相控震源在矿产勘探中应用的数值模拟研究

为满足深部矿区精细勘探的需求,研究适于矿区的震源技术至关重要.在便携式电磁驱动可控震源应用于矿区勘探过程中,单电磁驱动可控震源和组合震源分辨率不高.本文基于相控震源技术,采用有限差分方法,对二维地下空间不同介质模型的波场传播及地面接收点的响应进行数值模拟.模拟中,震源分别使用单震源、延时时间为0 ms及1.33 ms的9单元相控源,介质模型采用均匀、水平层状、不规则矿区模型,得到如下结果:均匀介质下相控震源激励定向地震波,0 ms、1.33 ms延时参数下相控源激发固定方向地震波,方向分别为90°和70.4°;层状介质模型下,0 ms参数下相控源产生的垂向地震波方向不随介质变化,1.33 ms相控源激励的定向地震波在不同介质中仍然具有方向性,但随波速变化,地震波发生偏折,地震波主波束方向由70.4°,依次变为68.5°,66.0°,63.7°,61.1°;不规则矿区模型下,1.33 ms相控源激发的地震波在首层介质内传播方向为70.4°,围岩内为65.4°,矿体内为63.1°.在水平层状矿区介质结构下,与单震源相比,1.33 ms和0 ms相控源令接收点信噪比分别提高了14.1 dB和10.2 dB;在不规则矿区模型下,1.33 ms和0 ms相控源较单震源令接收点信噪比提高了18.9 dB和14.9 dB.由此得到如下结论:相控源在复杂介质模型下仍具有激发定向地震波的能力,尽管波束方向在不同介质内会发生偏折;在多种延时参数下,相控源都具有改善接收数据信噪比的能力.综上所述,相控震源技术能有效提高矿集区的数据采集质量.     

基于低信噪比条件下新型Seislet变换的阈值去噪方法

Seislet变换是一种类小波变换方法, 主要根据小波基沿地震同相轴的局部倾角方向来分析数据, 其中, 局部地震倾角的表征是该方法的核心。局部倾角的求取方法有很多种, 但是往往在低信噪比的条件下存在着一些局限。根据共中心点道集中基于时距关系的地震倾角定义, 提出一种适应于低信噪比条件下的倾角求取方法。对比基于时距关系与平面波分解滤波器计算出的局部地震倾角, 结果证明, 该方法能更加准确地表征低信噪比条件下同相轴的倾角信息。将基于时距关系的局部地震倾角用于Seislet框架, 建立表征低信噪比数据的新型Seislet变换方法。在地震数据处理中, 引入语音信号中改进的阈值方法。结合新型Seislet变换, 提出阈值去噪方法, 此方法不但适于地震数据, 而且在提高信噪比方面也优于传统的阈值去噪方法。实际数据处理的结果验证了新型Seislet变换与改进阈值去噪方法的组合能够有效地解决低信噪比条件下的信号提取任务。     

Chirp技术及其在海底浅层勘探中的应用

Ch irp子波因其宽的频带、长的脉冲延续时间和似白噪音的频率扫描特点,经过子波振幅包络和相关等处理后,具有很高的地层分辨率和资料信噪比,因而在海底浅地层调查中被广泛的采用。文中从Ch irp子波的波形生成开始,逐次讨论它的子波振幅包络和相关处理技术,以及它的分辨率的问题,最后以工程勘查中的实际例子证明Ch irp技术的优越性,同时还讨论了其技术的局限性,以便能对Ch irp技术有个深刻的了解。     

地基GPS用于阿勒泰积雪深度反演研究

积雪作为主要的淡水资源,准确地监测积雪覆盖与雪深具有十分重要的意义。随着全球卫星导航系统的不断建设和新技术新应用的不断发展,地基GPS遥感积雪参数技术越来越受国内外学者的重视。本文基于阿勒泰市气象局的GPS地表环境监测站观测数据,采用GPS-MR技术开展了积雪深度反演研究。首先给出了GPS-MR技术用于积雪深度反演的基本原理,其次利用阿勒泰GPS监测站2017年1—3月的数据进行了积雪深度反演分析,最后针对不同GPS卫星高度角区间影响进行精度分析。研究结果表明地基GPS可用于阿勒泰气象站积雪深度反演,与实测雪深较差优于3 cm,且较优卫星高度角区间为5°～20°。地基GPS用于积雪深度反演具有全天候、高精度、高时间分辨率、高自动化、低成本等优点,可充分发挥现有地基GNSS气象监测站在积雪探测领域潜在的应用价值,以期地基GNSS监测站成为积雪遥感探测手段的有效补充。     

利用地基GPS反演积雪深度

利用全球导航卫星系统反射信号研究测站周边地表环境参数是近年来遥感领域的研究热点之一。利用测量型全球导航卫星信号接收机数据,实时获取其周边的积雪深度,是对现有降雪监测方法的有效补充。该文基于GPS信噪比与信号振幅的变化特征,研究了使用GPS信噪比观测值进行雪深探测的算法,并首次使用国家气象观测站的业务观测数据对地基GPS反演雪深算法进行了验证。对比试验使用近两个月的人工积雪深度测量值与GPS信号反演的积雪深度值进行了逐日比较,二者的吻合度较好,标准偏差为2.04cm,相关系数为0.94。该对比试验表明,利用常规测量型地基GPS接收机观测数据进行雪深探测是可行的。应用地基GPS反演雪深技术,气象部门基于现有的地基GPS水汽监测网可进一步开展积雪环境监测研究。     

可控震源定向照明方法的仿真研究

当野外噪声很强,即使使用组合震源地震也无法获得满意信噪比的地震数据时,本文提出了一种基于可控震源阵列的定向照明控制方法,采用该方法可形成定向地震波.通过仿真研究合成了8激震器可控震源阵列分别采用简单组合及定向照明技术得到的单炮地震记录,可以看出采用合适的延时参数,定向照明单炮地震记录的反射波信噪比高于组合地震情况.定量的计算结果表明,实验条件下采用0.89 ms延时参数,各反射波信噪比分别提高了10.19 dB,3.23 dB和1.02 dB.由此可见,可控震源定向照明地震技术是一种提高原始地震资料信噪比的有效方法.     

基于三角网光滑规则的LiDAR点云噪声剔除算法

通过对传统移动均值法、频率域信号分析等离散点云噪声剔除算法局限性的分析,结合LiDAR点云离散空间分布特性,本文提出一种基于三角网光滑规则的点云噪声剔除算法。该算法先快速生成离散点云的二维Delaunay三角网,并构建任意点的邻接拓扑关系,然后依据设定的光滑规则进行噪声信号点检测,并输出非噪声点信号。针对条带数据进行实验,结论表明本文算法适合离散点状噪声剔除,可较大程度提高点云数据的信噪比。     

Statistical analysis of signal measurement in time-of-flight cameras

Three-dimensional imaging systems have evolved significantly in the last two decades due to increase in demand for tasks in the field of close range photogrammetry. The fast and growing need of 3D imaging devices has given rise to range image technology, especially time-of-flight (TOF) cameras, that provide direct measurement of distance between the camera and the targeted surface. A significant advantage of TOF devices over traditional range data sensors is their capability to provide frame rate range data over a full image array. In phase shift TOF cameras, phase shift sampling of the received signal is used to measure amplitude, phase and the offset (intensity) of the received signal. As a result, the quality of the measurement of these sensors depends heavily on signal-to-noise (SNR) of the incoming signal and the subsequent processing algorithms. A detailed understanding of the statistical distributions of the measurement parameters is crucial for accurate distance measurement analysis especially in low SNR scenarios. In this paper, we provide explicit noise models for the three parameters of amplitude, phase and intensity. The proposed stochastic model helps in investigating the effect of noise on signal and classifying range data reliability in TOF cameras. The model is used for prediction of errors in a TOF camera under various SNR conditions. Experimental verification confirms the validity of the model using real data for range error classification under different noise conditions.     

L2C码与L2载波数据质量分析

基于IGS的L2C信号跟踪站数据验证了具有L2C码的卫星的L2载波的信噪比高于没有L2C码的卫星的L2载波的信噪比,L2载波恢复的数据质量更好.针对不同的接收机,对比分析了C/A码和L2C码多路径效应及观测噪声水平,发现对TRIMBLE NETRS接收机,L2C码误差水平明显高于C/A码,与期望结果相反.     

自适应Kalman滤波反褶积的快速实现方法

提出了以二进小波变换为基础的自适应Kalman滤波反褶积(AKFD)新方法，针对该方法的计算复杂程度，提出了一种快速实现方法.二进小波变换的AKFD抛弃了传统预测反褶积对信号平稳性的假设，克服了提高分辨率而信噪比明显降低的问题，具有很好的抗噪性能.在小波域进行的AKFD在压制假反射以及提高分辨率方面比时间域的AKFD好，克服了在时域内进行AKFD抬升低频成分的缺陷.利用二维地震数据的局部平稳性的假设提出了快速实现方法，通过分段求取自适应预测算子，分别于横向及纵向采用样条插值的方法进行插值，来减少求取自适应预测算子的计算量，达到快速实现的目的.经过大量实验表明计算速度提高数百倍，仍能保持原来的计算效果.