C4 · 出版卷 14

Survey Geometry、Sampling 和 Resolution

Line spacing、station spacing、altitude、aliasing、footprint

学习目标

学习者应能从决策尺度信号推导测点或测线几何，区分采样间隔、物理足迹和分辨能力，诊断空间与时间混叠，处理传感器高度、导航和地形，并编写可在全面采集前触发重新设计的验收标准。

数据密集不等于信息丰富。对宽广足迹过密采样可能只是冗余，而稀疏测线可能完全漏掉狭窄或方向不利的响应。调查几何本质上是在空间、时间和方向上表达的假设检验。

从必须影响决策的最小特征或模型差异开始，而不是沿用既有间距。对合理的深度、方向和物性差异范围进行正演，识别必须保留的最短实质波长、最快衰减区间或最小到时分离，然后选择测线方向、线距、沿线点距、发射—接收偏移、传感器高度和控制几何。

沿飞行或测量方向的空间连续性通常强于跨线方向。若特征与宽间距测线平行，即使每条剖面质量很好，其跨线位置仍可能约束不足。联络线或控制线通过交点提供调平依据，并揭示漂移或测线相关偏差。往返或重复布局可检验方向耦合与重复性。

调查设计应包含条件。试验阶段需要通过、修改和停止规则。例如，只有当重复控制观测处于预定容限内、导航不确定度小于目标波长的一定比例、并且实测野外噪声下关键模型差异仍可分辨时才继续。先采集后决定会使几何错误昂贵且常不可逆。

采样以离散观测替代连续场。存在噪声、不规则间隔和未知相位时，一个正弦分量需要每周期多于两个样点才能稳定识别。恰好采用理论最低采样率，可能使交替信号看似常量，或产生错误波长。实际设计必须留有余量，并考虑仪器足迹和采集系统的抗混叠行为。

线距与沿线点距控制不同方向。沿线高密度不能补偿跨线稀疏。不规则位置可削弱严格周期混叠，却不能在没有观测之处创造敏感度。后续网格化无法恢复未观测带宽，只能在某种模型下插值。

电磁时间门、地震记录、移动平台传感器和基场监测还涉及时间采样。采集时钟、定位时钟与发射波形必须同步。平台移动时，时间延迟会成为空间偏移。应尽可能保留高频原始观测，并记录任何机载平均或降采样。

足迹是对测量有实质贡献的区域；可探测性判断响应是否大于不确定度；分辨率判断两个特征或参数能否区分；勘探深度是依赖敏感度和噪声的范围，而不是通用硬边界。这些概念不可互换。

两个狭窄地质体的响应重叠时可能形成一个宽异常。异常可被探测，但两地质体仍未分辨。相反，即使物性幅值不确定，梯度也可能很好地定位边缘。分辨率随几何、噪声、覆盖与约束在测区内变化，单一数字通常不足。

点扩散、棋盘格或合成恢复试验必须谨慎使用。只有当合成特征、采集几何、噪声模型和反演设置反映实际问题时，恢复试验才有意义。测试与反演偏好的同一平滑模型会高估分辨率。应包括其他形状、测线外位置和物性差异。

传感器高度会改变振幅和空间带宽，对浅源尤其明显。因此地形净空、天线间距、电极位置、发射—接收偏移和钻孔偏斜都是数据，而不是附注。变化显著时应在建模中使用实际观测几何；名义恒定高度可能制造虚假物性变化。

导航不确定度具有方向和相关性。恒定偏移会移动特征，短周期抖动会增加噪声，时钟错配形成沿轨延迟，错误坐标变换则可能旋转、缩放或整体移动调查。应以独立控制点验证坐标，并保存原生坐标、变换后坐标及变换元数据。

地形影响几何，也可通过密度、磁性、电性或高程差异直接产生响应。地形还约束安全与通行。地形校正或随地飞行应采用基准兼容、分辨率明确的高程面。联络线、重复点、往返测线和零响应检查应布置在能诊断预期失效的位置，而非只选方便地点。

某合成目标沿测线和跨测线方向的最短决策相关波长分别为 120 m 和 300 m。拟用设计的沿线点距为 50 m、线距为 250 m。沿线每个关键波长只有 120/50=2.4 个样点，对不规则和滤波几乎没有余量；跨线则只有 300/250=1.2 个样点，不能可靠表示该波长。

修改为沿线 25 m、线距 75 m 后，两个方向分别有 4.8 和 4 个样点。若跨线导航不确定度为 20 m，则它超过线距四分之一，仍需纳入考虑。仅减小点距不能解决定位不良。

再设传感器高度由 40 m 增至 80 m 后，两个关键模型的差异由 6 单位降至 2 单位，而实测合成不确定度为 1.2 单位，二者之比由 5 降至 1.67。较高的调查仍可能探测区域异常，却无法可靠区分目标假设。验收规则应针对模型差异，而不是异常总振幅。

复习问题：需要保留哪些决策尺度带宽？哪个方向采样薄弱？足迹与点距有何区别？所谓深度是敏感度边界还是解释值？实际采集了何种几何？调查能区分备选模型，还是只能显示异常？