Research on 3D marine electromagnetic interferometry with synthetic sources for suppressing the airwave interference

In order to suppress the airwave noise in marine controlled-source electromagnetic （CSEM） data, we propose a 3D deconvolution （3DD） interferometry method with a synthetic aperture source and obtain the relative anomaly coefficient （RAC） of the EM field reflection responses to show the degree for suppressing the airwave. We analyze the potential of the proposed method for suppressing the airwave, and compare the proposed method with traditional methods in their effectiveness. A method to select synthetic source length is derived and the effect of the water depth on RAC is examined via numerical simulations. The results suggest that 3DD interferometry method with a synthetic source can effectively suppress the airwave and enhance the potential of marine CSEM to hydrocarbon exploration.     

基于超声波合成孔径技术的钻孔成像方法

随着地下空间开发的深入,钻孔岩壁上特殊区域的重视程度越来越高,为了克服传统超声波钻孔成像技术分辨率低的不足,提出一种基于超声波合成孔径技术的钻孔成像方法,提高钻孔图像的分辨率和图像质量。采用高分辨率的合成孔径SAFT成像技术综合处理大量的断面扫描回波信号,达到增强反射信号和抑制干扰信号的目的,使对应的岩壁特征区域回波更加突显,在该基础上提取出扫描断面回波信号的声幅和声时参数。综合声幅和声速参数的特征,提出了基于相关性的超声波钻孔图像重建原则,选择合适的成像数据点,在叠加不同深度的探测数据后形成了关注区域更加明显的钻孔重建图像。将该方法应用到了实际工程中,验证了该方法的可行性和准确性。     

InSAR技术在地形测量和地质灾害研究中的应用

合成孔径雷达干涉测量技术为地形测量和地质灾害的研究提供了一个全新的工具。如果在获取两景雷达图像的间隔期间地面发生了变形(比如地面沉降、滑坡、火山活动等)，运用InSAR技术可以得到亚厘米级精度的地面位移图。本文作者向工程地质学家简略介绍了InSAR技术的基本原理以及一些实际地质应用，这些实例说明了InSAR技术在地形测量和地质灾害研究中具有独特的能力。     

多分辨率分析的InSAR轨道误差去除算法

针对传统的多项式模型去除InSAR轨道误差时,只能去除由于基线不准导致的平地相位残余误差,而对于基线误差引起的与高程相关的地形相位误差仍保留在干涉图中,提出了一种多分辨率分析的干涉相位轨道误差去除方法.从InSAR成像几何结构出发,分析轨道误差的空间特征,推导了由基线误差引起的平地相位误差及地形相位误差;再通过多分辨率分析把轨道误差与对流层延迟误差相位、外部DEM引起的地形误差相位、噪声相位等进行滤除,最后采用最小二乘计算多项式模型参数,可以更精细的估计出轨道误差相位,吸收与地形相关的误差.结果表明,经过改正的干涉图与DEM的相关系数仅0.033 8,相对于线性模型和二次多项式模型的0.165 5和0.071 9,对地形相关轨道误差的去除改善程度达到79.1％和53.0％,能够更好地去除轨道误差,提高了轨道误差估计精度,吸收了与地形相关的误差.     

合成孔径声纳技术在海底管道探测中的应用进展

从合成孔径声纳的基本原理、研究进展、应用,以及实际应用中存在的问题等几个方面,探讨了该技术在海底管道探测方面的应用潜力。国内外一些海域开展的探索性应用显示,该技术可以对海底管道的埋设状态及其周边海域地形地貌和其他小目标清晰成像,并且能够获得管道状态和位置等的细节信息。然而,鉴于海洋水声环境的复杂性和特殊性,SAS在实际应用中仍存在一些问题,需要在信号处理方法、作业方式等方面进行更为深入的研究探索。     

多接收阵合成孔径声纳距离-多谱勒成像方法

Loffeld双基公式将多接收阵合成孔径声纳的系统函数分解为准收发合置项和收发分置畸变项。针对该模型,在二维频域定量分析了相位误差,结果显示该方法能满足高分辨成像。在此基础上提出了一种新的成像方法,首先在二维频域通过距离向数据分块的方式补偿收发分置畸变相位中的距离空变项;然后,在二维时域对各接收阵元的数据进行顺序重排,以实现多阵元数据的收发合置转换;最后,采用距离-多谱勒算法对收发合置转换后的数据进行成像,便得到高分辨图像。仿真和实测数据处理结果验证了该方法的有效性。     

多接收阵合成孔径声纳后向投影成像快速算法

提出了一种内存共享环境下的多子阵合成孔径声纳后向投影快速算法。首先根据后向投影算法的特点设计二维动态数据结构,保存同距离向上的时延和补偿相位信息,省去时延的重复计算;然后在共享内存环境下,将远距离和近距离聚焦运算相结合,实现计算负载平衡;最后通过实测数据的成像试验验证了本文算法的正确性和高效性。     

干涉合成孔径声呐复图像配准分段曲面拟合法

复图像配准是干涉合成孔径声呐(interferometric synthetic aperture sonar,InSAS)信号处理中非常关键的环节,配准质量的好坏直接影响到后续的干涉图生成和数字高程重建.针对大场景的InSAS图像用传统的整体多项式曲面拟合法配准精度低的问题,提出了基于分段曲面拟合的InSAS复图像配...     

矿井瞬变电磁法超前探测合成孔径成像研究

在矿井瞬变电磁超前探测数据处理和解释中,为了更好地识别巷道前方含水体电性分界面,利用扩散场与波动场间的函数关系,将矿井瞬变电磁法超前探测中瞬变电磁波场转换为拟地震波场,实现波场转换.同时,为了解决波场转换后信号幅值偏弱,以增加信噪比利于解释,利用雷达的合成孔径方法对波场转换后的拟地震信号进行相关叠加处理.将矿井瞬变电磁法巷道超前探测的同一测点不同探测方向的数据作为孔径数据进行合成孔径成像,以突出弱异常而提高信噪比,结合应用实例验证了方法的效果.研究表明,矿井瞬变电磁法合成孔径成像方法能够提高电性界面信息的信噪比和界面几何分辨率,对矿井瞬变电磁法精细超前探测含水构造具有重要的理论意义和应用价值.     

航空瞬变电磁合成孔径成像算法关键技术研究

将等效导电平面快速算法与合成孔径相关叠加技术相结合,实现了航空瞬变电磁快速成像解释算法。为了进一步获得更好的成像效果与更优的分辨率,对合成孔径算法中的关键技术进行了研究。首先给出最佳孔径尺寸的求取方法,并通过多个模型进一步验证孔径尺寸对于成像效果的显著影响;接着利用大量数值模拟结果分析孔径大小与异常体埋深、围岩与异常体电阻率比值等因素之间的关系,总结规律利用数值拟合方法求取其函数表达式,并根据函数表达式直接确定最佳孔径尺寸的大小;最后,利用多个模型示例证实合成孔径成像方法能够有效圈定异常范围、提高横向与纵向的目标分辨率,并且该方法不受海量航空数据的影响,计算速度快、可用于实时成像。以上研究成果进一步提高了航空瞬变电磁法的解释精度,为丰富航空瞬变电磁解释方法、提高勘探效率提供了理论依据。