Curvelet变换及其在地震波场分离中的应用

小波多尺度分析可以有效处理一维信号的点奇异特征,但对于二维信号的线奇异特征,小波变换显得无能为力。Curvelet多尺度变换可以对时空信号进行最稀疏表达,能够获得最优的非线性逼近。通过分析地震信号在Curvelet域三维空间的特征,认为时空信号的不同波组成分在Curvelet域存在明显的差异,可以从频率、角度和空间位置实现有效反射波和干扰波的分离。理论模型与实际单炮记录处理结果表明,Curvelet域方法在分离干扰波、突出反射波的同时,可以较好地保持有效波信息,保真度好。     

Shearlet变换在GPR数据随机噪声压制中的应用

随机噪声是探地雷达(ground penetrating radar,GPR)数据处理存在的主要问题之一,直接影响到GPR数据后续处理及最终解释的准确性和可靠性。为了有效地去除随机噪声,同时更好地保留GPR信号的有效信息,本文提出基于Shearlet变换的GPR数据随机噪声去除方法。作为一种非自适应多尺度、多方向性的几何分析方法,Shearlet变换能够近乎最优地表示含奇异点的高维曲线。在Shearlet域,GPR数据能够得到更加稀疏的表示,通过阈值去噪的方法,有效地去除了随机噪声,使信噪比提高了4dB,最大程度地保留了GPR有效信号。利用理论和实际数据进行验证,体现了Shearlet变换阈值去噪方法的有效性和准确性。     

Curvelet变换在位场数据去噪中的应用

为了解Curvelet变换在位场数据去噪处理中的效果,从Curvelet变换的原理着手,通过对多矩形棱柱体模型进行Curvelet变换去噪和普遍应用的小波阈值去噪试验对比,验证了Curvelet变换去噪的有效性问题。将其应用于实测位场数据的处理中,取得了较好的效果。理论和实测数据的处理结果都表明,Curvelet变换在位场数据的去噪处理中是可行有效的。     

隧道仰拱GPR无损检测实例分析

这里基于某铁路隧道仰拱400MHz天线探地雷达的实际采集数据,采用Radan7软件处理方法所检测的缺陷结果,与施工单位及相关质量控制单位所组织的破检验证完全相符。通过对检测缺陷展开全面分析与解释,为隧道缺陷检测提供了依据和方法,将其应用于该工区后续隧道施工和隧道缺陷的检测处理与解释,具有重要的现实指导意义。     

高铁隧道GPR技术研究与应用

应用基于时间域有限差分法模拟软件GPRMax2D,对高铁隧道衬砌典型的不良情况,如厚度不足、空洞和钢筋布置不合理等进行了正演模拟,得到了隧道衬砌典型不良情况的正演模拟雷达图像。结合某高铁隧道工程实际检测得到的雷达图像,对两者图像作了对比分析,总结得到了隧道衬砌不良情况雷达图像的特征规律,完善了探地雷达图像资料特征解释库,提高了识别高铁隧道衬砌典型不良情况雷达图像的可信度,为高速铁路隧道的无损检测提供了有效的依据。     

基于二维小波变换的随机噪声压制方法在GPR数据中的应用

在探地雷达探测工作中,为了尽可能多的获取回波信息,通常采用宽频带记录,这就不可避免地将各种干扰波也记录下来,其中随机噪声由于其频带较宽,分布于整个数据剖面,常规滤波方法对随机噪声的压制效果往往不佳。由于小波变换具有较强的分频和局部分析能力,根据需要选择合适的小波基函数和去噪方法,可较好地压制随机噪声,提高信噪比。基于二维小波变换理论,提出了采用自适应分层阈值法对探地雷达数据进行压制随机噪声的方法。通过不同模型、不同信噪比下正演模拟数据的验证以及对实测数据的处理,并与中值滤波法和全局阈值法的去噪效果进行了对比分析,结果表明自适应分层阈值法去噪效果更好,实用性更强。     

探地雷达数据的S变换时频分析

S变换自问世以来,凭借其优越性已经被广泛地应用于数字信号处理中。对模拟的探地雷达数据和实测的探地雷达数据进行S变换时频分析。其中探地雷达数据的模拟采用时域有限差分法,地电模型为层状介质,通过S变换时频分析,可以更有效地区分薄层状介质。对实测的探地雷达数据进行S变换时频分析,去除了部分噪音干扰,突出有效信号,图像更直观,易于图像的解译。     

基于小波域KL变换的探地雷达信号处理

探地雷达目标回波信号通常会受到串扰(或直达波)、随机噪声等的干扰,致使目标信号难以分辨。利用小波分析的时频局部化特性和多道探地雷达记录中直达波、目标回波信号以及随机噪声等的不同相关性,对探地雷达记录进行小波分解,得到多频段的小波剖面,再对不同频段的小波剖面做KL变换,实现了串扰抑制。通过实验数据和现场实测数据验证了该方法的有效性。     

基于第二代Curvelet变换的地震资料随机噪声衰减

噪声衰减是地震资料处理中的关键问题之一。根据Curvelet变换对含有光滑边界的二维二阶连续可微函数所具有的稀疏表示性能,给出了Curvelet变换域地震资料随机噪声衰减的阈值方法;并给出了基于地震资料中随机噪声是独立同分布的高斯白噪假设条件下的阈值估计方法。通过合成数据和叠后实际数据算例,对该方法的有效性进行验证。结果表明,Curvelet变换不仅可以很好地衰减随机噪声,并且能较好地保持有效信号。     

KL变换消除探地雷达数据中的水平相干噪声

由于探地雷达采用共偏移距剖面的工作方式,造成数据记录中存在大量水平相干噪声。探讨了采用KL变换消除这些水平相干噪声的方法,并给出了具体的实现步骤。最后通过模型试验和实际数据验证了该方法的有效性。     

探地雷达图像数据处理及应用研究

对探地雷达数据构成及干扰来源进行了分析,利用均值法去除背景噪声;运用HIL-BERT变换数据处理技术得到雷达图像的瞬时振幅、瞬时相位和瞬时频率等瞬时剖面图像,以提高图像的分辨力,增强目标识别的准确性。通过对工程实际探地雷达图像数据的处理,验证了方法的有效性。     

短时傅里叶变换在GPR数据解释中的应用

小波变换、经验模态分解、奇异值分解是提高探地雷达数据信噪比、突出深部异常的有效手段.笔者提出一种快速的短时傅里叶变换技术,对探地雷达噪声信号进行解译,利用雷达发射信号与噪声信号的频谱差异提高雷达数据的信噪比;并以数值算例进行验证,分别从单道波信号的频率能量差异,主频等值分布差异等方面详细分析了该方法与小波变换、经验模态分解方法的优势.结果表明,短时傅里叶分析技术能实现探地雷达数据的快速解译,为探地雷数据的反演成像提供更精确的约束条件.     

基于小波变换的探地雷达弱信号增强

弱信号增强处理是探地雷达数据处理中的一个重要环节,而且是探地雷达数据处理难以解决的问题.弱信号在两方面使其不易于直接从探测剖面上识别出来:一是本身信号强度小且受到随机噪声的干扰; 二是存在浅部强信号的明显反差,视图上难以识别.本文根据小波变换的特征提出一种信号增强方法,即多尺度小波变换信号增强法.从理论上分析该方法增强深部弱信号强度及提高弱信号可识别能力的基本原理, 并通过实例应用说明方法的实用效果.     

基于Curvelet变换的线杆共振干扰去除方法

线杆共振干扰是中浅层地震勘探常见干扰之一,尤其对浅部数据影响较大,由于石油、煤田勘探涉及此类干扰较少,缺乏相关研究内容。Curvelet变换可以获得图像平滑区域和边缘部分的稀疏表达,也能满足时变信号处理的要求,在地震资料处理中取得了较好的效果。本文根据线杆共振干扰在地震数据中表现的特点,提出了一种基于Curvelet变换的线杆共振干扰去除方法,首先通过分析线杆共振干扰与有效信息在Curvelet域的特征差异,借助Curvelet变换的多尺度、多方向特性实现波场分离,然后根据本文设计的非线性阈值函数对干扰系数进一步衰减。通过实际数据的应用分析,发现本文提出的方法可以有效地去除线杆共振干扰,同时可以较好地保护有效信号,去噪后资料的信噪比及分辨率均有不同程度的提高,从而证明了该方法的有效性。     

基于小波包变换的面波分离技术研究

依据面波视速度的分布范围,提出一种新的叠前面波分离技术,即把地震波场分成不受面波影响的波场和受面波影响的波场,然后利用小波包变换对受面波影响的波场进行时频分析,通过分解与重构,从中提取有效波,再将其与不受面波影响的波场合并,就可得到面波分离后的地震波场。该方法在成功分离面波的同时,可使有效波的能量(尤其是其低频能量)不受损失,既有效地保持信号的频宽不变,又提高了记录的信噪比。实际资料的处理结果表明:此方法在叠前面波分离方面具有有良好的效果。     

钢筋混凝土GPR检测图像的目标体快速识别技术

在一般的城建工程结构体的探地雷达检测中,为减小检测工作周期,需要进行现场探测、处理及解释;或是检测工区数据量大,逐个剖面进行人工处理解释需要很大的工作量和工作时间。为解决这些问题,引入了基于F—K偏移及小波变换法图像分割的目标体快速识别技术,对钢筋混凝土探地雷达检测图像进行处理,达到了对钢筋混凝土结构探地雷达检测图像快速处理与解释的效果,也为能够把数据处理程序直接嵌入探地雷达系统中提供理论基础。     

隧道信息化施工岩溶裂隙水超前地质预报

隧道突水是岩溶地区隧道信息化施工过程中经常遇到的一类地质灾害,给施工安全带来了重大危害和经济损失,因此,对隧道掌子面前方的岩溶裂隙水进行准确及时的超前预报,是岩溶地区隧道动态设计与信息化施工中亟待解决的重要问题,具有重要的理论意义和重大的工程实用价值。总结了隧道信息化施工中岩溶裂隙水超前预报方法,重点介绍了在水文地质分析的基础上,综合运用TSP预报系统和红外探水法两种方法对某特长公路隧道岩溶裂隙水进行了工程实例探测,收到了良好的预报效果,对类似工程具有一定的指导意义。     

探地雷达在铁路隧道检测中的应用

基于铁路隧道衬砌质量检测项目,结合探地雷达检测过程中发现的一些问题,列举了不同地质情况下,隧道衬砌检测、衬砌背后回填密实程度检测、钢筋检测、钢架检测的典型雷达图像特征.     

隧道煤层采空区的探测技术

阐述了隧道隐伏煤层采空区对隧道施工及运营安全的影响及危害,并针对隧道内特有的工作空间,对比各种物探技术的应用情况,最终选择了抗干扰强、效率高的探地雷达技术对煤层采空区进行探测。结合几个工程实例,分析了探地雷达在高风险隧道隐伏煤层采空区探测中的具体应用情况,通过钻孔验证了方法的有效性和精确性。     

黄土公路隧道病害治理实例研究

黄土物理力学性质相对较差,具有大孔隙、湿陷性强、强度低的特点,加之黄土区的地形地貌、地质条件比较复杂,导致黄土隧道修筑过程中病害较多。利用SIR2000型探地雷达、RSM-SY5非金属声波探测仪和BJSD-2型激光限界仪等多种方法对某黄土公路隧道病害进行了探测,探测表明隧道洞身出现环向和横向裂缝,衬砌厚度不足,局部地段存在集中涌水和渗漏水,根据探测结果对隧道病害成因进行了详细的分析。在此基础上结合黄土隧道的基本特征,有针对性地提出了锚喷加固、套衬加仰拱、套衬和下加固围岩3套病害治理方案。并利用数值模拟对隧道治理前后围岩稳定性和衬砌结构受力状态进行了分析,结果表明治理方案衬砌受力状态基本对称,结构的安全系数有较大的提高。