三维高密度电法在底板水探测中应用

针对目前采用二维高密度探测矿井底板水, 只能获得巷道底板的富水性特征, 而不能获得工作面内部的底板富水性情况的现状,研制出了通过在工作面周边铺设电缆,采集工作面底板三维数据体的设备及数据处理软件,并结合三维成像技术,实现了工作面底板富水性采前三维探测、三维数据体垂直及水平切割技术.结合新汶煤田协庄煤矿71504W工作面应用实例,介绍了三维高密度电法技术在底板水探测中的应用, 实现了对工作面底板富水性采前三维数据体的采集、采场底板含水性三维电阻率成像, 可方便地进行水平及垂直切片, 将工作面底板富水状态直观地表现出来,说明了该技术的实用性和有效性.     

大型钢建筑高层结构的激光三维测量与仿真分析

高层建筑物在进行大型钢结构施工吊装中具有跨度大、结构复杂和高空对接等技术难度,获取空间几何数据的传统方法是利用全站仪来实现,在高层建筑物牛角上所贴的标志存在误差且高空作业粘贴标志危险大;与传统测量方法相比,地面三维激光扫描(Terrestrial Laser Scanning,TLS)方法可快速、高效、非接触式地获取钢结构表面高精度三维信息及钢结构挠度,较全站仪获取空间单点信息更具效益性。以厦门国贸金融中心连廊钢结构为研究对象,首先介绍钢结构的施工吊装方案及所需采集的空间数据信息,接着以获取钢结构空间几何位置及预提升挠度值的需求出发,详细阐述点云数据的获取方案及后期处理技术和方法,并重点论述二维立面图空间信息的获取及钢结构连廊挠度值的提取分析等。通过与全站仪测量获取的数据对比分析可知,采用地面三维激光扫描仪能快速、精确地为高空钢结构吊装提供必要的空间数据及扰度监测,是有效的并优于传统方法,既保证施工质量,又为玻璃幕墙安装提供形态依据。该研究成果可应用于高层建筑物的钢结构施工吊装以及变形监测等。     

LIDAR点云的获取及分类方法浅析

Lidar能够实时快速的获取高精度的三维地面信息;Lidar产品能方便的与多种实用程序软件接口直接连接,如CAD、三维动画软件等等。这些优势使得Lidar得到了越来越广泛的应用。机载激光雷达(Light Detection And Ranging,简称LiDAR)量测技术是应用机载激光雷达系统进行三维空间测量,得到密集的地面物体的三维坐标点云数据,再通过相关软件处理后,获得DEM、等高线图、正射影像图及三维建筑物模型。由于Li DAR系统本身包含激光、全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)三种技术,并与数字航摄仪相结合,而且激光脉冲不受阴影和太阳角度影响,其高程数据精度不受航高限制,因此经过专用软件处理,可在空中完成地面高程模型DEM及数字正射影像图DOM的大规模生产,大大提高航测成图的作业生产效率,减少生产环节,缩短生产周期,提高成图精度。由于比常规摄影测量更具优越性,近些年得到了迅速发展。     

大地电磁资料精细处理和二维反演解释技术研究(五)——利用阻抗张量成像识别大地线性构造

大地线性构造往往与块体或物性的边界、断裂的几何延伸相关联,是地学研究的重要目标构造.在大地电磁法中,传统的方法是通过反演得到的电性结构的差异来解译线性构造,是一种间接分析方法.由于线性构造发育处走向和倾向明显,二维性较其他地方一般会更强,故而在阻抗张量成像分析中,相应的二维有效因子就会比较大,最佳主轴统计分布会更加明显.据此,本文利用大地电磁阻抗张量成像(包括最佳主轴统计成像、构造维性成像)来探测识别大地线性构造.本文首先通过三维理论模型的研究结果来验证这一技术在线性结构探测中的有效性,然后将其应用于郯庐断裂带南段实测剖面的具体分析中,展示了这一技术在线性构造探测中的实用性及其数据处理与分析过程.本文研究表明,大地电磁阻抗张量成像技术可独立于反演为地质解释尤其是线性构造的解释提供诸多参考信息.     

《CT理论与应用研究》约稿函

<正>尊敬的先生/女士:CT(Computerized Tomography-计算机断层成像,是一种在不破坏物体结构的前提下,根据物体周边所获取的某种物理量(如地震波、X射线等)的投影数据,运用一定的数学方法,通过计算机处理,重建物体特定层面上的二维图像,以及依据一系列上述二维图像构成三维图像的技术。随着CT技术和各专业学科的发展,CT在物质探测方面所具有巨大的优势,在医学、工业、地球物理、工程、农业、安全检测等领域得到了广泛的应用。     

机载探地雷达数值模拟及逆时偏移成像

机载探地雷达可以用于人类无法到达的危险地区、植被严重覆盖的地下目标体探测,然而由于机载探地雷达的特殊性,影响机载探地雷达探测效果的因素包括天线的极化方向、天线的飞行高度以及地表粗糙度等.为了研究这些影响因素与探测效果之间的关系,用三维时间域有限差分模拟电磁波的传播过程,以沙漠地区地下空洞掩体的机载探地雷达探测为实例,分别模拟了不同天线极化方向、天线高度及地表粗糙度情况下的机载探地雷达剖面,分析了各因素对机载探地雷达探测地下空洞目标体的影响.天线极化方向与目标体走向垂直更有利于地下目标体探测;天线距离地表越近,可以获得更高分辨率的雷达剖面;沙漠地表起伏越大,雷达剖面中的散射杂波能量越强,浅部地下目标体信号容易被掩盖.为了消除起伏地形造成的散射杂波,提出用逆时偏移成像技术对共炮集机载探地雷达数据进行偏移成像,成像结果优于基尔霍夫偏移成像结果.     

基于GIS的太原市活断层探测数据管理系统

将地理信息系统(GIS)技术应用于活断层探测数据管理工作,开发了"太原市活断层探测数据管理系统".系统具备探测信息的录入与存储、查询、展示等功能;利用AOVBA二次开发方式,将探测数据的管理过程便利化、可视化、直接化.最终实现了基础地理信息、地震地质调查数据、地球物理探测数据等活断层探测数据的数据编辑、查询、显示与管理等综合应用.     

地震全波形反演及其探测壳-幔结构的研究进展

地球介质的物理属性(如速度)隐含了地球内部结构和演化信息,因而获取高精度的地下介质模型是探测内部结构的重要目标之一.全波形反演方法利用地震观测记录的振幅、相位等全波信息来重建速度和密度等介质参数模型,被认为是建立高精度地下介质模型的最有潜力的研究方法之一,其不但是石油勘探地震成像的主要研究方向,而且在结构地震学获得了较高关注和初步应用.随着该理论的完善以及计算机技术的发展,全波形反演方法已被应用于大陆尺度以及全球尺度的壳-幔结构探测,并成为探测地球深部结构的研究方向之一.本文首先简述了全波形反演理论研究及应用进展,包括地震波场正演模拟方法、目标函数构建、迭代优化方法、初始模型建立等;然后介绍了全波形反演方法在澳大利亚、东亚、欧亚大陆以及全球尺度的上地幔结构研究,并分析其探测壳-幔结构的效果;最后给出算法的优化策略(例如地震波场正演模拟、目标函数、寻优算法等),时间域或频率域的多尺度反演策略,结合其他反演方法(如走时反演)的多手段联合反演策略以及高性能计算技术将是全波形反演方法突破计算瓶颈并在内部结构成像广泛应用的可能途径.     

基于高性能瞬变电磁辐射源的城市地下空间多分辨成像方法研究

城市地下空间的高精度、多分辨探测是城市地下合理开发的前提.由于城市探测环境的特殊性,需要探测方法具备抗干扰能力强、分辨能力好、分异多尺度地下目标等特性,现有的物探方法难以兼顾城市地下空间的探测需要.本文利用三维矢量有限元方法为正演手段,在瞬变电磁高性能辐射源进行微分脉冲扫描的基础上,对探测数据进行多时窗的扫时波场变换,将微分脉冲扫描后的多分辨响应信息,进行多分辨信息提取.同时通过地震探测中的多次覆盖处理,提高探测场对地下目标的分辨能力,最后对多次叠加后的虚拟波场进行拟地震偏移成像,最终实现城市地下空间的高精度探测.     

短周期密集台阵被动源地震探测技术研究进展

近十年来,短周期密集台阵被动源探测技术日益成长为国内外深部结构探测领域的一项重要手段.该技术相较于传统宽频带地震探测具有高分辨、省时省钱、绿色环保等优点.尽管低频信号不足,对岩石圈地幔以深结构探测能力有限,但密集的台站间距使得地壳精细结构成像成为可能;台阵下方不同方位射线形成密集的交叉覆盖,从而可通过反演和叠加偏移等手段获取稳定的壳幔结构图像.因此,短周期密集台阵探测技术已广泛应用于深部速度和界面结构成像,以及矿产资源勘查、火山活动监测、微震精定位、发震断层的几何学和运动学特征研究等多种不同领域.本文系统的总结了短周期密集台阵在地壳结构研究和微震定位检测等方面的研究进展.展望未来,以科学问题为导向,利用天然地震及背景噪声观测、重力测量、InSAR数据、GPS测量等多种地球物理数据,开展联合反演和成像,并提取研究对象的多属性特征正日益成为减少解的非唯一性、揭示地质体真实赋存状态的有效途径;该领域方法技术的迅速提升有望大大促进地震学及地球动力学研究,在深部结构成像、矿产资源勘查等领域具有广阔应用前景.     

超短时线性台阵背景噪声成像技术在浅层地质结构探测中的应用

背景噪声地震成像方法已被广泛应用于探测壳幔深部结构;近些年来,该方法在浅地表结构成像中的应用研究也在蓬勃发展,然而近地表场源不均匀等因素导致高频面波信号往往难以准确恢复,以牺牲时间来提高信噪比的观测方式会极大限制其在工程勘查中的应用.本文尝试讨论超短时背景噪声成像技术在浅层地质结构探测中的应用效果.笔者利用湖北应城地区超短时(1 h)线性台阵地震背景噪声记录,使用被动源面波多道分析法从虚拟炮集中提取相速度频散曲线,通过反演获取了浅地表二维横波速度结构.结果表明,利用本文方案可以恢复高信噪比面波信号、获取高信噪比的频散能量以及拾取高精度相速度;反演速度结构与实际测井数据吻合度好,成像结果有效揭示了测区150 m以浅的地层结构,证明了超短时背景噪声成像技术在浅层地质结构调查中具有很大的应用潜力．     

基于空间形态先验约束的三维电阻率反演成像方法(英文)

三维电阻率探测反演存在着多解性的固有难题,增加已知数据和先验信息、施加先验约束是压制反演多解性的可行途径。针对该问题,将地质推断或其他地球物理勘探方法获得的确定性的异常体空间形态信息作为一种重要的已知先验信息,提出了一种基于异常体空间形态先验约束的三维电阻率反演成像方法,利用已知异常体边界的三个正交方向向量(法向量及两个切向量)及各向异性的权重系数来控制异常体边界区域的法方向及切方向电阻率差异程度,从而实现已知异常体边界空间形态的刻画及其先验约束的表征。将上述异常体空间形态先验约束施加到三维电阻率反演目标函数中,并建立了基于空间形态先验约束的三维电阻率反演成像方程。然后,开展了基于空间形态先验约束的数值反演算例,对三维电阻率反演方向向量及其权重进行了系统探讨,得到了方向向量权重合理的取值范围,验证了空间形态先验约束在降低多余构造,压制多解性方面的可行性和有效性。最后,将该方法用于广州地铁含水层探测中,将地质地雷得到的异常体空间形态施加到三维电阻率反演中,较准确的反演出地下含水层的位置和形态,通过与现场钻孔对比,可发现空间形态约束方法显著的压制了三维电阻率探测反演的多解性问题,具有良好的实用性。     

廊坊市活断层探测数据管理系统

根据政府和社会公众实际需求,基于以往廊坊地区基础地理资料和活断层探测工作成果资料,采用GIS技术、三维可视化技术及网络技术,建成廊坊市活断层探测数据管理系统,具有建库、存储、分析、管理、三维显示和应用等强大功能,可实现活断层信息的科学管理,为城乡规划、地震应急、土地利用、重大工程选址提供信息服务。     

GPR探测地埋管径研究综述

用无损探测技术来获取地下目标物的信息是当前研究的热点,探地雷达作为一种重要的工具及技术,已广泛应用在地埋管道直径的无损探测中,准确快速测定地埋管的直径,在理论研究与实际应用中都具有重要意义.本文在综合分析电磁波在介质中传播的基本特征和目标回波双曲线特征的基础上,讨论了用探地雷达无损探测技术来获取地埋管的直径特征参数的可行性;介绍了国内外目前主流的探地雷达设备,及相关学者在管径探测方面的研究进展;在国内外典型实例剖析的基础上,介绍分析了不同发展时期探地雷达测定地埋管管径的原理及测定方法;接着对地埋管径无损探测研究工作当前存在的问题进行总结.最后指出,地埋管探测的研究工作,应着眼于实现硬件轻便化、软件专业化、数据处理模型的智能化,才能更好的在实践中加以应用.     

海域层析成像的研究动态

[本刊讯]在海上探测能源和资源是推动海域层析成像研究的巨大动力,层析成像的研究成果又提高了探测存储油气构造的精细度。李松康等提出,海域层析成像研究要针对海上复杂构造成像技术的应用,可分为:1)中、深目的层的断面或基底的成像;2)地质构造因素造成的成像;3)因信噪比低特别是多次波干扰造成的伪成像等研究课题。针对1)类成像的关键是搞清楚海下地层的速度变化规律,围绕速度提供的大量物理和地质信息开展勘探工作。复杂构造成像要建立在精确的速度分析基础之上,清晰的构造成像又可验证速度的可靠性。二者相互促进,应采用最佳的叠前精细…     

《CT理论与应用研究》约稿函

正尊敬的先生/女士:CT(Computerized Tomography)——计算机断层成像,是一种在不破坏物体结构的前提下,根据物体周边所获取的某种物理量(如地震波、X射线等)的投影数据,运用一定的数学方法,通过计算机处理,重建物体特定层面上的二维图像,以及依据一系列上述二维图像构成三维图像的技术。     

《CT理论与应用研究》约稿函

正尊敬的先生/女士:CT(Computerized Tomography)——计算机断层成像,是一种在不破坏物体结构的前提下,根据物体周边所获取的某种物理量(如地震波、X射线等)的投影数据,运用一定的数学方法,通过计算机处理,重建物体特定层面上的二维图像,以及依据一系列上述二维图像构成三维图像的技术。     

CSAMT数据三维可视化的方法

CSAMT(可控源音频大地电磁法)是地球物理勘探中电法勘探的一种经济且有效的方法,传统的方式是通过手动或自动的方法绘制剖面图、等值线图等来展示其探测的数据,这些方式往往具有数据展示不全面、效果不直观等缺点.为了克服这些缺点,本文利用计算机三维可视化技术,以甘肃玉门某地区的数据为例,探索并实现了CSAMT数据三维可视化构模的方法.文中首先分析了CSAMT数据的存储方式与空间分布,提出了一种高性能的数据读取与组织算法;接着文章根据原始的数据信息,提出了基于探测方向数据点生成TIN的方法,建立了测线模型;为了更好地预测勘探范围内的三维空间情形,文章实现了一种高效的CSAMT数据快速局部插值算法,进而实现了数据场模型的建立.本研究表明,通过三维可视化技术将CSAMT数据建立并绘制成三维虚拟模型,能更加直观、更加全面地展示该数据,可为地质解释与规划决策服务,具有较好的推广前景.     

核磁共振与瞬变电磁三维联合解释方法

传统核磁共振地下含水量解释多采用基于均匀半空间或层状导电模型的一维反演,分层给出地下含水信息.然而,这些方法忽略了地下复杂电阻率分布信息对结果的影响,也不能很好地反映局部三维含水构造.本文从三维电介质中核磁共振响应的正演理论出发,提出首先利用瞬变电磁数据进行基于等效导电平面法的快速电阻率成像,然后将成像结果作为核磁共振三维反演的电性模型,进行联合解释.激发磁场的分布采用有限元法直接求解,通过引入伪δ源实现电流源的加载,并强加散度条件排除了三维磁场模拟中"弱解"的影响.针对核磁共振灵敏度矩阵的病态性和数据中存在的干扰信号,提出考虑罚项的非线性拟合目标函数,利用线性化方法进行核磁共振反演.模型数据表明该方法能较准确反映地下三维含水构造,实测算例进一步证明了方法的有效性.本研究将促使核磁共振方法在岩溶、裂隙水、孤立水体等复杂水文地质条件及隧道、矿井灾害水源探测等方面得到有效应用.     

汶川地震发震构造带过WSFD-2钻井深反射地震数据3-D处理技术研究

2008年5月12日汶川发生里氏8.0级地震的发震机制与龙门山断裂带的构造特征紧密相关,应用反射地震探测方法精细探测发震构造内部的结构特征,对研究汶川地震的发震机理有重要意义.5.12地震后在地表错断最剧烈的区域之一虹口乡白庙村穿过发震构造和深钻科研井WSFD-1和WSFD-2布置了兼顾浅中深层信息的反射地震探测剖面,该区域断裂带硬岩出露,地形地貌复杂多变,起伏剧烈,只能采取弯线地震测线布设方式采集二维反射地震数据,而且弯曲度大,造成CDP点分散严重.区域内构造复杂,褶皱逆推构造发育,地层和构造倾角大,采用常规二维地震数据处理方法进行叠加处理时,易将不同地层的反射信息叠加到同一反射层.弯线叠加剖面上侧面波,混波干扰严重,会显著地降低原本低信噪比数据的分辨率,或剖面可靠性低,容易在二维剖面中造成解释陷阱.本文利用弯线地震采集的三维特性,用拟三维地震叠加技术处理汶川地震科学钻井附近横跨北川-映秀断裂带的二维弯线地震数据,弥补常规二维弯线地震数据处理技术的不足,将不同地层的反射信息分离归位到不同的三维叠加剖面上,解决二维弯线地震数据处理时混波干扰严重的难题.通过理论分析和实验选取合适的共中心点面元,获得了高分辨率的三维叠加剖面.相比于二维弯线叠加剖面,三维叠加剖面切片成像更真实,剔除了不同地层反射信息混叠的影响,能得到更准确的断点信息,并可以获得沿断层走向横向的信息,显著提高了构造解释的可靠性和精度.应用拟三维地震数据处理方法处理龙门山断裂带的二维弯线地震数据,获取高分辨率的构造信息,有利于断裂带内汶川地震发震机制和龙门山隆起机制的解释.