现较大差异时，首先应查明原因：

a)计算并对比检查前后数据能量比是否接近，出现较大差异时，检查发射参数并重复检查测线；

b)检查仪器，包括发射机、接收线圈、接收机等，更换仪器并重复检查测线；

c)调查检查前后测区现场电磁环境是否发生较大变化，评估检查前后数据质量；

d)检查测线或原测量测线与相邻测量测线视电阻率分布是否具有连续性，查找出实际存在问题

的测线，重新测量该测线与其相邻测线。

排除以上可能后，对存在异常的测线进行重复测量。

8.3.2连续性检查

8.3.2.1检查相邻测线视电阻率剖面的连续性，将存在突变的测线及其相邻测线加入重复性检查测线。

8.3.2.2检查相邻测区拼接处的视电阻率连续性。

绿色勘查措施

8.4.1工作区垃圾应分类收集处理，有毒有害垃圾要进行回收处理。

8.4.2发射端、接收端的布设应合理避让草地、林地、耕地等，并在发射端布设警戒线。

8.4.3在勘查工作结束后，应及时回收设立的标识牌、警戒线等，并清扫场地。

安全措施

8.5.1发射机、发电机组、接收装置的安全措施应按照DZ/T0280中的有关规定执行。

8.5.2无人机驾驶员应该经过专业培训，并持证上岗。

8.5.3无人机设备的检查、使用、维护应按照岗位分工负责并相互配合，由具备相应资格、有实践经

验的人员承担。

8.5.4野外采集作业前，应制定应急预案，应急预案的制定应符合CH/Z3001中的规定。

9数据质量评价

GNSS轨迹信息评价

9.1.1对采集到的测线数据进行GNSS信息评估，一是测线GNSS信息是否完整，二是实际测线GNSS

信息与设计测线是否吻合。

9.1.2当某条测线GNSS信息不完整时，应重新采集。

9.1.3利用飞行时收录的定位数据绘制航迹，当某条测线GNSS信息完整时，应评估其GNSS信息与设

计测线的吻合度，即计算每架次（测量工作完成时，计算全测区）的平均偏航距，按照6.6.5中的规定

评估测线偏航距，若不满足允许的偏航距要求，应重新采集。

9

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9.1.4当测线GNSS信息均满足完整性和吻合性时，此测线的GNSS信息合格。

9.1.5详细记录每次野外采集的GNSS数据质量，并填入《飞行数据质量评价表》（参照附录E）。

数据连续性评价

9.2.1应针对每条测线的半航空瞬变电磁信号进行连续性分析，若测线的缺测值超过5%，应重新采集。

9.2.2应针对每条测线的姿态数据进行连续性分析，将存在突变的数据剔除。根据数据接收装置上装

配的姿态模块不同，获取到的姿态信息可能不同，依据下列参数进行评价：

a)三轴角速度

b)三轴加速度

c)角度：俯仰角、滚转角、偏航角

d)高程

9.2.3姿态数据的连续性分析需要在数据筛选之前进行，确保数据在采集时间上的连续性。

数据能量比评价

9.3.1针对半航空瞬变电磁数据的特点，选用去除天电噪声、运动噪声等之后的数据，利用数据能量

比对数据质量作逐点评价。数据能量比计算公式如下：

···············································

�(1)

��

1��−��=1�

�

�=��=1��=����

···················································(2)

−3

�=��∙1×10

·························································(3)

��

式中：�=𝛼

——数据能量比；

——取整函数；

�

——为第i个衰减曲线的第j个数据点的电压值；

∙

——为叠加次数，即用于叠加的衰减曲线个数；

���

——为自关断时间开始直到某一时间（推荐为关断后1~2ms）的数据点个数；

�

——为采样率；

�

——为发射参数，发射波形为双极性方波时；

��

——为发射频率；

��=4

——为选择的时间点直到单个衰减曲线结束的数据点个数。

�

9.3.2数据能量比的评估需分别处理每条测线，逐点计算每条测线上每个测点的数据能量比，按照能

�

量比阈值对该测线进行数据质量评价，将满足和不满足质量标准的数据分类存储，并给出整条测线的数

据合格率（QR）。数据合格率计算公式如下：

�······················································(4)

�≥���1

式中：��=�

——为一条测线的总的测点个数；

——为每个测点的数据能量比；

�

——为能量比阈值，推荐值为4~6。

�

9.3.3当某测线的QR值低于10%时，应当重新设计收发参数（如增大发射电流、降低飞行高度、减小

���

10

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收发距等），不符合质量要求的测线应重新采集。若野外观测条件受限，应当改进去噪方法、提高信噪

比，并在数据解释时考虑实际情况。

9.3.4每条测线完成数据能量比评估后填入《飞行数据质量评价表》（参照附录E）。

10数据预处理

数据预处理流程如图1所示。

图1半航空瞬变电磁数据预处理基本流程

天电噪声去除

天电噪声使用−均值滤波器去除，−均值滤波器公式如（6）式所示。

�����𝑖������𝑖�···············································(1)

1�−[��]

��=��+1�

式中：�=�−2[��]�

——取整函数；

——窗宽；

∙

——排序后数据中的第i个数据。

�

��运动噪声去除

运动噪声可采用小波分解、多项式拟合等方法进行去除。

10.2.1小波分解去噪

10.2.1.1选择合适的小波基函数对原始数据进行指定层次的小波分解，得到近似小波系数与细节小波

系数。

10.2.1.2使用阈值函数对包含运动噪声的近似小波系数进行处理，通过校正后的小波系数对数据进行

重构，实现运动噪声去除。

10.2.2多项式拟合去噪

10.2.2.1选取单周期原始数据，利用Haar小波变换识别并剔除有效数据段。

10.2.2.2利用剩余数据选用最小二乘拟合法得到最佳拟合方程表达式，多项式阶数可根据实际需求进

行选择。

10.2.2.3利用最佳拟合方程表达式通过数据重采样获得所有数据点上的运动噪声拟合结果，并从原始

数据中逐点剔除实现去噪。

11

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姿态矫正

通过线圈姿态数据计算旋转矩阵，利用公式对实测数据进行几何校正。其中为实际采集

数据，为姿态矫正后数据。旋转矩阵计算公式如下：

��=𝐴'�

�'

··········(1)

𝑐��𝑐����������𝑐��−𝑐������𝑐������𝑐��+��������

�=𝑐������������������+𝑐��𝑐��𝑐����������−����𝑐��

式中：−��������𝑐��𝑐��𝑐��

——线圈俯仰角；

——线圈偏航角；

�

——线圈摇摆角。

�

�数据叠加

数据叠加时通过对采集到的多个周期的数据按照叠加原理进行叠加，从而对随机噪声有效压制，具

体参数和实现过程应根据发射波形、发射基频、采样频率等参数进行设计。

时窗积分

可根据需求选择不同间距的时窗进行积分，一般采用对数等间距时窗积分，参数设置根据实际采集

参数进行确定，包括开始时间和结束时间以及积分时窗个数。

11数据处理与解释

视电阻率计算

半航空瞬变电磁视电阻率计算按照附录C中的规定进行计算。

数据成像

11.2.1根据11.1中计算的全域视电阻率进行隧道探测区域的三维视电阻率成像。

11.2.2根据隧道线位高度提取不同高程的视电阻率水平切片，初步了解探测区域横向电性分布。

11.2.3根据隧道左右洞中轴线、左右洞旁线的经纬度坐标，提取相应位置的视电阻率纵切片，初步了

解隧道洞身周围纵向的电性分布，并结合水平切片进行综合对比与分析。

11.2.4针对上述视电阻率水平切片和纵切片的分析结果，初步圈定隧道区域内不良地质体的位置及规

模，并绘制隧道左、右洞中轴线处和和隧道设计高程处的地质推断图。

11.2.5探测成果图件数目要求：

a)不同高程的视电阻率水平切片不少于3件，应包含隧道设计高程处水平切片；

b)视电阻率纵切片不少于2件，应包含隧道左、右洞中轴线的视电阻率纵切片；

c)地质推断图不少于3件，应包含隧道左、右洞中轴线和隧道设计高程处的地质推断图；

d)根据需要可对视电阻率异常区、设计施工关心的区域进行视电阻率切片的加密提取。

资料解释

11.3.1资料解释指实测资料成果经数据处理后，结合测区已知其他地质成果，对测区进行的合理地质

推断。要求如下：

a)应关注视电阻率异常区，并对其潜在的不良地质体做出合理的推断和解释；

b)应充分考虑各项人文、地质干扰引起的实测数据改变；

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c)应根据已知资料的增加不断修正、完善解释成果；

d)应充分考虑物探成果的多解性，应多方法、多角度进行综合分析；

e)解释过程中应从定性、定量两个方面进行分析。

11.3.2综合利用已有的地质、地球物理、地球化学、钻井等资料，对各电性层和构造进行标定和确认，

进行综合反演成像和解释。

12报告编写

编写要求

12.1.1报告要实事求是，内容全面，重点突出，论述及推断有据且充分，文字简练，逻辑严密，结论

客观明确。

12.1.2报告附图、附表、附件要规范、合理、美观，文字说明简练、清楚。

12.1.3报告模板参照附录F。

报告主要内容

a)前言

b)地质及地球物理特征

c)飞行设计与野外采集

d)数据质量评述与预处理

e)解释推断

f)结论及建议

g)附图及附表

主要图件

a)实际资料图（工区地理位置、场源位置和观测区域设计、检查测线位置、物性测定点位等）；

b)典型测线的数据预处理图；

c)隧道视电阻率切片图；

d)隧道三维视电阻率图；

e)地质推断图；

f)其它推断的图件。

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附录A

（规范性）

半航空瞬变电磁工作装置与最优探测区域设计

半航空瞬变电磁工作装置包括地面发射单元和空中数据采集单元，如图A.1所示。地面布设导线激

励源向地下发射瞬变电磁场，无人机搭载接收系统在空中接收地下感应电磁场。

图A.1半航空瞬变电磁探测原理示意图

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附录B

（规范性）

最优探测区域设计

最优探测区域应依据地形条件、探测深度、测区大地电阻率、信噪比等因素确定。在确保信噪比前

提下，最优探测区域宜依据（B.1）式进行设计，如图B.1所示。（B.1）式确定了一个椭圆方程，P（x,y）

为椭圆边界处点坐标，与发射源距离最近的测线宜位于椭圆边界处。若地形条件极其复杂，可依据实际

地形条件和观测区域位置布设发射源。

········································(B.1)

22

��

222

��

式中：1100+2�+�+1100+2�=1

——接收点的横坐标，单位为米（m）；

——接收点的纵坐标，单位为米（m）；

�

H——预估目标体埋深，单位为米（m）；

�

——发射源长度，单位为米（m）。

𝑈�

图B.1最优观测区域与发射源位置示意图(O为椭圆中心点)

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附录C

（规范性）

单辐射场源半航空瞬变电磁探测法视电阻率计算公式

磁感应强度是关于电阻率的单调函数，和是关于电阻率

的双值函数。采用泰勒展开的办法，将磁感应强度的积分表达式展成级数形式，取其线性主部，建立起

��(�)(�=�,�)��(�)𝐴�(�)⁄��(�=�,�,�)

迭代关系的单辐射场源半航空瞬变电磁全域视电阻率定义式。

图C.1均匀半空间模型单辐射场源地空瞬变电磁法坐标系俯视图

将磁感应强度的和分量记为是,其中表示测点在空中的位置坐标参

数。用电阻率覆盖范围�内的一�个中间值作�为�初�,�值,�(�。=在�,�)的邻域内�对进行泰

00

勒展开：�������,�,�(�=�,�)

''0

��2

0'00��,�,�0

�������

��,�,�=��,�,�+��,�,��−�+······················�··−···�········+···⋯·······

''02!(C.1)

���

��,�,�0

��

假设的邻域+很小，�!在�−�的邻域+内�保(�留)(（�A=.1�）,�)式的前两项，即线性主部，有

00

����···················(C.2)

0'00

对（A.2）式进行�变�换�,�，,�可得≈����,�,�+����,�,��−��(�=�,�)

0···································(C.3)

���

��,�,�−��,�,�0

'0�

将其写成迭代的形式�=����,�,�+�(�=�,�)

·······································(C.4)

(�+1)��

���

其中�≈∆�+�(�=0,1,2,…)

�−1····································(C.5)

���

���,�,�−��,�,�

�'�−1

∆�=����,�,�(�=�,�)

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终止迭代条件为

�−1······································(C.6)

���,�,�−����,�,�

'�−1

其中，是给定的迭代终止误差限��，��,�,�<�(�=是�测,�)得的磁感应强度或分量，

�是电阻率的半空�间��模,�型,�计(�算=结�果,�)，即全域视电阻率。��

��

���该�迭,�,代�算(�法=的�,流�)程图见图A�.2�

图C.2单辐射场源地空瞬变电磁法磁感应强度x和z分量全域视电阻率定义方法流程图

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附录D

（资料性）

半航空瞬变电磁探测数据记录(模板)

项目名称日期天气

海拔(m)飞行高度(m)航速(m/s)

原始数据数据能量

飞行测线起始时间转弯1转弯2结束时间GNSS检查数据检查发射电流备注

文件夹比评估

注：根据模板填写表格，可根据实际情况增加行数

记录员：操作员：

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附录E

（资料性）

飞行数据质量评价

野外采集数据飞行质量评价过程详见下表。

飞行数据质量评价表

GNSS信息数据完整目测姿态原因简单QC结果重飞（是/GNSS数据完整目测姿态结论

测线备注

(P/F)(P/F)(P/F)备注(P/F)否）(P/F)(P/F)(P/F)(P/F)

注3：根据模板填写表格，可根据实际情况增加行数

注4：P为合格，F为不合格

记录员：操作员：

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附录F

（规范性）

成果报告编写要求

半航空瞬变电磁探测成果报告的内容框架包括前言、地质及地球物理特征、飞行设计与野外采集、

数据质量评述及预处理、解释推断、结论及建议、附图及附表。成果报告内容可视情况进行增加，应内

容详实、重点突出、格式规范。

F.1前言

F.1.1工作目的与任务

简述任务来源及任务书编号，本次物探测量工作所要达到的地质目的，以及批复下达的工作量。

F.1.2测区概况

测区概况主要包括以下内容：

a)位置交通情况：包括坐标范围，行政区划及交通情况；

b)自然地理情况：包括地形地貌、山川河流、土壤植被及气候特点；

c)已知地质资料水文、区域工程地质

F.1.3任务完成情况及主要成果

简述本次工作的起止时间、完成的实物工作量及检查验收情况，取得的主要地质成果及存在问题。

F.1.4工作参考资料及依据

列举本次工作主要参考的规范及规定文件。

F.2地质及地球物理特征

F.2.1以往地质及物探工作

简述以往开展过的地质及物探工作简况，结合其工作成果和存在问题做出简要评价，同时阐明本次

工作的意义。

F.2.2地质特征

地质特征主要包括以下内容：

a)区域水文地质特征：简述区域内地表水、地下水分布特征及规律；

b)区域地质特征：重点叙述与目标任务有关的地形地貌、地层、构造、岩浆作用、变质作用等。

F.2.3地球物理特征

在隧址区内，根据以往及本次工作取得的物性参数，对物性特征进行统计计算与分析，对地球物理

前提进行分析。根据本次物探测量取得的成果，简要介绍工作区异常分布特征。

F.3飞行设计与野外采集

F.3.1飞行设计

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飞行设计包含航区规划、航线设计、飞行高度及飞行速度的确定，以及发射和接收端布设与仪器参

数的设计。

F.3.2野外采集工作

野外采集包括以下内容：

a)仪器：观测所用仪器、仪器技术参数指标、仪器检查调节与性能试验等；

b)试验过程分析及工作参数选择分析；

c)野外观测方法、质量检查、质量评价等。

F.3.3物性测定

物性标本的采集、测定及质量检查、物性参数的统计等，若条件不允许可不增加此部分。

F.3.4资料处理及质量体系和绿色勘查运行

资料处理与质量体系运行包括以下内容：

a)资料整理：原始资料的检查验收及处理、资料整理方法；

b)数据质量评价：野外采集过程中原始数据质量的表格及内容；

c)图件与表册的编绘：制图精度、编制方法、主要图件和表册；

d)绿色勘查：项目实施过程中绿色勘查措施执行情况。

F.4数据质量评述及预处理

F.4.1数据质量评述

对观测到的数据进行质量评价，参照第9章中的规定进行质量评述，包括GNSS轨迹信息评价、数据

连续性评价、数据能量比评价。

F.4.2数据预处理

参照第10章的有关规定执行，对采集到的数据进行天电噪声、运动噪声的去除，而后将去噪后的数

据进行叠加和时窗积分，使得预处理后的数据可以满足数据解释、成像、反演等要求。

F.4.3图件与表册的编绘

制图精度、编制方法、主要图件和表册，数据处理中涉及的原始数据、飞行数据质量评价表、视电

阻率水平切片图、视电阻率纵切片、地质推断图等的编绘。

F.5解释推断

F.5.1异常的识别与分类

异常的识别、异常下限的确定，异常范围圈定，异常分类、异常编号以及异常特征描述。当测区背

景值变化较大时，可分区确定异常下限。

F.5.2异常的解释推断

异常的解释推断是物探工作的重要环节，要在充分研究已有地物化成果的基础上进行。

所有圈定的异常均要进行定性解释，对具有重要地质意义、存在隧道设计和施工风险的异常和所有

推断的异常要进行定量反演并求取异常源埋深、形态、延伸等要素。

异常解释推断要严谨、深入，对于和本次工作的目的任务紧密相关的部分要详细论述。

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F.6结论及建议

F.6.1结论

对本次工作所要解决的地质任务提出地质结论并进行评价，说明本次工作的成效。

F.6.2建议

结合探测结果，提出对公路隧道详勘设计、施工设计的意见和建议，以及下步地质工作、物化探工

作和异常工程查证的建议。

F.6.3问题

说明本次工作中存在的问题与不足。

F.7附图及附表

成果报告附图应包括际材料图（观测区域设计位置、检查测线位置、场源位置、物性测定点位等）、

典型测线的数据预处理图、隧道视电阻率切片（图件要求按照12.2.5的规定执行）、隧道三维视电阻率

图、地质推断图等。附表为成果中应包含的各类表格。

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附录G