坑道无线电波透视层析成像中数字模型的设计与特殊处理

本文介绍了用于坑道无线电波透视层析成像处理中数字模型的设计,用层析成像特殊算法（平行相关增强、斜交相关增强、异常增强）分别对精确和含噪声的数字模型数据进行了层析处理,并对特殊算法进行了评价。     

实测坑透资料的层析成像特殊处理效果

用坑透层析成像特殊处理算法对4个工作面的实测资料进行了处理,处理结果检测了算法的可行性、分辨率,检验了算法的稳定性和抗噪能力。      

电磁波坑道透射资料中走向构造的特殊处理

对于采煤工作面中较长的走向构造,电磁波坑道透射资料的处理历来是个难题,无论是传统的手工解释还是近代的层析成像技术,都难以得到满意的结果。本文在层析成像处理的基础上,加上水平相关增强,异常增强等特殊处理手段,使成像面貌大为改善,具有更高的分辨率和稳定性,更利于地质解释。      

复杂断层构造电磁波衰减系数层析成像模拟研究

传统矿井电磁波透视层析成像技术只考虑电磁波的传播距离而忽视传播的方向性,造成探测复杂构造时的层析成像分辨率较低。依据电磁波在煤岩介质中的传播规律推导出了与入射角有关的新振幅衰减常数。引用新振幅衰减常数并基于代数重建算法建立了层析成像数学模型,编制了程序软件。利用新振幅衰减常数层析成像算法分别对平行和交叉断层进行数值模拟。通过与传统衰减常数层析成像的效果进行对比,结果表明:改进后的新振幅衰减常数层析成像效果更好,对断层的位置、走向、延展长度等情况反映清晰准确;在介质背景衰减场不易确定的情况下,绝对衰减层析成像方式优于相对衰减层析成像方式;平行关系的断层构造分辨率要高于交叉关系的断层构造。通过在某采煤工作面的电磁波层析成像中成功圈定了一组隐伏的平行断层构造实例,说明采用新衰减常数的层析成像技术效果提高明显。     

孔—巷联合随采地震相关时差层析成像

煤矿井下回采工作面随采地震技术将采煤机作为震源,实现了动态精准、绿色智能探测的技术构想,可用于工作面内部静态地质异常体与开采动力地质灾害的超前探测。针对常规随采地震观测系统存在的成像盲区问题,提出孔–巷联合的随采地震观测系统设计方案,有效提高成像范围;基于地震干涉原理,采用频率域相关算法,对随采地震信号进行脉冲化处理,获得随采地震等效炮集;为解决随采地震CT层析成像中绝对走时难以获取的问题,提出直接利用相关时差进行CT层析成像的方法,求解过程中无需计算发震时刻,降低对初始速度的依赖。理论模型和实际资料测试结果表明:孔–巷联合观测系统有效扩大了成像范围;基于相关时差的随采地震层析成像方法可以对工作面内部进行速度成像,实现对静态地质异常体的探测;利用随采地震连续监测、动态成像的特点,还可实现对工作面内由于采动引起的应力集中区的实时动态监测,对工作面安全监测更有意义。      

井间地震层析成像技术的应用

阐述了井间地震层析成像的正反演技术——基于最短路径法的射线追踪正演技术和基于LSQR算法的反演技术的原理,并且通过数值模型对正反演算法进行了较细致的研究,重建了地下构造原像,效果较好。结合工程应用实例,进一步表明井间地震层析成像技术能够更清晰、更客观地反映出地下构造情况,为地质结构研究和后期施工提供更详实的资料。最后,对层析成像的分辨率进行了探讨,指出了层析成像质量的影响因素。     

改进模型的层析成像算法

井间地震层析成像技术能够提供钻孔之间地质体的高分辨图像.LTI法与SIRT法相结合是目前使用较广的一种层析成像算法,在此基础上考虑到一个较好的初始模型能提高算法的准确性及效率性,以及在SIRT算法当中如何分配残差能使反演的结果更好,提出了改进模型的层析成像算法.此方法基于LTI法进行射线追踪得到每个接收点在初始模型上的理论走时后,就利用这个理论走时与实际拾取走时的差值以及射线追踪所得到的射线路径,对初始模型进行修正.通过数值模拟实验发现,该算法的效果较原始算法有一定的提高.     

基于互相关函数对钻孔雷达层析成像的改进

常用的旅行时提取方法在针对大收发角度数据进行提取时,因其低信噪比而显得较为艰难且不够准确。提出一种新的基于互相关函数的方法对旅行时提取方法进行改进。首先对数据进行归一化并按角度对数据分类;然后对相同收发角度数据与该角度信噪比最大的数据进行互相关处理并叠加,从而得到该收发角度数据的参考波形;最后根据参考波形的初至波到达时间对该角度数据进行互相关处理,得到每道数据的初至波旅行时。通过计算机模拟的结果和对RAMAC雷达采集的实际数据进行分析处理的结果,对该方法的准确性进行了论证,与常规旅行时提取法得出的层析成像图相对比,该方法得到的层析成像图更为精确、清晰,能为判断地下异常提供更为有力的帮助。     

嘉鱼断裂西向延伸与第四系活动特征

嘉鱼断裂为已证实的隐伏断层。该断裂从洪湖老湾西南横切长江,沿近东西—北东东向延展,经嘉鱼县城东北马鞍山北缘向东延伸于斧头湖,长约40 km,该断裂东端已有明显出露,而断裂尾部并没有明显出露。由于区内小尺度物探资料的缺乏,使得该断裂的走向和活动性都缺少相关证据。本文利用浅层地震反射结合折射层析成像方法,采用2 m道间距接收人工地震波,利用多次覆盖技术和密集炮集折射记录,分别对数据进行反射处理和层析成像,获取了浅层地震反射剖面和高分辨率折射层析成像剖面,并参考相关区域地震安全性评价钻孔资料进行解译。综合研究结果表明：浅层地震反射和高分辨率折射联合应用可互补,尤其在外界干扰较为严重的区域,利用高分辨率折射层析成像可减少浅层地震反射对断层的误判。此外,研究结果证实了嘉鱼断裂的具体位置,其性质为北盘下降、南盘上升的正断层,且该断层错断了第四系沉积层。     

跨孔层析成像LSQR算法研究

目前广泛应用于工程、环境、水文等领域的探地雷达跨孔层析成像技术具有分辨率高,探测范围广,得到的图像结果直观,便于工作者分析地下地层结构等特点.层析成像的关键在于解系数矩阵为大型稀疏矩阵的方程组,笔者采用LSQR算法.此方法具有速度快,对不适定问题数值稳定以及从迭代过程很容易求得数值分析的数值的优点,用其解大型稀疏矩阵方程组得到的的结果清晰可靠,在各种层析成像中LSQR算法得到了广泛的应用.     

超声波层析成像在桩身结构完整性诊断中的应用

应用声波在桩身中传递的网格法射线追踪原理,采用逐次线性化迭代与带阻尼最小二乘QR分解相结合的超声层析成像方法进行图像重建。通过预设置缺陷的模型桩测试,对基于超声波速和特征阻抗的层析成像结果进行了分析验证。结果表明,超声层析成像技术应用于基桩完整性诊断中,可判定灌注桩桩身缺陷的位置和形状大小,并能达到较高的精度。特别是基于特征阻抗的层析成像,为基桩完整性的定量诊断提供了精确的数据平台,在基桩完整性诊断和对缺陷的工程处理方面具有较高的应用价值。     

行运算和二维数字滤波技术在钻孔电磁波层析成像中的应用

本文给出一种适用于现场实时处理的钻孔电磁波层析成像方法。该方法的特点是:(1)利用行运算(Row-Ation)技术,使得层析处理在仅有640K容量的DOS环境下也能运行自如；(2)反演过程中,采用直方图增强技术对灰度图进行后处理,提高信噪比和分辨率,改善了图像的质量。所设计的层析处理软件包在模型反演和野外实际资料处理中得到了比较满意的结果。     

行运算和二维数字滤波技术在钻孔电磁波层析成像中的应用

本文给出一种适用于现场实时处理的钻孔电磁波层析成像方法。该方法的特点是：（1）利用行运算（Row-Ation）技术，使得层析处理在仅有640K容量的DOS环境下也能运行自如；（2）反演过程中，采用直方图增强技术对灰度图进行后处理，提高信噪比和分辨率，改善了图像的质量。所设计的层析处理软件包在模型反演和野外实际资料处理中得到了比较满意的结果。     

高分辨率过井地震层析成像的级联算法及其应用

将过井地震层析成像的级连算法应用到垦71区井间地震资料处理中,得到了高分辨率、精确的井间纵波速度结构。首先根据初至出射角,旋转合成得到清晰的纵波波场,再精确拾取初至到时。初始速度模型是参考测井资料的分层模型,第一级反演算法为分辨率较低但稳定的BPT反演算法,为第二级高分辨率反演算法——阻尼LSQR迭代反演算法提供模型。层析结果显示出清晰的泥、砂互层,与测井参数构造解释对比,高、低速带与砂/泥岩层基本吻合,最高能分辨1/4地震波波长的薄层。研究证明级连算法能很好地兼顾高分辨率和高精度,大大提高了井间地震走时层析成像的质量,可以广泛地应用于油田的勘探和检测。     

基于综合改进ICP算法的三维激光扫描技术在露天矿边坡测绘中的应用

以先后发生过两次大规模滑坡的中煤平朔公司东露天矿边坡为研究背景,利用三维激光扫描技术测绘速度快、测量精度高、数据量大的特点,对该露天矿边坡进行三维激光扫描,尤其是对发生过滑坡的两个重点区域进行精细扫描。基于综合改进ICP算法,将扫描得到的多站点云数据进行拼接处理,完成了长约2 km的露天矿边坡三维模型重建。研究结果表明,三维激光扫描结果符合工程实际特征,是一种快速建立矿山边坡数字模型的有效手段。      

甚高频电磁波多参数层析成像技术及其应用研究

电磁波速度或衰减层析成像技术单独用于岩溶勘察存在多解性缺陷,降低了应用的准确性.基于电阻率和相对介电常数直接反映溶洞与周围介质存在的电性差异,以电磁波速度和衰减层析成像理论为基础,提出了电阻率和相对介电常数层析成像理论,并应用于实例工程.通过对其电磁波速度、衰减、相对介电常数、电阻率4参数层析成像结果进行对比分析和钻探验证,证明了基于电磁波的电阻率和相对介电常数层析成像技术是可行的,形成了电磁波速度、衰减、相对介电常数、电阻率多参数层析成像综合分析方法,提高了电磁波层析成像技术探测溶洞及其充填情况的准确性.     

从地震层析速度确定原位岩土力学参数

地震纵横波层析成像速度与岩土弹性力学参数有关,多道面波分析（MASW）采用类似二维反射地震处理,得到共中点互相关道集（CMPCC）提取面波频散曲线,由面波频散曲线反演二维速度结构,在岩土结构分层等方面有良好的效果。通过同一剖面的折射地震波层析成像得到纵波速度结构,对岩土层的动弹模量和泊松比等力学参数进行分析,为下一步地质工程设计及岩土力学试验提供参考。     

电阻率层析成像的二维改进粒子群优化算法反演

粒子群优化算法(PSO)是通过模拟鸟群觅食过程中的社会行为而提出的一种基于群体智能的全局随机搜索算法,已有研究学者证明PSO算法是一种有效的地球物理反演方法,不依赖初始模型。此次在研究常规粒子群算法的基础上,针对常规粒子群优化算法易于陷于局部极值,后期收敛速度慢,反演精度不高等缺点,提出了一种改进的充分混沌振荡粒子群优化算法。针对粒子群算法的特点,改进速度更新公式,使粒子更快获取与当前全局最好位置的差异,增强粒子的学习能力,并用此算法在matlab2012b编程环境中对均匀半空间电阻率层析成像异常体理论模型进行了二维数值试验。结果表明,此种算法反演时不依赖初始模型,搜索空间增大,实现全局搜索,在准确性上优于标准PSO反演,成像质量优于Levenberg-Marquardt法反演。     

跨孔电波衰减成像初始振幅估算方法比较

跨孔电磁法衰减层析成像是一种利用电磁波振幅信息的方法,通过发射端到接收端电磁波的振幅变化来反演介质衰减常数分布。发射端振幅也就是初始振幅,一般情况下是未知的,它的精度很大程度上影响到层析成像结果,需要在反演前得到或者通过特殊反演方法来处理。本文总结了4种初始振幅处理方法——线性拟合法、矩阵反演法、双频电磁波法以及相邻道比值法,通过合成数据验证了这四种方法的可行性,并且指出了每种方法的优缺点:线性拟合法适合物性变化不大的情况;矩阵反演法对物性情况要求不高,但计算量较大;双频电磁波法能直接得到电导率分布,但只适合良导体情况;相邻道比值法适用情况最广,但容易受干扰影响。     

对后续震相的认识促进了地震层析成像的发展

与地震初动震相相比,后续震相包含有更为丰富的地球内部信息,因此逐渐地在地震层析成像研究中得到重视。文中以赵大鹏等最近的层析成像研究为例,介绍了通过增加后续震相到时信息得到的新的层析成像研究成果,包括通过使用反射波,仅用两个地震台站就可以进行地壳成像研究;深度震相到时的增加,拓宽了区域成像范围,成功实现了台网外部层析成像;随着国际地震中心(ISC)提供的更丰富的各种后续震相到时,对后续震相的认识和使用促进了全球体波走时成像的发展和对地球深部结构及动力学过程的认识。另一方面,地震学相关领域的进步,使得更多的后续震相能够被拾取并被应用到成像研究中,这将大大提高对地震波形信息的挖掘,提高对研究地区下三维结构的认识,极大地促进地震层析成像学的发展。