基于反射系数的物探数据融合成像方法及应用
发布时间：2022-01-26 15:10
借助不同地球物理手段在地层物性响应、探测深度和分辨率等方面的优势,开展综合物探勘察成为降低物探多解性,提高解释精度的主要手段。物探方法根据观测物理场的不同可分为电阻率法、反射波法、重力法和磁法等种类。每种方法各有其优缺点,如地震波法频率低,探测深度大,但精度较低;地质雷达分辨率高但探测深度浅。同样在电阻率法中,不同方法对高低阻的响应敏感程度不同。所以,无论是在地铁灾害勘察、隧道超前预报、滑坡体界面识别等方面,物探方法的综合使用体现出比单一方法更为丰富的地质信息。但是,目前对综合物探结果的呈现还是以先单独成像,再进行综合分析为主,对不同类型数据之间的相关程度和统一成像研究相对较少。本文基于反射系数的概念,试图将反射波数据和电阻率数据均转换为反射系数后进行融合分析和解释;在融合前,需要对不同反射系数进行重采样和特征重构以实现不同数据在空间和分辨率上的统一;最后利用主成分变换对重构的反射系数进行相关性计算和数据融合,获得多源物探数据基于反射系数的统一成像。从而初步建立起一套较为有效的多种物探数据融合成像方法。论文根据上述思路,首先对数值模拟获得的理论响应数据展开处理和分析。将地震波法、地质雷...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１地震摺积过程示意图??９??
?基于反射系数的物探数据融合成像方法及应用???数据是否同样适用褶积模型，成为反射系数提取的关键。ＹｉｌｍａｚＷ在研究中发现，??适当间隔的共偏移距采集模式下获得的地质雷达数据，在直达波深度下可近似满??足褶积模型。由此，利用反褶积技术进行地质雷达数据反射系数提取有了理论上??的支持。??共偏移距模式是地质雷达天线布置形式之一，是一种基于反射波的测量，应??用广泛且较为成熟。探测时，发射和接收天线之间的距离Ｄ保持不变，并沿测线??方向一起移动步距Ｘ（如图２．２）。每移动一次，就得到一个记录道。当沿测线方??向移动结束，就得到由多个记录道组成的雷达反射信号剖面，该剖面包含了反射??波的振幅大小和相位信息。??應Ｔｖ线缆?ｒｉｗ??Ｖ＂：??Ｖ?丨?Ｉ?ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?厂?Ｉ?ｊ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?ｉ??３?１?Ｉ?Ｉ?Ｉ?１?Ｉ?１?Ｉ?Ｉ?Ｉ?ｉ?Ｉ?Ｉ?￣Ｉ７??（ＩＩ?Ｉ?ｉ?Ｉ?Ｉ?１?Ｉ?ｌ?１?ｌ?」??、?１?１?｜?ｊ?｜?｜?＾??Ｉ?Ｉ?－Ｌ??图２．２地质雷达共偏移距采集模式??基于褶积模型的共偏移距雷达数据，是假定反射数据记录来自于发射子波和??反射系数序列的褶积（如图２．３）。在频率域可以看作界面反射系数Ｒｇ与若干子??波ｘｇ乘积之和：??雷达记录：??Ｃ０??ｙｇ（ｎ）?＝?ｘｇ（ｎ）?＊?Ｒｇ（ｎ）?＝?［?ｘｇ（ｉ）．?Ｒｇ（ｎ－?ｉ）?（２－６）??／＝—ｃｏ??其中反射系数的计算公式如下：??ｙ／￣￡＼?—?＾ｆｓｉ??Ｋ〇＝—＾＝——Ｓｉ，２是上、下相邻地层的相对介电常数?（２－７）??＾Ｊ￡＼?＋＾Ｊ￡２??１１??
?山东大学硕士学位论文???地质模型反射系数?Ｒｉｃｋｅｒ子波?雷达记录??７７ｚ／ｐｐ７７７７７７?｜?￣??一—卜??ｊ?｜?ｔ２?＊?＝?乏??Ｒ２?卷积?￣??｜?°?＾??Ｒ３??—?ｍｍｍ?－????图２．３基于褶积模型的雷达记录??地质雷达数据反射系数提取同样采用的稀疏脉冲反褶积方法。假定反射系数??序列是稀疏分布的，通过正则化迭代反计算，求解出起主要作用的反射系数序列。??其数学模型是建立计算值和观测值之间的残差ｅｔ关系：??ｅ／?＝?Ｚ?ｘ扣－，）？穴（ｉ）?－?ｙｇ（ｔ）?／＝ｉ，２，．．．，ｎ?（２－８）??ｉ??求反射系数的过程就是找到使目标函数Ｑ最小的Ｒ?（ｉ）：??Ｑ?＝?Ｑｒ＋ｍＱｘ?（２－９）??其中，＆是残差最小平方约束，保证计算结果不脱离观测值；Ｑｘ是正则化??项，提升算法的稳定性，在此选择Ｌ１范数正则化。??２．３高密度电法反射系数??直流电阻率法中，界面反射电流的能力称为反射系数Ｋ，用下式表示：??ｖ?Ｐ＇ｉ＋＼￣Ｐｉ??ＫＲ＝??ｙＯｉ，?ｉ＋１?：界面上下层介质的电阻率?（２－１０）??ｐ＼＋＼＋Ｐｉ??基于此概念，孙经荣用电测深曲线的一次微分值定义了视反射系数，并提出了“Ｋ”??剖面法的电测深数据处理模式。后来又有学者将该方法引入高密度电法资料的处??理中，证明了该方法在高密度电法资料处理中具有明显的技术优势。本文从反射??系数的定义式（２－１０）出发求解高密度电法的反射系数。??２．４瞬变电磁法反射系数??在交变电磁场中，反射系数的理论基础就是交变电磁场与波动场的严格一致??性，都遵循了波动方程。与地震勘探
【参考文献】：
期刊论文
[1]高分辨反射系数法在瞬变电磁探测煤矿水害中的应用效果[J]. 段吉学,刘江,许德才,汶小岗,冯西会. 中国煤炭. 2019(08)
[2]综合物探方法技术在公路路基沉陷治理中的应用[J]. 何清立. 工程地球物理学报. 2019(02)
[3]煤矿采空区地球物理探测应用综述[J]. 薛国强,潘冬明,于景邨. 地球物理学进展. 2018(05)
[4]多源数据融合算法综述[J]. 祁友杰,王琦. 航天电子对抗. 2017(06)
[5]“K”剖面法对高密度电法资料处理效果初探[J]. 沙丽. 工程地球物理学报. 2015(03)
[6]武广高铁路基岩溶电测深反射系数法勘探应用研究[J]. 崔德海. 铁道勘察. 2014(05)
[7]基于D-S证据理论的浅层地下水预测[J]. 郭杰,刘建永,王怀晓,张有亮,王凤山. 兵工自动化. 2014(08)
[8]Geman范数约束的频率域反射系数反演[J]. 王本锋,陈小宏,刘国昌,陈增保,王显南. 石油地球物理勘探. 2014(04)
[9]隧道施工超前地质预报研究现状及发展趋势[J]. 李术才,刘斌,孙怀凤,聂利超,钟世航,苏茂鑫,李貅,许振浩. 岩石力学与工程学报. 2014(06)
[10]主成分分析在航空瞬变电磁去噪中的应用[J]. 武莹,陆从德,杜兴忠,余小东. 物探化探计算技术. 2014(02)
硕士论文
[1]回线源瞬变电磁法探测分辨率研究[D]. 孟乐乐.中国矿业大学 2019
[2]综合物探在隧道超前预报中的应用效果研究[D]. 张林.成都理工大学 2019
[3]稀疏脉冲反褶积及其波阻抗反演研究[D]. 王治强.中国石油大学(北京) 2018
[4]探地雷达数据波阻抗反演方法及其应用研究[D]. 刘钰.浙江大学 2018
[5]综合物探在工程勘察中的研究与应用[D]. 李周妮.成都理工大学 2015
[6]基于物探数据融合的视电阻率联合反演方法及应用[D]. 陆自清.西安科技大学 2014
[7]浅析一种提高地震分辨率的方法反褶积[D]. 陈文立.长安大学 2014
[8]地质—综合地球物理联合解释方法研究及应用[D]. 陈思宇.成都理工大学 2014
[9]求解非线性反问题的稀疏约束正则化方法研究[D]. 付庆云.大连海事大学 2012
[10]综合物探技术在煤矿采空区的应用研究[D]. 胡承林.成都理工大学 2011
本文编号：3610705
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１地震摺积过程示意图??９??
?基于反射系数的物探数据融合成像方法及应用???数据是否同样适用褶积模型，成为反射系数提取的关键。ＹｉｌｍａｚＷ在研究中发现，??适当间隔的共偏移距采集模式下获得的地质雷达数据，在直达波深度下可近似满??足褶积模型。由此，利用反褶积技术进行地质雷达数据反射系数提取有了理论上??的支持。??共偏移距模式是地质雷达天线布置形式之一，是一种基于反射波的测量，应??用广泛且较为成熟。探测时，发射和接收天线之间的距离Ｄ保持不变，并沿测线??方向一起移动步距Ｘ（如图２．２）。每移动一次，就得到一个记录道。当沿测线方??向移动结束，就得到由多个记录道组成的雷达反射信号剖面，该剖面包含了反射??波的振幅大小和相位信息。??應Ｔｖ线缆?ｒｉｗ??Ｖ＂：??Ｖ?丨?Ｉ?ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?厂?Ｉ?ｊ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?ｉ??３?１?Ｉ?Ｉ?Ｉ?１?Ｉ?１?Ｉ?Ｉ?Ｉ?ｉ?Ｉ?Ｉ?￣Ｉ７??（ＩＩ?Ｉ?ｉ?Ｉ?Ｉ?１?Ｉ?ｌ?１?ｌ?」??、?１?１?｜?ｊ?｜?｜?＾??Ｉ?Ｉ?－Ｌ??图２．２地质雷达共偏移距采集模式??基于褶积模型的共偏移距雷达数据，是假定反射数据记录来自于发射子波和??反射系数序列的褶积（如图２．３）。在频率域可以看作界面反射系数Ｒｇ与若干子??波ｘｇ乘积之和：??雷达记录：??Ｃ０??ｙｇ（ｎ）?＝?ｘｇ（ｎ）?＊?Ｒｇ（ｎ）?＝?［?ｘｇ（ｉ）．?Ｒｇ（ｎ－?ｉ）?（２－６）??／＝—ｃｏ??其中反射系数的计算公式如下：??ｙ／￣￡＼?—?＾ｆｓｉ??Ｋ〇＝—＾＝——Ｓｉ，２是上、下相邻地层的相对介电常数?（２－７）??＾Ｊ￡＼?＋＾Ｊ￡２??１１??
?山东大学硕士学位论文???地质模型反射系数?Ｒｉｃｋｅｒ子波?雷达记录??７７ｚ／ｐｐ７７７７７７?｜?￣??一—卜??ｊ?｜?ｔ２?＊?＝?乏??Ｒ２?卷积?￣??｜?°?＾??Ｒ３??—?ｍｍｍ?－????图２．３基于褶积模型的雷达记录??地质雷达数据反射系数提取同样采用的稀疏脉冲反褶积方法。假定反射系数??序列是稀疏分布的，通过正则化迭代反计算，求解出起主要作用的反射系数序列。??其数学模型是建立计算值和观测值之间的残差ｅｔ关系：??ｅ／?＝?Ｚ?ｘ扣－，）？穴（ｉ）?－?ｙｇ（ｔ）?／＝ｉ，２，．．．，ｎ?（２－８）??ｉ??求反射系数的过程就是找到使目标函数Ｑ最小的Ｒ?（ｉ）：??Ｑ?＝?Ｑｒ＋ｍＱｘ?（２－９）??其中，＆是残差最小平方约束，保证计算结果不脱离观测值；Ｑｘ是正则化??项，提升算法的稳定性，在此选择Ｌ１范数正则化。??２．３高密度电法反射系数??直流电阻率法中，界面反射电流的能力称为反射系数Ｋ，用下式表示：??ｖ?Ｐ＇ｉ＋＼￣Ｐｉ??ＫＲ＝??ｙＯｉ，?ｉ＋１?：界面上下层介质的电阻率?（２－１０）??ｐ＼＋＼＋Ｐｉ??基于此概念，孙经荣用电测深曲线的一次微分值定义了视反射系数，并提出了“Ｋ”??剖面法的电测深数据处理模式。后来又有学者将该方法引入高密度电法资料的处??理中，证明了该方法在高密度电法资料处理中具有明显的技术优势。本文从反射??系数的定义式（２－１０）出发求解高密度电法的反射系数。??２．４瞬变电磁法反射系数??在交变电磁场中，反射系数的理论基础就是交变电磁场与波动场的严格一致??性，都遵循了波动方程。与地震勘探
【参考文献】：
期刊论文
[1]高分辨反射系数法在瞬变电磁探测煤矿水害中的应用效果[J]. 段吉学,刘江,许德才,汶小岗,冯西会. 中国煤炭. 2019(08)
[2]综合物探方法技术在公路路基沉陷治理中的应用[J]. 何清立. 工程地球物理学报. 2019(02)
[3]煤矿采空区地球物理探测应用综述[J]. 薛国强,潘冬明,于景邨. 地球物理学进展. 2018(05)
[4]多源数据融合算法综述[J]. 祁友杰,王琦. 航天电子对抗. 2017(06)
[5]“K”剖面法对高密度电法资料处理效果初探[J]. 沙丽. 工程地球物理学报. 2015(03)
[6]武广高铁路基岩溶电测深反射系数法勘探应用研究[J]. 崔德海. 铁道勘察. 2014(05)
[7]基于D-S证据理论的浅层地下水预测[J]. 郭杰,刘建永,王怀晓,张有亮,王凤山. 兵工自动化. 2014(08)
[8]Geman范数约束的频率域反射系数反演[J]. 王本锋,陈小宏,刘国昌,陈增保,王显南. 石油地球物理勘探. 2014(04)
[9]隧道施工超前地质预报研究现状及发展趋势[J]. 李术才,刘斌,孙怀凤,聂利超,钟世航,苏茂鑫,李貅,许振浩. 岩石力学与工程学报. 2014(06)
[10]主成分分析在航空瞬变电磁去噪中的应用[J]. 武莹,陆从德,杜兴忠,余小东. 物探化探计算技术. 2014(02)
硕士论文
[1]回线源瞬变电磁法探测分辨率研究[D]. 孟乐乐.中国矿业大学 2019
[2]综合物探在隧道超前预报中的应用效果研究[D]. 张林.成都理工大学 2019
[3]稀疏脉冲反褶积及其波阻抗反演研究[D]. 王治强.中国石油大学(北京) 2018
[4]探地雷达数据波阻抗反演方法及其应用研究[D]. 刘钰.浙江大学 2018
[5]综合物探在工程勘察中的研究与应用[D]. 李周妮.成都理工大学 2015
[6]基于物探数据融合的视电阻率联合反演方法及应用[D]. 陆自清.西安科技大学 2014
[7]浅析一种提高地震分辨率的方法反褶积[D]. 陈文立.长安大学 2014
[8]地质—综合地球物理联合解释方法研究及应用[D]. 陈思宇.成都理工大学 2014
[9]求解非线性反问题的稀疏约束正则化方法研究[D]. 付庆云.大连海事大学 2012
[10]综合物探技术在煤矿采空区的应用研究[D]. 胡承林.成都理工大学 2011
本文编号：3610705
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