适用于城市环境的车载移动式地震探测系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于城市环境的车载移动式地震探测系统和方法，包括至少一移动式车载震源子系统和至少一移动式车载观测子系统，利用在移动车体上搭载的震源或探测设备，利用定位模块检测所属车体的位置，同步控制模块根据采集的位置信息，进行不同车体的协同行进。面对不同城市探测工况选取不同的工作模式以确保不破坏城市已有道路路面，同时利用车载的方式可灵活布置勘探测线以克服地震探勘不便实现非规则测网的问题。

【技术实现步骤摘要】
适用于城市环境的车载移动式地震探测系统和方法
本专利技术属于地震勘探领域，具体涉及一种适用于城市环境的车载移动式地震探测系统和方法。
技术介绍
近些年，中国城市地下空间的开发数量快速增长，城市地下空间开发利用已经成为中国提高城市容量、缓解城市交通、改善城市环境的重要手段，正在成为建设资源节约型、环境友好型城市的重要途径。城市地下空间的开发一般处于地下浅层部分，在城市地下空间施工过程中若遭遇地下松散层、风化破碎岩体、城市地裂缝等不良地质时极易诱发地质灾害，威胁施工安全，甚至造成地表塌陷，地基失稳，进而波及城市地表人与设施安全。因此在开发过程中需要利用城市地球物理勘探技术进行不良地质的探测预警，以便保障城市地下空间开发的顺利进行和城市居民设施的安全。目前，在城市物探中应用较多的是浅层地震反射波法，浅层地震反射波法是利用地震波在弹性介质传播的理论,通过人工在地面激发地震波向地下传播,遇到介质分界面时弹性波产生反射；利用检波器接收其反射波信号,通过浅层地震仪进行时频特征分析和振幅特征分析,便能了解到地下地质体的特征信息,从而达到工程地质勘察的目的。此法具有勘探精度较高、效果好的特点，在探测下松散层、风化破碎岩体、城市地裂缝等不良地质方面较于其他勘探方法具有优势。针对复杂的城市环境地震探测所面临的主要挑战包括两个方面：“无损问题、非规则测网问题”。具体如下：其一，地震勘探大都采用人工单点定位钻井，安装炸药并插入检波器进行探测，会对城市中的已有路面造成一定程度上的破坏，并且需要消耗大量人力物力，效率较低。其二，在地震探勘中测网的布置除地形限制特殊情况下往往必须是规则的，而城市环境较为复杂，建筑群往往比较密集，想要规则地布置测网难度较大，无法做到因地制宜。另外，就目前的城市发展要求，对于地震探测还有不能破坏城区已有道路路面，应该能够适应任意观测系统布置并且能适应并进一步利用城市复杂震动环境的附加要求。以上几点是现有技术的缺陷。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种适用于城市环境的车载移动式地震探测系统和方法。首先，本专利技术提供了一种适用于城市环境的车载移动式地震探测系统，针对城市地下空间开发与建设过程中的工程需求，结合并发挥移动式车载系统的优势，在保证勘探效果的前提下提高了勘探效率。其次，本专利技术提供了一种适用于城市环境的车载移动式地震探测方法，能够实现面对不同城市探测工况选取不同的工作模式以确保不破坏城市已有道路路面，同时利用车载的方式可灵活布置勘探测线以克服地震探勘不便实现非规则测网的问题。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种适用于城市环境的车载移动式地震探测系统，包括至少一移动式车载震源子系统和至少一移动式车载观测子系统，其中：所述移动式车载震源子系统，包括第一车体，以及搭载于第一车体上的震源、震源控制模块、激震记录模块、定位模块、激震—观测同步控制模块，所述震源控制模块控制震源震击地面激发地震波，激震记录模块实时记录激发地震波频谱和波形曲线；所述移动式车载观测子系统，包括第二车体，以及搭载于第二车体上的观测数据采集模块、观测控制模块、记录存储模块、定位模块、激震—观测同步控制模块，所述观测控制模块控制观测数据采集模块采集震波信号，所述记录存储模块对采集数据进行存储；定位模块检测所属车体的位置，激震—观测同步控制模块通过无线信号传输控制第一车体激震与第二车体观测采集数据的同步进行。进一步的，所述观测数据采集模块包括三角支架车，所述三角支架车上分布有多个检波器，所述检波器之间通过电缆连接。进一步的，所述第一车体和第二车体上均设置有电源模块，分别为对应车体上搭载的其他模块供电。进一步的，所述震源控制模块与激震记录模块、击锤震源与激震—观测同步控制模块连接。进一步的，所述激震—观测同步模块通过无线信号保证第一车体的激震和第二车体的观测同步进行。进一步的，所述定位模块通过车辆内置GPS实现两辆车之间的实时定位。进一步的，所述移动式车载震源子系统和移动式车载观测子系统，都具有被配置为进行系统自我开机检查的自检模块。进一步的，所述移动式车载震源子系统和移动式车载观测子系统，都具有显示模块，所述显示模块分别显示地震波的产生或采集过程中的波频和波形。进一步的，所述震源为击锤震源，利用落锤震击地面激发地震波，为地震勘探提供震源。基于上述系统的工作方法，包括以下步骤：根据不同城市勘探任务工况选择不同的工作模式：当探测区域为城区道路，选择被动源观测模式；当探测区域为城郊路面，选择主动源激发观测模式；进行系统自检；对震源进行测量，采集震源数据，同步采集观测数据，并和震源数据一同存储；对数据进行反演处理并成像解释，给出最后的成像结果。进一步的，被动源观测模式是指利用掘进机掘进震动或者地铁运行过程中的非人工主动激发的震源作为勘探震源，在地面接收地下传来的地震波；主动源观测模式的工作原理是浅层地震反射波法，即利用地震波在弹性介质传播的理论,通过人工在地面激发地震波向地下传播,遇到介质分界面时弹性波产生反射；利用接收其反射波信号,通过浅层地震仪进行时频特征分析和振幅特征分析,获得地下地质体的特征信息。进一步的，在选择主动源观测模式情况下，根据工况确定第一车体和第二车体的数量及工作列队方式。更进一步的，列队方式包括：一辆第一车体搭配一辆第二车体，列队方式为第一车体在前，第二车体在后；一辆第一车体搭配一辆第二车体，列队方式为第一车体和第二车体并排行驶；一辆第一车体搭配多辆第二车体，列队方式为第一车体在中间，第二车体均分在第一车体两侧并排行驶；或，一辆第一车体搭配多辆第二车体，列队方式为第一车体在前行驶，第二车体跟在第一车体后并排行驶。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术采用的移动式车载勘探系统与方法不会对城区已有道路路面构成破坏，不对城市居民的正常出行产生影响。(2)本专利技术采用的移动式车载勘探系统与方法在面对复杂的城市环境时可以因地制宜，灵活布置测线网，克服了地震勘探固有的“非规则测网”问题。(3)本专利技术借鉴“海上拖曳式探测”的观测模式，充分发挥了汽车载成本低廉同行性好、安全可靠的优势，在保证勘探效果的前提下提高了勘探效率。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为适用于城市环境的车载移动式地震探测系统的工作原理图；图2为适用于城市环境的车载移动式地震探测工作方法流程图；图3为探测区震源车和观测车的观测模式图。其中，1为移动式震源车、2为检波器、3为三角支架车、4为电缆、5为移动式观测车。具体实施方式：下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。在本专利技术中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于城市环境的车载移动式地震探测系统，其特征是：包括至少一移动式车载震源子系统和至少一移动式车载观测子系统，其中：所述移动式车载震源子系统，包括第一车体，以及搭载于第一车体上的震源、震源控制模块、激震记录模块、定位模块与激震—观测同步控制模块，所述震源控制模块控制震源震击地面激发地震波，激震记录模块实时记录激发地震波频谱和波形曲线；所述移动式车载观测子系统，包括第二车体，以及搭载于第二车体上的观测数据采集模块、观测控制模块、记录存储模块、定位模块与激震—观测同步控制模块，所述观测控制模块控制观测数据采集模块采集震波信号，所述记录存储模块对采集数据进行存储；定位模块检测所属车体的位置，激震—观测同步控制模块通过无线信号传输控制第一车体激震与第二车体观测采集数据的同步进行。

【技术特征摘要】
1.一种适用于城市环境的车载移动式地震探测系统，其特征是：包括至少一移动式车载震源子系统和至少一移动式车载观测子系统，其中：所述移动式车载震源子系统，包括第一车体，以及搭载于第一车体上的震源、震源控制模块、激震记录模块、定位模块与激震—观测同步控制模块，所述震源控制模块控制震源震击地面激发地震波，激震记录模块实时记录激发地震波频谱和波形曲线；所述移动式车载观测子系统，包括第二车体，以及搭载于第二车体上的观测数据采集模块、观测控制模块、记录存储模块、定位模块与激震—观测同步控制模块，所述观测控制模块控制观测数据采集模块采集震波信号，所述记录存储模块对采集数据进行存储；定位模块检测所属车体的位置，激震—观测同步控制模块通过无线信号传输控制第一车体激震与第二车体观测采集数据的同步进行。2.如权利要求1所述的一种适用于城市环境的车载移动式地震探测系统，其特征是：所述观测数据采集模块包括三角支架车，所述三角支架车上分布有多个检波器，所述检波器之间通过电缆连接。3.如权利要求1所述的一种适用于城市环境的车载移动式地震探测系统，其特征是：所述第一车体和第二车体上均设置有电源模块，分别为对应车体上搭载的其他模块供电。4.如权利要求1所述的一种适用于城市环境的车载移动式地震探测系统，其特征是：所述震源控制模块与激震记录模块、击锤震源与激震—观测同步控制模块连接。5.如权利要求1所述的一种适用于城市环境的车载移动式地震探测系统，其特征是：所述激震—观测同步模块通过无线信号保证第一车体的激震和第二车体的观测同步进行，定位模块实现两辆车之间的实时定位。6.如权利要求1所述的一种适用于城市环境的车载移动式地震探测系统，其特征是：所述移动式车载震源子系统和移动式车载观测子系统，都具有被配置为进行系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘斌，范克睿，刘沈华，王宁，刘征宇，庞永昊，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37