基于变分自动编码器的探地雷达噪声压制及双曲线识别

受仪器设备和环境的影响,使用探地雷达(GPR)进行数据采集的过程中会引入各种不同的噪声,从而干扰目标体反射信号,对数据处理及解释造成困难.由此,本文提出了一种能够同时实现GPR剖面数据噪声压制及双曲线异常识别的变分自动编码器(VAE)神经网络结构.首先,详细阐述了模型结构、数据集建立及网络参数选择;然后,通过合成数据实验验证该算法的有效性及模型的泛化能力,相比于深度卷积自动编码器(CDAE),本文算法在噪声压制能力和双曲线识别能力上均表现更优;最后,通过对隧道衬砌和管线的实测数据进行处理,验证了本文算法的实用性.     

管线模型的探地雷达物理模拟实验

地下管线是保障城市运行的重要基础设施与生命线,开展管线探测是城市地下工程建设中必不可少的环节.探地雷达正演有助于掌握雷达波在地下的传播规律、加深对管线回波的认识.由于真实的地下介质分布不均匀、测区环境充斥着多种干扰,导致实际的探地雷达剖面中回波信号成分复杂、目标双曲线形态不完整,难以直接进行地质解释,而数值模拟常不考虑杂波干扰,模拟结果相对理想化.因此,本文聚焦于管线模型的物理模拟实验,在室内实验室和野外现场构建了一系列不同材质、不同埋深、不同管径的管线模型,利用不同中心频率的天线开展探测实验;分析了地下管线的雷达波传播规律及特征;结合管线材质、大小和埋深等信息,进一步验证雷达资料解释的准确度.结果表明：在背景介质均匀的沙池实验中,原始雷达剖面中背景噪声较小、目标双曲线形态完整,金属管线的反射波能量最强,含水管线会引起明显的多次波.而在野外现场采集到的雷达数据中存在较多的噪声干扰,不同管线引起的雷达回波呈双曲线或“类双曲线”;与背景介电常数的差异越大,反射波能量越强;相较于深埋管线,浅埋管线的双曲线特征更明显、振幅能量更强.由此可见,不同管线具有不同的双曲线特征、相位和振幅特征,可为地...     

FDTD数值模拟在GPR管线探测中的应用

探地雷达是一种非常重要的管线探测技术,为了提高地下管线雷达图像特征的认识,确定管线异常体的位置,提高雷达资料的解释精度.论文从Maxwell两个旋度方程出发,推导了二维TM波的差分方程、CFL数值稳定性条件、频散关系.然后,基于Matlab平台编写了探地雷达正演的FDTD程序,应用该FDTD程序开展了管线探测中探地雷达探测效果分析,包括对管线埋藏深度、管线间距、管线内物质、管线材质等影响因素的数值模拟.通过分析雷达正演剖面特征,可以清晰了解并掌握雷达管线探测与各种影响参数之间的关系,对实际地下管线探测可起到指导作用.最后,将GPR应用于武广高速浏阳河隧道管线探测中,GPR准确地定位了PVC通迅电缆的位置在埋深,为工程施工与处置提供了依据.     

地震属性在天然气水合物识别中的应用

地震属性包含了大量的地质特征,对天然气水合物矿体识别起着重要作用.在对天然气水合物进行识别时,如何选取适用于工区的地震属性和分类方法是解决问题的关键.本文对神狐地区地震数据进行了优化处理,提取了15种地震属性.通过自组织神经网络分析技术对地震属性数据所反映的地质特征进行自动识别和分类,与实际测井数据进行反复对比,获得了工区水合物的识别图和雕刻图.研究结果与已知的钻井区域进行反复对比和综合分析,发现自组织神经网络在水舍物识别研究中起了良好的作用.     

基于互相关分析及最小二乘拟合的GPR偏移速度估计

针对常规GPR偏移速度确定方法随机性强、误差大等缺点,提出一种基于互相关分析及最小二乘拟合回波双曲线的速度估计方法.首先根据FDTD(时域有限差分)原理对地埋管线进行雷达正演模拟,获取目标体反射回波双曲线图像,并采用手动及互相关分析两种双曲线坐标拾取方式,沿双曲线走势拾取坐标点,然后根据最小二乘原则拟合双曲线方程,进而得到偏移速度,最后实现对正演剖面的Kirchhoff偏移处理及目标体半径反演.结果表明:利用互相关分析得到的时间坐标更为准确,拟合双曲线得出的偏移速度准确性更高,偏移效果更好,且可将反演半径的相对误差控制在5%以下.将该方法应用于雷达实际探测剖面处理,实现了双曲线收敛,有效估计了目标体的半径,验证了该方法对实测数据的有效性.     

HHT在探地雷达检测路基质量中的应用

为探明路基中隐藏病害的类型和空间位置,应用探地雷达方法对公路路基质量进行了无损检测.在地层介质强衰减和噪声干扰作用下,探地雷达信号存在信噪比低、深部复杂目标体难以识别的问题.针对探地雷达路基实测信号非线性和非平稳的特点,采用信号均衡和希尔伯特-黄变换相结合的方法,首先对数据进行均衡处理以突出深层弱信号,在此基础上对单道信号进行经验模态分解以获得固有模态函数,通过希尔伯特变换对固有模态函数的瞬态属性特征进行分析,进而将希尔伯特-黄变换应用于整个探地雷达的数据剖面,最后通过综合对比瞬时振幅剖面和瞬时相位剖面对探测结果进行了分析和解释.结果 表明,信号均衡可以有效缓解深部信号衰减问题,基于希尔伯特.黄变换可以从多属性参数角度对探地雷达信号进行处理与解释,可以较好的识别异常体的位置和属性信息,提高了探地雷达解释结果的可靠性.     

基于信号整体与局部特征的地震数据自动处理方法研究

提出一种基于信号整体与局部特征的地震数据自动处理新方法, 该方法不同于以往仅采用包络线互相关来直接检测事件. 新方法依然按照检测、 识别、 关联和定位等4个步骤进行处理, 但在进行单个震相信号检测的同时, 也检测信号波列并利用其包络线特征来识别和关联震相. 文中详细阐述了数据处理过程中如何定义一个波列及抽取和应用其特征. 相关的数据处理技术目前已成功应用于区域台网的日常数据处理分析中. 作为例子, 给出了对新疆区域台网连续16天数据进行测试处理的结果. 实际应用结果表明, 这种新方法可以大幅度降低自动处理结果的误检、 漏检率, 在实际应用中具有很好的前景.      

利用探地雷达频谱反演层状介质几何与电性参数

通过对地下层状介质探地雷达(GPR)回波广义反射系数的奇偶分解,建立了联系GPR反射系数序列频谱与介质几何参数、电性参数的代价函数,这些介质参数包括地下反射面的深度、层厚度以及各层的介电常数和电导率,从而提出了一种由GPR频谱同时估算地下介质多参数的全局优化反演方法.为了对多参数全局优化算法给出一个合理的参数初值,研究了不同参数对反射系数序列频谱属性的影响规律,提出了利用不同频谱属性分别估算不同参数的分步反演方法.以分步反演方法得到的结果作为多参数全局优化反演的初值,可以极大地提高反演计算的效率和反演结果的可靠性.用理论模型合成数据和GPR公路检测数据对本文方法进行了测试,结果表明本文方法效果良好,具有较高的分辨率,能较好的给出厚度小于调谐厚度的薄层的深度、厚度和介电常数等参数.     

路面基层探地雷达图像纹理特征提取方法研究

探地雷达数据中的形状和纹理特征是公路病害识别的重要依据,许多专家和学者提取和分析了公路病害在探地雷达图像上的形状特征,却很少提取其纹理特征,从而无法全面的反映公路病害特征.为提取和分析探地雷达路面数据的纹理特征,本文提出基于线性型、对数型和指数型三种转换类型的探地雷达数据灰度级转换方法,并采用灰度共生矩阵和小波变换提取转换后的探地雷达图像纹理特征.采用线性型、对数型和指数型转换关系将探地雷达数据转换为图像数据,通过对比分析,64级线性转换是将探地雷达数据转换为图像数据的最佳转换类型;以公路路面结构层层间不密实为例,讨论了灰度共生矩阵各参数的选择,并基于灰度共生矩阵算法提取纹理参数特征图;对探地雷达图像进行二层小波分解,得到高频部分和低频部分,并计算高频系数的平均能量.通过分析各个特征图可以得出,不密实病害的纹理特征明显,出现上下边界两条与其内部反差较大的特征曲线,这对其识别具有重要意义.从小波分解的结果可以得出,不密实纹理信息集中在低频部分.本文采用的提取探地雷达图像纹理特征的方法在公路病害识别方面具有一定的实用性,为公路养护提供重要的技术支撑.     

油气地球物理解释技术研究新进展

根据2012-2015年度SEG和EAGE年会内容,介绍了近年来地油气地球物理解释技术相关新进展:在裂缝检测分析技术中,断层自动提取技术可以在三维地震相干体上自动提取断层线,利用窗口3D拉东变换滤波器可以改善大断裂的信号强度;三维地震属性优化技术,一般通过属性预处理,采样训练,多变量步步识别,非线性主成分分析,建立判别模型等步骤;全波形反演技术可以按照在岩性预测、储层物性参数、储层流体检测的应用方向分成了三类;AVO技术在新技术和裂缝介质,理论方法和实践应用三个方面有所发展;磁法技术主要在3D建模与反演、海洋电磁勘探技术和储层描述技术三个方面;页岩气储层描述不仅用于勘探阶段的资源评价、裂缝建模、"甜点"识别,还可直接为储层改造与开发提供储层物性、页岩层裂缝和应力场数据方面具有独特的优势.随后,研讨了其技术发展趋势,例如在综合解释方面,更加注重处理-解释一体化,以及多学科综合;在解释过程中,通过各种特殊处理方法充分挖掘与应用地震数据中的各种信息,通过属性的标定、约束和模拟等手段,更准确地刻画构造、更精确地预测储层和更逼真的描述油气藏;在技术上,岩石物理、地震属性、地质统计学、三维可视化以及各种反演方法仍是主要研究领域.