GEOFYSIKSAMARBEJDET

Institut for GeoscienceAarhus Universitet

Vejledning og kravspecifikation for MEP-målinger, data-processering og tolkning

Version 2.0Oktober 2015

GEOFYSIKSAMARBEJDET

REVIDERINGSHISTORIK (1)

MÅLEUDSTYR (2) Opbygning af måleudstyr (2.1)......................................................... 3Observerede fejl ved måleudstyr (2.2) .............................................. 4Tjek af måleudstyr (2.3) .................................................................. 4Opsummering (2.4)......................................................................... 6

MÅLEPROCEDURE (3) Måleopstilling og positionering (3.1) ................................................. 7Målekonfiguration og datatæthed (3.2)............................................. 9Målecyklus (3.3)............................................................................ 11Feltnotater (3.4) ........................................................................... 12Opsummering (3.5)....................................................................... 13

DATABEHANDLING OG DOKUMENTATION (4) Processering (4.1)......................................................................... 14

Tolkningsmetodikker (4.2) ............................................................. 14Rapportering (4.3) ........................................................................ 16

REFERENCER (5)

GEOFYSIKSAMARBEJDET

1 REVIDERINGSHISTORIK MAJ 2004

Som følge af et nærmere studie afMEP-protokollerne, er ordlyden iafsnit 3.2‚ Målekonfiguration og data-tæthed ændret . Den v ig t igs teændring er, at der ikke anvendes gra-dient-array-protokoller for 1-kanalsMEP-udstyr. Afsnit 3.2 er yderligeresuppleret med plot af datafordelingenfor de anbefalede MEP-protokoller, ogder er foretaget sproglige præciserin-ger.

FEBRUAR 2008Afsnit 4‚ Databehandling og Doku-mentation har gennemgået en revi-sion, så kravspecifikationerne mat-cher de i dag anvendte processerings-og tolkningsprogrammer. Vigtigeændringer er, at MEP-processering nusom standard udføres i Aarhus Work-bench samt, at der som standardudføres både 2D- og 1D-tolkninger.

OKTOBER 2015Der er foretaget en gennemgang afvejledningen i sin helhed og opdate-ringer/rettelser er foretaget, hvor dethar været nødvendigt.

De primære opdateringer er følgende:

• Omstruktureringer af underafsnit i kapitel 3 og en bedre forklaring af målecyklussen i afsnit 3.3.

• 2D-tolkning kan nu foretages med Aarhus Workbench’s interne 2D-inversionskode (AarhusInv). Det er således ikke længere nødvendig at have en særskilt licens til tolk-ningsprogrammet RES2DINV.

• Der beregnes Depth of investiga-tion (DOI) estimater for 1D-LCI tolkninger.

• En 1D-LCI tolkning af en MEP-pro-file skal foretages i én samlet sek-tion (dette sker helt automatisk i Aarhus Workbench)

• En såkaldt Sharp modelopsætning kan anvendes som supplement til 1D-LCI mangelags- og fålags tolk-ninger.

• Der anvendes i dag flere forskel-lige MEP-instrumenter og kombi-nationer af relæbokse og sender/modtagere, GFS ligger derfor ikke længere inde med måleprotokolfi-ler til alle instrumentkombinatio-ner.

21. Revideringshistorik

GEOFYSIKSAMARBEJDET

2 MÅLEUDSTYR Multielektrodering (MEP) går interna-

tionalt oftest under betegnelsen Elec-trical resistivity tomography (ERT).

I Danmark er der ved MEP-målingertraditionelt anvendt måleudstyr bestå-ende af et mangelederkabel, en relæ-boks og et måleinstrument.

Det anvendte måleudstyr i danmarker fortrinsvis af fabrikatet ABEM.Typen er SAS1000, SAS4000, Terra-meter LS og re læboks ES464,ES1064. Disse instrumenter fungererefter de samme principper til resistivi-tetsmålingerne, men med de nyereinstrumenter er det også muligt atindsamle Induced polarization data

(IP-data). Nærværende vejledning erudarbejdet på baggrund af virknings-måder og observerede problemer vedde normalt anvendte MEP-instrumen-ter i Danmark. De beskrevne testpro-cedurer er baseret på de muligheder,som er integreret i måleudstyrene.

Foretages der målinger med andretyper måleudstyr, skal man anvendeen test- og kvalitetssikringsprocedure,som tilsvarer kravene defineret i nær-værende vejledning. Anvendes derinstrumenter, hvor dette ikke ermuligt, skal det tydeliggøres over forkunden ved tilbudsgivningen og underafrapporteringen.

2.1 OPBYGNING AF MÅLEUDSTYR Et ABEM måleudstyr til udførelse af

MEP-målinger er baseret på følgendeelementer:

• Spydelektrode af rustfrit stål• Jumpere som forbinder spydelek-

trode med kabeludtag• Mangelederkabler

• Adaptere til at forbinde to mange-lederkabler

• Relæboks• Måleinstrument • Evt. 12 V ekstern strømforsyning

(bilakkumulator).

D i sse ins t rumenter e r v i s t påFigur 2.1.

Figur 2.1 Foto af SAS1000/SAS4000, multilederkabler, relæboks mv.

32. Måleudstyr

GEOFYSIKSAMARBEJDET

2.2 OBSERVEREDE FEJL VED MÅLE-UDSTYR Ved anvendelse af geofysisk måleud-

styr vil der til tider opstå instrumen-telle fejl. I dette afsnit skitseres enrække observerede fejl knyttet tilABEM’s udstyr. De beskrevne fejl vilblive fundet, når man følger procedu-ren beskrevet i afsnittet “Tjek afmåleudstyr” på side 4.

RELÆEREt eller flere relæer i omskifterboksenkan være defekte. Denne fejl betyder,at målekonfigurationer, som inddrageret sådant relæ, ikke kan opnå kon-takt, eller at relæet permanent er til-sluttet. Dette forårsager, at et ekstraudtag / spydelektrode vil være aktivtunder alle målekonfigurationer. Hvisrelæet ikke kan slås til, vil potentiale-målinger, som er baseret på det aktu-elle relæ, give urealistiske data, mensdet ikke vil være muligt at udsendestrøm ved brug af relæet.

En relæfejl kan have periodisk karak-ter. Dvs. relæet kan i perioder haveproblemer med at slå til og fra. Dettebetyder, at relæfejlen er sværere atfastlægge.

MANGELEDERKABELI mangelederkablet kan der væreingen eller dårlig forbindelse til ét ellerflere kabeludtag. Det kommer tiludtryk ved manglende data eller enforringelse af datakvaliteten.

I mangelederkablet kan der værelækage eller direkte kortslutning mel-lem to eller flere ledere. Dette øde-lægger data, da et ekstra elektrode-spyd bliver involveret i målingerne.

STIKStikkene på mangelederkablet, adap-terstykker og instrumentet kan væretilsmudsede og irrede eller genereltslidte. Det giver store overgangsmod-stande og dermed en forringelse afdatakvaliteten.

STRØMGENERATORStrømgeneratoren i måleinstrumen-tet kan være ustabil. Derved udsen-des der en anden strøm end denstrømværdi, der tilknyttes datasættet.Dette bevirker, at data er forskudt iniveau.

2.3 TJEK AF MÅLEUDSTYR Tjekproceduren af måleudstyret

omfatter:

• Tjek af måleinstrument• Tjek af relæboks• Tjek af kabler• Tjek af adapterstik

TEST AF MÅLEINSTRUMENT Det tjekkes, at måleinstrumentetmåler korrekt spændingsfald (mod-stand) ved måling over kendte stan-dardmodstande jf. vejledning beskre-vet i instruktionsmanualen /1/.

Til denne test anvendes en testboks,som følger med ved erhvervelse af

instrumentet. Der måles for hverkanal (SAS4000) over følgende mod-stande: 1 Ω, 15 Ω og 15 kΩ. Modstan-den af standardmodstands- kompo-nenter kan antages at være fastlagtmed en usikkerhed på 1%, hvorformåleinstrumentet også skal kunneproducere disse modstandsværdierinden for 1%.

Det testes, at instrumentet viser fejl(error 1), hvis intet er tilsluttet instru-mentets terminaler. Viser instrumen-tet ikke en fejl ved denne test, skaldet straks sendes til service hos pro-ducenten. Denne test varer 10 min ogforetages mindst en gang om måne-den.

42. Måleudstyr

GEOFYSIKSAMARBEJDET

RELÆER I OMSKIFTERBOKSOmskifterboksen testes med det dertilindrettede program i instrumentet.Testen foregår ved først at teste, atalle relæer i omskifterboksen kan nul-stilles (slås fra). Dernæst tjekkeshvert enkelt relæ. Denne test har envarighed af ca 45 min jf. /1/. Dergenereres en fil "\test\relay.log", somdokumenterer resultatet af testen.Testen foretages mindst en gang omugen.

LÆKAGE OG KORTSLUTNINGER I KABLER OG STIKKablerne kontrolleres for kortslutningog lækage mellem lederne. Til dennetest findes der testsoftware, som kaneksekveres i instrumentet jf. /1/.Testen foretages med ét kabel adgangen, således at samtlige lederekontrolleres. Desuden testes adapter-stikkene ved at forbinde to kablermed adapterstik. Testen har en varig-hed af 5 min per kabel. Der genereresen fil "\test\cable.log", som dokumen-terer resultatet af testen. Testen fore-tages mindst en gang om ugen.

GENNEMGANG I KABLER OG STIKKablerne kontrolleres for gennem-gang. Til denne test findes der enmåleprotokol, hvorved samtlige 32ledere gennemmåles. For hver leder ikablet bestemmes en modstand, somfor et standardkabel skal ligge i inter-vallet 20-30 ohm. Enkelte par aflederne (f.eks. lederne nummer 29-32) kan være forbundet parallelt.Disse ledere skal udvise den halvemodstand jf. /1/. Hvis der anvendesandre kabeltyper, skal det anføres, ihvilket interval gennemgangsmod-standen skal være.

Den enkelte spydelektrode er forbun-det med en leder i multilederkablet,som skitseret ved nedenståendeFigur 2.1. Som det fremgår, vil en testfor gennemgang i kablet også væreen test af, at der er forbindelse ud tilselve udtaget, da den gennemgåendeleder er ført helt frem til udtaget.Testen udføres for hvert kabel og vilhave en varighed af 5-6 minutter perkabel. Desuden testes adapterne vedat forbinde to kabler på én gang. Forhvert kabel generes en fil, som doku-menterer resultatet. Testen foretagesmindst en gang om ugen.

Figur 2.1 Foto med illustration af et kabeludtag, og af hvordan en leder i mange-lederkablet principielt er forbundet. (grønne streger).

52. Måleudstyr

GEOFYSIKSAMARBEJDET

2.4 OPSUMMERING En opsummering af proceduren ved

instrumenttjek er vist i Tabel 2.1

Enhed Beskrivelse HyppighedMåleinstrument Tjek mod standardmod-

stande på 15 kΩ, 1 Ω og 15 Ω. Max. afvigelse 1%.

1 gang om måneden

Relæer Relætest. 1 gang om ugen.Lækage og kortslutnin-ger i kabler og stik

Lækage og kort-slutningstest.

1 gang om ugen

Gennemgang i kabler og stik

Modstanden af hver enkelt leder måles

1 gang om ugen

Tabel 2.1 Tjek af de enkelte udstyrsdele og hyppigheden for udførelse af testene. Har udstyret ikke været anvendt i en periode, skal udstyret tjekkes, inden feltarbejdet påbe-gyndes.

62. Måleudstyr

GEOFYSIKSAMARBEJDET

3 MÅLEPROCEDURE I forbindelse med måleproceduren er

der mulighed for at anvende forskel-lige strategier, hvilket vil afspejle sig ikvaliteten af de indsamlede data.

I dette afsnit beskrives disse pro-blemstillinger, og der opstilles ret-ningslinier for måleproceduren.Måle-opstilling og positionering

3.1 MÅLEOPSTILLING OG POSI-TIONERING MÅLEOPSTILLING

Ved opstilling af måleudstyret skal deranvendes en feltprocedure, som sik-rer, at kablerne er udlagt i korrektudlægsretning, at adapterstikkenevender korrekt, og at kablerne er til-sluttet de korrekte udtag i relæbok-sen.

Er et adapterstik vendt forkert, vil detunder spydelektrodetesten vise sigsom manglende forbindelse til et heltkabel. Er et af kablerne vendt forkert,vil en del af målingerne have negativtfortegn, hvilket instrumentet skal ind-stilles til at give advarsel for. Er man-gelederkablerne tilsluttet de forkerteudtag i relæboksen, vil instrumentetikke vise en fejlmelding.

De anvendte kabler skal identificeres.Er der anvendt de samme kabler forhele kortlægningen, identificeres kab-lerne en gang for alle. Er der udskiftetkabler under kortlægningen, skalsammenhængen mellem profiler oganvendte kabler fremgå.

SPYDELEKTRODEKONTAKTVed en spydelektrodetest bliver detfor hver spydelektrode testet, om deter muligt at udsende strøm. Hvisovergangsmodstanden me l lemspydelektroden og jorden er for høj,vil instrumentet melde fejl på denpågældende spyde lek t rode .Spydelektroden tilses. Den kan tryk-kes dybere i jorden, tilføres en salthol-dig væske, og der kan suppleres medflere spyd på samme position for atopnå en bedre spydelektrodekontakt.

Der skal altid udføres spydelektrode-test ved første opstilling på et nyt pro-

fil, og når dagens målinger påbegyn-des. Hvis det er tørt, eller der påanden måde er problemer med atopnå god spydelektrodekontakt, skalder foretages elektrodetest for hveropstilling langs profilet. Anvendestynde spydelektroder (<10 mm i dia-meter), vil overgangsmodstanden itørre sedimenter blive for høj.

Helt generelt bør man ikke foretagegeoelektriske målinger, hvis jorden erfor tør til, at der let kan opnås til-strækkelig spydelektrodekontakt. Erdet afgørende, at målingerne gen-nemføres, mens jorden er udtørret,bør man vande spydelektroderne meden sa l tvandsop løsn ing og ev t .anvende flere spydelektroder for hvertudtag.

POSITIONERINGDet er afgørende, at kablerne liggerudstrakt, således at målegeometrienmed den forudsatte spydelektrode-enhedsafstand er korrekt.

For at sikre, at kablerne ikke harændret længde i forhold til den nomi-nelle enhedsafstand, skal hvert kabelopmåles en gang om året. Foretagesder en reparation af et kabel, skalkabellængden opmåles. Den samledeafstand fra første til sidste elektrode-udtag må ikke afvige mere end 1%fra den nominelle længde.

Måles der i opstillinger, hvor enheds-afstanden mellem spydelektroderneer mindre end enhedsafstanden påkablet, fastlægges positionen for hverenkelt spydelektrode ved opmålingmed målebånd.

73. Måleprocedure

GEOFYSIKSAMARBEJDET

Positioneringen skal foretages på bag-grund af kortværk og GPS. Der skalsom minimum udtages koordinater iprofilets endepunkter, ved knækpunk-ter på profilet og for hver kabel-længde.

Ofte anvendes mangelederkablet sommålebånd, idet kabeludtagene er pla-ceret med en fast afstand f.eks. 5 m.Det er v igt igt , at kab let l iggerudstrakt, og at spydelektroderne erplaceret ud for udtagene, således atden antagne geometri overholdes.

TOPOGRAFIDet er muligt at måle over stærktvarierende terræn. I sådanne tilfældebør profilet orienteres således, atopmålingen tilnærmelsesvis forløberpå tværs af terrænhældningen.

KNÆK PÅ PROFILLINIERHvis profillinien ikke er en ret linie, vilgeometr ien / afstanden mel lemspydelektroderne blive mindre, endman antager under tolkningen afdata. Derfor må et profilknæk ikkeoverstige 20 grader. Er der tale omflere knæk på profilet, må "det sam-lede knæk" set i forhold til udstræk-ningen af målekonfigurationerne ikkeoverstige 20 grader. Er man nødt til atforetage knæk på profilet med mereend 20 grader, vil man under datapro-cesseringen skulle fjerne datapunkter,som er baseret på målekonfiguratio-ner hen over knækket. Ved et knækpå over 20 grader kan man evt. laveet nyt profil.

DYREHEGN, RØRFØRINGER, VEJE OG GRØFTERDer bør ikke måles langs f.eks. vildt-hegn, da den udsendte strøm vilkunne skyde "genvej" i hegnet ogderfor give anledning til for lave måltemodstande. Dette gælder også ned-gravede rørføringer og kabler med

ledende isoleringskappe. Derfor skalmåleopstillingen placeres mindst 10-15 m fra sådanne installationer.

Foretages der målinger for tæt pågrøfter og veje, vil målingerne påvir-kes. Afstanden til veje skal væremindst 5 gange bredden af vejen /grøften. Er der tale om f.eks. en min-dre skovvej, vil man kunne måle tæt-tere på vejen. Grøfter, dyrehegn, vejemv. kan krydses, uden det vil påvirkedata. Afstanden til dyrehegn, rørførin-ger, veje og grøfter noteres underfeltarbejdet.

OVERSTYRING AF INSTRUMENTEr man for tæt på transformatorereller højspændingsledninger, kankraftige jordstrømme overstyre måle-instrumentet og/eller påføre datameget støj.

En overstyring kan give bias (en for-skydning) af måledata, som ikke kanklarlægges ved en inspektion af data.Måleinstrumentet er designet således,at den enkelte måling er inddelt iintervaller af 5 millisekunder. Sker deren overstyring inden for et interval, vilinstrumentet stoppe og angive fejl.Det er dog muligt, at der slipper bias-signaler igennem, uden at instrumen-tet registrerer en overstyring. Derforskal afstanden være mindst 50 m, nårder udføres målinger parallelt med enhøjspænding. Er modstanden i jordenmeget lav, vil dette kræve en størresikkerhedsafstand.

Ønsker man at krydse eller måle tætpå kabelføringer, skal profilet placeresnærmest vinkelret på kabelføringen.På denne måde minimeres påvirknin-gen fra de strømme, der måtte indu-ceres i jo rden . A fs tanden t i lhøjspændingsledninger noteres underfeltarbejdet, og man skal være megetopmærksom på en eventuel støj-påvirkning under dataprocesseringen.

83. Måleprocedure

GEOFYSIKSAMARBEJDET

3.2 MÅLEKONFIGURATION OG DATATÆTHED Tætheden af datapunkterne langs et

profil og målekonfigurationer er fast-lagt ved måleprotokoller, som er defi-neret inden målekampagnen. Deanvendte målekonfigurationer ogdatatætheden har betydning for, hvordetaljeret modstandsvariationernekan beskrives.

MÅLEKONFIGURATIONERFør i tiden blev Wenner målekonfigu-rationer med a-afstande fra 5 til 120m anvendt ved MEP-målinger. I daganvendes næsten udelukkende multi-kanals MEP-instrumenter, og derforanbefales det at anvende gradient-array-konfigurationer, da disse proto-koller udnytter multi-kanalinstrumen-terne langt bedre, og der opnås enstørre lateral datatæthed end vedbrug af Wenner-protokoller.

Nogle rådgivere har også anvendt/anvender en kombinat ion af toomskifterbokse, hvorved der for hvertsæt strømelektroder kan måles fleresamtidige sæt af potentialemålinger.Ved denne målestrategi er der typiskanvendt målekonfigurationer, som eren kombination af Wenner og Schlum-berger opstillinger. Disse målinger erforetaget på baggrund af protokollerudarbejdet af den enkelte rådgiver.

DATATÆTHEDDet er afgørende, at der måles meden tilstrækkelig høj datatæthed langsprofilet. Modelstudier har vist, at derfindes et niveau hvor en øget data-tæthed/datamængde, ikke medføreren bedre opløsning af modstandsfor-holdene /5/. Det vil dog aldrig væreen ulempe at måle ekstra mangedatapunkter.

For at opnå en optimal opløsning afmodstandsforholdene måles de korteelektrodeafstande tættere end delange konfigurationer.

WENNER-KONFIGURATIONMålinger foretaget med Wenner_L ogWenner_S protokollerne indeholderrelativt få datapunkter i forhold til atopnå den optimale datatæthed ogdermed opløsning af modstandsvaria-tionerne, ref /4/ og /5/.

Ønsker man at foretage målinger medWenner-konfiguration, anbefales deta t anvende må lepro toko l l e rneWenner_S og Wenner_XL. Disse pro-tokoller er standardprotokoller, somfølger med instrumentsoftwaren. Pro-tokollerne kan også downloades fraGeofysikSamarbejdets hjemmesidewww.gfs.au.dk.

Wenner protokol, 1-kanals udstyr:

• Wenner_S (50 punkter pr. kabel)• Wenner_XL (113 punkter pr.

kabel)

I Figur 3.1 a ses datafordelingen for et 600 m udlæg (400 m + 2 x roll-a-long) målt med Wenner_S og Wenner_XL protokollerne.

GRADIENTKONFIGURATIONDer er forskel på målekonfiguratio-nerne, når det gælder robusthed overfor støj og evnen til at opløse de geo-logiske lag. Wenner-målekonfiguratio-nen er meget robust over for støj,men er ikke de bedste, når det gælderkortlægning af jordens modstandsva-riationer.

Den seneste udvikling mht. målekon-figurationer er gradient-arrays /4/, /5/Denne konfigurationstype er udviklettil multikanals-udstyr, idet det udnyt-tes, at man kan måle potentialer overflere elektrode-sæt samtidig. Der ind-samles derfor, på den samme tid,langt flere data med gradient-array-protokollerne end med Wenner proto-kollerne. På denne baggrund anbefa-les det, at MEP-målinger udføres medmultikanalsudstyr, med anvendelse afgradient-konfigurationer.

93. Måleprocedure

GEOFYSIKSAMARBEJDET

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600

0

10

20

30

40

50

60

70

80

n−data total: 771n−data pr. 100 m: 163

a)

Wenner−S−XL, 1−kanal

Pse

udod

ybde

[m]

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600

0

10

20

30

40

50

60

70

80

n−data total: 1650n−data pr. 100 m: 354

b)

Gradient, 3−kanal

Pse

udod

ybde

[m]

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600

0

10

20

30

40

50

60

70

80

n−data total: 1896n−data pr. 100 m: 408

c)

Gradient, 4−kanal

Profilkoordinat [m]

Pse

udod

ybde

[m]

Figur 3.1 Datafordelingen for MEP-målinger. Datapunkterneer afsat ved konfigurationernes laterale- og vertikale fokuspunkt. Udlæggene er 600 m (400 + 2 x 100 m roll-a-long) og elektrodeafstanden er 5 m. Angivelsen "n-data pr. 100 m" er for midterdelen, hvor man har ful datadækning. a) Wenner_S og Wenner_XL protokollerne. b) Gradient-array protokoller for 3-kanals udstyr. c) Gra-dient-array protokoller for 4-kanals udstyr.

103. Måleprocedure

GEOFYSIKSAMARBEJDET

Gradient-array-protokollerne er føl-gende:

3-kanals udstyr:

• Grad3S6 (3x40 punkter pr. kabel)• Grad3L6 (3x78 punkter pr. kabel)

4-kanals udstyr:

• Grad4S8 (4x40 punkter pr. kabel)• Grad4L8 (4x62 punkter pr. kabel)

I Figur 3.1 b og c ses datafordelingen for et 600 m udlæg (400 m + 2 x roll-a-long) målt med gradient-array-pro-tokollerne til hhv. et 3-kanals og 4-kanals MEP-udstyr.

3.3 MÅLECYKLUS Figur 3.1 viser en typisk målecyklus

for DC-mål inger. Øverste p lot iFigur 3.1. viser senderstrømmen,mens nederste plot viser det resulte-rende potentiale i jorden. I én måle-cyklus anvendes en positiv, en dobbeltnegativ og en positiv senderpuls, ogder foretages fire potentialemålinger(Ti, 2Ti, Ti, Figur 3.1). Ved at midledisse fire målinger udkompenseresevt. 0-offset og liniær drift i målin-gerne. Indsamles der IP-data sam-men med DC-dataene, anvendes enmålecyklus men en alternerende plus/minus-puls.

INTERGRATION TIMEBredden af målevinduet (IntegrationTime, Figur 3.1) skal minimum være300 ms. For at udkompensere forstyr-relser fra 50 Hz strømnettet skal Inte-gration Time være et multiplum af100 ms.

TIME DELAYPå grund af IP-effekter (induceretpolarisation) i primært lerholdigeaflejringer er det vigtigt, at der ikkemåles umiddelbart efter, at strømmentændes. Derfor skal der være enDelay time (se Figur 3.1) på minium200 ms inden målevinduet åbnes (T1Figur 3.1) og et tilsvarende Delay førnæste senderpuls.

I områder med store IP-effekter kandet være nødvendigt at anvende enlængere Delay Time. IP-efekten kanundersøges ved over en bestemtmålekonfiguration at variere DelayTime fra f.eks 100 ms til 1000 msmed en Integration Time på 200 ms.Når måleværdierne er konstante, erTime Delay tilstrækkelig stor. I valg afTime Delay skal der dog tages højdefor eventuelle variationer i IP-signaleti kortlægningsområdet.

GENTAGNE MÅLINGERFor hver konfiguration stakkes datafra minimum to målecyklusser. Afvi-gelsen mellem data fra de to målecyk-lusser beregnes i instrumentet og lig-ger normalt under 1%. Er afvigelsenover 1%, skyldes det typisk dårligelektrodekontakt, baggrundsstøj ellerinstrumentfejl. Dårlig elektrodekon-takt kan, som tidligere beskrevet,reduceres ved at tilføre saltholdigvæske omkring elektroderne eller vedat tilslutte flere elektroder til sammekabeludtag. Er det ikke muligt at fore-tage to gentagne målinger, som varie-rer mindre end 1%, vil flere målingernormalt ikke give forbedrede resulta-ter. Med denne begrundelse er detikke nødvendigt at foretage mere endto gentagne målinger per måleopstil-ling. Kan der ikke opnås en reprodu-cerbarhed på bedre end 1% for 90%af målingerne, bør feltarbejdet indstil-

113. Måleprocedure

GEOFYSIKSAMARBEJDET

les. Normalt vil dette kun blive atueltefter meget lange periode uden regn.

SENDERSTRØMFor at opnå et højt målesignal og der-ved et godt signal-støjforhold, skalsenderstrømmen være så høj såmuligt. Typisk anvendes en sender-strøm på 100 mA, afhængig af delokale forhold. Der bør ikke målesmed en senderstrøm under 10 mA.

ELEKTRODEOPLADNINGSEFFEKTHvis man ikke anvender de standard-måleprotokoller, der følger med somen del af instrumentsoftwaren, ellerprotokollerne beskrevet ovenfor, skalprotokollerne tilrettes således, at dergår minimum 5 s, fra en spydelek-trode er anvendt som strømelektrode,til den anvendes som potentialeelek-trode /3/. Dette er specielt aktuelt itakt med, at der anvendes måleudstyrmed mulighed for måling af spæn-dingsfald på mange spydelektrodersamtidig.

3.4 FELTNOTATER For hver enkelt feltdag skal vejr- og

jordbundsforhold beskrives. Desudennoteres det, hvorvidt der er særligeforhold og problemer, som kan have

betydning for datakvaliteten, herun-der afstand til veje, grøfter, kabelfø-ringer, gylletanke osv.

Figur 3.1 Skiste af en målecyklus. Øverste kurve viser senderstrømme. Nederste kurve viser det resulterende potentiale i jorderen. For at undgå IP-effektter foretages målingerne i Intergration Time vinduerne (Ti) når. Der foretages ialt fire målinger på én cyklus (+ - - + )

123. Måleprocedure

GEOFYSIKSAMARBEJDET

3.5 OPSUMMERING Proceduren for tjek af instrumenter

kan opsummeres, som vist i Tabel3.1.

Emne BeskrivelseMåleopstilling og positio-nering

Der kan udføres spydelektrodetest for at tjekke spydelektrodekontakt og fejl i måleopstillingenKoordinater i profilets endepunkter, knækpunkter og for hver kabellængdeKabellængden må ikke afvige mere end 1% i for-hold til den nominelle længde. Tjekkes en gang om året og ved kabelreparationMax. knæk på profil er 20 grader. Større knæk kræver korrektion eller fjernelse af data

Målekonfiguration og datatæthed

Gradient array eller Wenner array målekonfigura-tioner beskrevet i form af protokollerne Grad4S8, Gad4L8, WennerS, WennerXLTiden fra spydelektrode er anvendt som strømelektrode, til den anvendes som potentiale-elektrode, min. 5 s.Alternativt, egne protokoller med en datafordeling svarende til de anbefalede protokoller

Koblinger og støj Afstand til vildthegn mv. min. 20-25 mAfstand til grøfter, veje mv. min 5 gange breddenAfstand ved opstilling parallelt med højspænding min 50 mKabelføringer krydses vinkelret

MålecyklusTidsforsinkelse (Delay Time) min. 0,2 s. Målein-terval (Integration Time) min. 0,3 s.Min 2 gentagne målinger per datapunkt. Repro-ducerbarhed bedre end 1% for 90% af datapunk-terne.Basisstrøm 100 mA og gerne højere. Min. strøm 10 mA.

Tabel 3.1 Måleprocedure

133. Måleprocedure

GEOFYSIKSAMARBEJDET

4 DATABEHANDLING OG DOKU-MENTATION I det følgende gennemgås processe-

ring, inversion samt dokumentation afdata. Der er i teksten taget udgangs-punkt i, at processering og inversion

af data foretages i Aarhus Work-bench. Enkelte rådgivere foretagerdataprocesserig og 2D-tolkning udenbrug af Aarhus Workbench.

4.1 PROCESSERING Processeringen af data foretages i

ERT-modulet i Aarhus Workbench.

Under indlæsningen koordinat- ogkotesættes data, således at denneinformation kan anvendes ved evalue-ring og tolkning af data. Den uniformedatausikkerhed sættes til 5% (1.05).

Data, hvor fejlen på to gentagnemålinger overstiger 5% fjernes.

Processeringen foretages ved envisuel inspektion af data, hvor afvi-gende datapunkter fjernes. Efterpro-cessering af data kan evt. foretagespå baggrund af en indledende tolk-ning af data, hvor bl.a. datatilpasnin-gen kan bruges som støtte til atudpege områder, hvor data evt. skalkasseres eller tilskrives større usikker-hed.

Andelen af kasserede datapunkter børikke overstige 10% af de mulige datapr. datasæt/profil jvf. de anvendtemålekonfigurationer. I de max. 10%indregnes både data, der kasseres ifelten, og data, der slettes under pro-cesseringen. Er der kasseret mere

end 10% af data, skal årsagen klar-lægges og beskrives i rapporteringen.

Rådata og processerede data præsen-teres som pseudosektioner og evt.som datasektioner. Det skal fremgå,hvor der er slettet data. Pseudosektio-nerne skal fremstilles uden interpola-tion/glatning.

1D SONDERINGEROpsplitningen af et datasæt til 1D-sonderinger til 1D-LCI tolkning, skalske i uniforme intervaller på baggrundaf konfigurationernes laterale fokus-punkter. Laterale fokuspunkter forgradient-array konfigurationer erangivet i GFS rapporten ref. /10/. Somstandard sættes sonderings-interval-lerne til 2 gange den uniforme elek-trodeafstand.

Det er ofte en fordel at midle data frasamme konfigurationer indenfor son-deringsintervallerne. Standardafvigel-sen på det midlede datapunkt er sum-men af den uniforme standardafvi-gelse plus standardafvigelsen fordatamidlingen.

4.2 TOLKNINGSMETODIKKER Der foretages både 1D-LCI tolkninger

og en 2D-tolkninger af MEP-dataerne.2D tolkningerne kan enten foretagesmed RES2DINV eller med AarhusWorkbench interne 2D-tolkningskode(AarhusInv). RES2DINV virker som etplug-in-program til Aarhus Work-bench, men kræver dog en særskiltl icens, mens Aarhus Workbench

interne 2D-kode ikke kræver en sær-skilt licens.

Datagrundlaget for de forskellige tolk-ninger skal være det samme, dog kansonderinger med få datapunkter ude-lades i 1D-LCI tolkningen.

Ved at sammenligne resultatet af for-skellige tolkningsmetoder opnås en

144. Databehandling og Dokumentation

GEOFYSIKSAMARBEJDET

vurdering af mulige alternative tolk-ninger, ligesom fordelen ved denenkelte metode udnyttes.

1D-LCI1D-LCI tolkning foretages i AarhusWorkbench. Der bør laves både enfålagstolkning og en mangelagstolk-ning af data, og der skal beregnes"Depth of investigation" (DOI) estima-ter.

I en fålags LCI-tolkning anvendes enmodel med typisk 4-6 lag, og deropnås en modelsektion med skarpelaggrænser. Ved en LCI-fålagstolkningudregnes også en modelparameter-analyse, der indeholder informationom, hvor godt de enkelte modelpara-metre er bestemt. Anbefalede LCI-indstillinger for fålagstolkninger for ensonderingsafstand på 10 m (elektro-deafstand 5 m):

• Laterale bånd på modstande: 1.2• Laterale bånd på dybder: 1.2. Det

vil ofte være en fordel at gøre dette bånd strammere for de dybereliggende lag, da båndet angives relativt til dybden.

• De korte konfigurationer (vertikalt fokuspunkt tæt på overfladen) er i nogle tilfælde meget påvirket af overfladenære inhomogeniteter. For at kunne tilpasse disse konfi-gurationer kan det i nogle tilfælde være nødvendigt at indføre et meget tyndt 1. lag (0.5-1m) uden laterale bånd.

• Antallet af lag i modellen må afstemmes efter det pågældende dataset og/eller de geologiske for-hold.

I ref. /8/ er der foretaget et tolknings-studie med henblik på at fastlægge deoptimale bånd for lagmodstande oglaggrænser for fålagstolkninger

Ved en mangelags LCI-tolkninganvendes 1D-modeller, hvor laggræn-serne er fikseret, således at der kuninverteres for modstanden af lagene.Dette resulterer i et blødt billede afmodstandsforholdene uden skarpe

laggrænser. Modelparameter-analy-sen fra en mangelagsmodel bør ikkeanvendes, da den primært er styret afde mange bånd.

Anbefalede LCI-indstillinger for man-gelagstolkninger for en sonderingsaf-stand på 10 m (elektrodeafstand 5m):

• 15-25 lag i modellen. • Tykkelsen af lagene skal stige med

dybden.• Laggrænsene fikseres• Laterale bånd på modstande:

~1.2• Vertikale bånd modstande: ~2• Tykkelse af første lag ~0.5 x mind-

ste fokusdybde for anvendte kon-figurationer.

• Sidste laggrænse placeres dybere end det dybestliggende vertikale fokuspunkt (~1.5 x dybestlig-gende vertikale fokuspunkt). Beregnede DOI-værdier kan evt. anvendes til at fastlægge, hvor dybt sidste laggrænse bør place-res.

For både fålags- og mangelags-LCI-tolkninger skal et MEP-profil tolkes ién samlet LCI-sektion.

1D-LCI-tolkningsresultaterne følgessom minimum af et plot, der viserdataresidualet for de enkelte 1D-son-deringer.

En nyere mulighed i Aarhus Work-bench er at anvende en såkaldt sharpmodelopsætning. Med en sharpmodelopsætning opnår man enmodelsektion med færre men skar-pere resistivitetsovergange (ref. /11/).Som udgangspunk kan man anvendemedium for den horisontale sharp-ness og loose for den vertikale sharp-ness i et lagdelt geologisk miljø.

2D TOLKNING MED AARHUSINVVed 2D-tolkning med AarhusInv kanman som udgangspunkt anvendesamme inversionsopsætning mht.modeldiskretisering og laterale og

154. Databehandling og Dokumentation

GEOFYSIKSAMARBEJDET

vertikale bånd som ved 1D-LCI tolk-ningerne.

2D TOLKNING MED RES2DINVTolkningen i RES2DINV (ref. /6/) fore-tages med udgangspunkt i standardprogramindstillinger. Den topografiskeinformation skal inddrages i tolknin-gen. Tolkning med RES2DINV kanmed fordel foretages gennem AarhusWorkbench, da overblik over tolk-ningsindstillinger og dokumentationherfor, er let tilgængelig for alle par-ter.

Modellen opsættes, således at dedybestliggende modelkasser placeresi ca. samme dybde, som det dybest-liggende vertikale fokuspunkt. Afvigel-ser fra denne standard følges af enredegørelse.

I 2D-tolkning vil det ofte være en for-del at anvende en større vægtning afde laterale strukturer i forhold til devertikale strukturer. I RES2DINV gøresdette ved at sætte et "V/H flatness"filter til 0,25.

Ønsker man, at modelresultatet frem-træder med skarpere laggrænser,anvendes en L1-norms løsning.

I iterationsforløbet vælges modelsek-tionen, hvor residualet er lille, uden atmodelsektionen præges af mod-standsekstremiseringer (ikke nødven-digvis den sidste iteration). Datatil-pasn ingen (RMS-værdien) ska lfremgå sammen med det endeligetolkningsresultat.

En RMS-værdi for en 2D tolkning på 5svarer ca. til et residual i en 1D-LCItolkning på 1 for 5% uniform støj påalle data.

4.3 RAPPORTERING I forbindelse med rapporteringen

dokumenteres det, at måleudstyrethar fungeret optimalt, og at de måltedata er af en tilfredsstillende kvalitet.

Dokumentation for, at måleudstyretfungerer korrekt, vedlægges som etrapportbilag med resultatet af deseneste tests, udført som beskrevet iafsnittet “Måleudstyr” på side 3. Ibilag 1 findes et standardbilag, somdefinerer, hvordan resultatet af deudførte test skal dokumenteres.

Følgende præsentationer vedlæggesafrapporteringen som plots:

• Tolkningsresultaterne som model-sektioner inkl. DOI-information

(DOI kan evt. bruges til at afblænde 1D-modellerne).

• Pseudosektion for rådata og filtre-rede data. Pseudosektionerne skal fremstilles uden interpolation/glat-ning.

• 2D-tolkning: Plot af forskellen mellem målte data og modelre-spons (differenssektion).

• 1D-tolkning: Plot der viser datare-sidualet for de enkelte sonderin-ger.

GERDARådata, processerede data og tolk-ningsresultater indrapporteres tilGERDA sammen med relevant "Sur-vey info".

164. Databehandling og Dokumentation

GEOFYSIKSAMARBEJDET

5 REFERENCER /1/ ABEM, 1999, Instruction manual

- SAS4000/SAS1000

/2/ Dahlin T. and Loke M. H., 1998, Resolution of 2D Wenner resis-tivity imaging as assessed by numerical modellling, Journal of Applied Geophysics 38, p.237-249

/3/ Dahlin T., 2000, Short note on electrode charge-up effects in DC resistivity data acquisition using multi-electrode arrays

/4/ Dahlin, T. and Zhou, B., 2002, Gradient and mid-point-referred measurements for multi-chan-nel 2D resistivity imaging, Procs. 8th Meeting Environmental And Engineering Geophysics, Aveiro, Portugal, 8-12 September 2002, 157-160

/5/ Dahlin, T. and Zhou, B. , 2004, A nummerical comparison of 2D resisitivty imaging with ten elec-trode arrays. Geophysical Pros-pecting, Submitted paper.

/6/ Geotomo, 2002, Res2Dinv - Rapid 2D Resistivity and IP inversion using least-squares method

/7/ Esben Auken, Anders V. Chris-tiansen, Bo H. Jacobsen, Nikolaj Foged and Kurt I. Sørensen, 2003, Part A: Piecewise 1D Lat-erally Constrained Inversion of resistivity data, submitted to Exploration Geophysics

/8/ Foged, Nikolaj, 2001, Inversion med lateralt sammenbundne modeller af 2-dimensionale stokastiske resi-stivitetsfordelinger, speciale, Geologisk Institut, Geofysisk Afdeling, Aarhus Universitet.

/9/ GeoFysikSamarbejdet, 2003, Indberetning af data til GERDA

/10/ GeoFysikSamarbejdet, 2005, Processering og tolkning af MEP-data målt med gradient-array-konfigurationer.

/11/ Vignoli, G., Fiandaca, G., Chris-tiansen, A. V., Kirkegaard, C., and Auken, E., 2014, Sharp Spa-tially Constrained Inversion (sSCI) with applications to tran-sient electromagnetic data: Geophysical Prospecting.

175. Referencer