分形技术在探地雷达资料处理解释中的应用

将分形理论应用到探地雷达 (GPR)资料处理解释中 ,以提高探地雷达剖面的分辨率。通过建立相应的GPR的fBm模型 ,采用逐次随机增加方法 (SuccessiveRandomAdditions)对GPR数据进行细分。实验分析表明 ,分形处理是一种提取GPR高分辨率信息的非常有效的方法 ,其效果要比常规处理 (如线性滤波等 )明显 ;最后用分形技术对实际探地雷达检测剖面进行了处理 ,取得了较好效果     

探地雷达有限元数值模拟及衰减特性探讨

从Maxwell方程组出发,推导了带衰减项与不带衰减项的探地雷达(GPR)有限元波动方程。利用matlab平台编译了二维GPR有限元正演模拟程序。通过对典型模型例子的模拟分析,给出了GPR电磁波衰减比的概念及其计算公式,加深理解了GPR电磁波在不同介质中的传播特性。在GPR正演模拟中,必须考虑衰减项的吸收作用,得到的模拟结果更符合GPR电磁波在地下介质中的传播规律,更有助于理解和掌握地下介质中探地雷达波的传播规律,对探地雷达资料的地质解释具有更好地指导意义。     

有限差分法探地雷达波动方程偏移成像

在探地雷达（Ground-Penetrating Radar,简称GPR）剖面中，由于绕射波的存在，使得资料的处理解释十分困难，其结果的准确性与真实度也会降低。针对这一问题，作者提出了探地雷达有限差分波动方程偏移法，首先进行了理论模型的实验分析，在此基础上我们对实测GPR剖面资料进行分析处理，取得了较好的成果。     

基于FastICA的低信噪比探地雷达信号去噪

在背景条件复杂的工区,为了提高探地雷达(GPR)勘探资料解释的准确性和可靠性,利用独立分量分析理论进行了强噪声背景下的探地雷达信号去噪研究。阐述独立分量分析(ICA)基本理论,着重讨论了基于负熵最大化的快速独立分量分析(FastICA)算法。应用FastICA算法对单道探地雷达数据和正演含噪雷达剖面分别进行去噪分析,得到去噪后的探地雷达信号。以湖北恩施彭家寨隧道GPR实测数据为例,将Fast ICA算法应用于探地雷达剖面数据去噪。研究结果表明,将FastICA算法应用于探地雷达信号处理,摆脱了传统方法参数设置的束缚,流程简单,在GPR去噪方面有独特的优势,可较好地对低信噪比的GPR原始数据进行噪声去除,有助于突出探地雷达剖面中异常体特征,达到了提高资料解释准确性和可靠性的目的。     

一维HHT变换在探地雷达数据处理中的应用

探地雷达(GPR)噪声信号通常具有非稳态、非线性特征,为去除这些噪声提高GPR图像解译的准确性,对利用HHT方法去噪进行了研究。首先阐述HHT的基本理论,然后通过对探地雷达数值模拟信号中噪声的去除验证基于HHT方法的可行性,最后将该方法用于探地雷达隧道地质超前预报的数据处理中。通过研究表明:该方法可以用于探地雷达信号的去噪,通过Hilbert变换得到三特征参数图像与EMD分解后合成图像进行对比验证,从而达到提高GPR信号解译精度的目的。     

逆时偏移在探地雷达数据处理中的应用

探地雷达(GPR)作为一种浅部地球物理探测技术,在工程检测中得到广泛应用。为提高雷达资料的解译精度,本文将逆时偏移算法应用于实测数据处理和解释。首先,从Maxwell方程组出发推导了二维TM模式下电磁波时域有限差分(FDTD)方程、给出了CFL数值稳定性条件和数值频散关系。在此基础上,阐述了GPR逆时偏移成像原理及零时刻成像条件公式,并编制了相应GPR逆时偏移程序。为验证逆时偏移对提高成像精度的有效性,设置了两个典型空洞模型,将逆时偏移程序应用于空洞模型GPR正演数据的处理,并与克希霍夫偏移结果进行对比分析。结果表明:相比于克希霍夫偏移结果,逆时偏移剖面中反射波归位更加准确,绕射波收敛更加完全。最后,将逆时偏移算法应用于实测数据处理中,精确圈定了地下管线的空间位置,为道路的后续施工与处置提供了科学依据。     

探地雷达数据可视化方法

采用文件映射降低大数据量探地雷达(GPR)数据显示对计算机内存的需求,同时使GPR数据可以当作一维数组进行数据处理,方便对数据的随机、实时访问;应用直接写位图、视区分割的成图方案,实现对GPR数据的实时显示;通过位图调色板实现GPR数据调色板,灵活应用该技术可使本来需要对原始数据进行大量运算的算法通过调整调色板实现,提高了GPR数据处理的速度。     

基于随机分布的断裂破碎带GPR剖面特征分析

为了验证探地雷达在查找基岩中断裂破碎带的有效性、以及进一步认识破碎带在探地雷达反射剖面上的表现特征,结合概率论和数理统计知识,通过设置断裂破碎带中介质的介电常数在一定空间范围内随机分布,建立了更为贴合实际的断裂破碎带模型,使用时域有限差分方法正演模拟其二维GPR反射剖面,较好地揭示了断裂破碎带的GPR剖面特征。通过对不同破碎程度和基岩具有不同介电常数的破碎带模型进行正演模拟,分析其正演GPR剖面的图像差异,较为深入地认识了断裂破碎带在GPR剖面上反映出的特征。最后,进一步引入工程实例,发现通过正演模拟揭示的断裂破碎带GPR 剖面特征在断裂破碎带的实际探测剖面上也是存在的,说明通过正演模拟来指导实际资料的解释是现实可靠的。     

基于主成份分析的探地雷达信号去噪研究

探地雷达是估计地下介质分布的重要浅层地球物理方法,实际记录中包含噪声是不可避免。为了提高探地雷达(GPR)勘探资料解释的准确性和可靠性,这里利用主成份分析(PCA)理论进行了强噪声背景下的探地雷达信号去噪研究。阐述PCA的基本理论,着重讨论了PCA去噪算法的实现步骤。在时间域和频率域应用PCA去噪算法,对含噪声的合成雷达剖面分别进行去噪分析,采用L曲线法确定最佳参数K,达到最佳信噪分离效果,在时域和频域中使用最佳K值进行去噪,可以提高探地雷达数据的信噪比。以GPR实测数据为例,将PCA算法应用于探地雷达剖面数据去噪,可以在保持有用信号不丢失,幅值不失真的基础上,使噪声得到了较好地抑制,有助于突出探地雷达剖面中异常体特征,达到了提高资料解释准确性和可靠性的目的。     

RAMAC/GPR探地雷达在机场滑行道探测中的应用

采用RAMAC／GPR探地雷达对机场跑道传力杆进行探测试验，取得了令人满意的效果，为机场工程质量检测提供了一种有效手段。     

地震剖面随机分形插值方法

本文讨论了随机分形插值方法及其在地震资料处理中的应用。实验结果表明,随机分形插值方法是提高地震分辨率的简单有效方法。     

利用人工神经网络方法检测地震剖面同相轴

在地震勘探中,经过各种处理后最终得到用于解释的地震剖面实际上都可以看作是一些图像。这样,就可以从图像处理的观点来看问题,图像的特征有边缘和区域,那么,地震反射同相轴在地震剖面图像上,可以看作是一边缘。人工神经网络是近年来发展起来的一种新技术,它可以进行二维图像的边缘检测,基于这一点,把神经网络边缘检测技术应用到地震剖面上来检测地震反射界面,压制地震剖面上的随机干扰,从而改善地震图像的质量,达到提高地震资料信噪比和分辨率的目的。运用该技术对实际剖面进行了处理,效果很好,证明了方法的可行性和有效性。     

高阶统计量在探地雷达数据处理中的应用

用高阶统计量方法对探地雷达数据进行处理,基本思路是采用信号识别与检测中的高阶统计量参数,对不同模型的探地雷达数据记录进行处理与重构,结果表明不同模型具有不同阶数的高阶统计量特征。模型实验与实际应用都表明,高阶统计量对压制背景噪声和多次反射波有较好的效果。     

探地雷达剖面的相干加强处理

简述了用相干分析法对探地雷达反射剖面进行处理的方法原理,并结合雷达剖面的特征编制了雷达记录道相干加强处理的实用程序。对实测雷达剖面进行处理的结果表明:雷达记录道相干加强处理能有效改善来自同一界面的雷达反射波同相轴的连续性,有利于反射界面的追踪,同时不会引起同相轴的形态发生畸变。     

综合多频率地质雷达天线探测活断层浅层结构——以玉树活动断裂为例

地质雷达技术具有操作性强、分辨率高、探测深度深、对地表环境无破坏和可重复探测等特点,在活断层探测中具有很大的优势。为验证综合多中心频率地质雷达天线探测活断层地下浅层结构效果,以民主村处发育的玉树活动断裂为研究对象,采用25 MHz、100 MHz、250 MHz和500 MHz中心频率的地质雷达天线对活断层浅层结构进行探测,并与探槽剖面进行效果对比。研究结果表明:低中心频率的地质雷达天线（25 MHz和100 MHz）可获取大范围内深度较深（约32 m）的活断层地下浅层结构的整体形态,从雷达图像上可识别出主断层分布范围、断层倾向及地下浅层结构等;而中高中心频率的地质雷达天线（250 MHz和500 MHz）则可获取局部范围内深度较浅（约3 m）的地下浅层结构,尤其是500 MHz天线。探测结果与地表构造地貌形态和探槽剖面地质构造一致,表明综合多中心频率地质雷达天线探测玉树活动断裂浅层结构的有效性和适用性,为活断层研究提供多尺度数据及方法支持。      

模糊分形方法在探地雷信号处理中的应用

探地雷达是一种高精度的地球物理探测仪器，但是雷达信号中有较多的多次波干扰，一般方法较难滤除。应用模糊滤波技术和分形技术相结合的方法，提出模糊分形滤波技术，有效地解决了多次波干扰的问题，同时缩短了雷达子波在反射界面的延续时间提高了探地雷达信号的分辨率。     

分形理论在油气井测试中的应用--分形麦金利图版的制作和使用

分形几何理论的产生和发展为刻画非欧几里得几何系统(即分维系统)的性质提供了有效手段，使用这一工具对油气渗流规律进行重新认识，对传统描述油气运动的数学模型加以改进，并应用于试井分析中．根据传统模型图版制作原理，作出分形麦金利图版，可以看出：与传统模型拟和很差的实际数据，与分形麦金利图版的匹配效果却很好．说明油气藏更接近分维系统，所求得的各种参数更接近地下真实复杂情况，这对于油气田开发工作有重要的指导意义．     

探地雷达在桥塔塔基岩溶勘查中的应用及信号分析

以湖南省张家界—花垣县高速公路岩溶勘查为例,探讨探地雷达在竖直型岩溶勘查中的应用和效果;同时,说明复信号分析方法在探地雷达数据处理中的有效性。竖向岩溶的横向规模小,在雷达图像中相应的异常范围比较窄,异常不易分辨。首先对原始采集信号进行二维空间域滤波,再对信号进行Hilbert变换,提取雷达信号的瞬时振幅、瞬时相位和瞬时频率,然后对这些处理后的信号进行综合分析。研究结果表明,二维空间域滤波可大大消除高频噪声的干扰,提高信号的信噪比,多参数综合分析可提高探地雷达解释的精度,最终的钻探成果也验证了反演解释结果的正确性。     

黄土湿陷性的微结构效应

土结构是一种物质状态,可以层次式的概念模型加以确定。从图象处理角度,提出了微结构定量研究的技术路线,确定了结构要素的量化方法。通过分形结构分析,探讨了天然结构和压力对黄土湿陷性的影响、水与土样之间的作用规律及其湿陷效应,提出了分形结构的湿陷性控制机理。