基于探地雷达多属性融合的岩溶洞穴三维成像方法技术

一种基于探地雷达多属性融合的岩溶洞穴三维成像方法，包括以下步骤：(1)对探地雷达数据进行预处理；(2)通过对步骤(1)处理得到的数据体计算其瞬时振幅、能量和最大振幅谱的探地雷达三维属性；(3)利用极差标准化方法将步骤(2)三个三维属性体归一化；(4)利用主成分分析法融合极差标准化处理后的三个属性体，得到融合属性体；(5)等间距提取步骤(4)中融合属性体时间切片中的异常反射区域数据,并利用各切片的空间坐标信息进行三维重构；(6)基于步骤(5)得到的重构数据和体可视化技术实现隧道溶洞目标体三维可视化。本发明专利技术能够有效地通过探地雷达对地下岩溶洞穴进行较为精确的三维建模，为施工过程中处理地下岩溶洞穴相关问题提供指导帮助。指导帮助。指导帮助。

【技术实现步骤摘要】
基于探地雷达多属性融合的岩溶洞穴三维成像方法


[0001]本专利技术涉及隧道地质探测领域，尤其是涉及一种基于探地雷达多属性融合的岩溶洞穴三维成像方法。

技术介绍

[0002]在岩溶地区进行隧道工程建设时，往往会遇到岩溶洞穴、地下暗河等不良地质。岩溶的存在严重制约着隧道施工工期、造价，并给施工人员的安全和集体财产带来严重威胁。岩溶发育具有复杂多变、形态各异等特点，虽然宏观方面可以预见和推定，但在局部具有随机性和不可预见性。隧道施工过程中准确探测洞身及周边岩溶洞穴的空间位置和几何形态，对于评定灾害危险等级、制定详细施工方案具有极为重要指导作用。
[0003]近年来，隧道施工期间的地质超前预报技术得到快速发展。常用方法有洞内地质调查法、超前钻探和无损检测等。其中超前钻探具有定位准确、可直观揭示岩溶物质属性等优势，但其探测效率低、成本高，并且一孔之见难以准确描述复杂多变的岩溶空间形态。隧道内无损检测方法主要包括探地雷达、激发极化等，每种方法都有各自优势和适用条件。其中，探地雷达(GPR)具有分辨率高、结果直观、扫描速度快等其它地球物理方法无法比本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于探地雷达多属性融合的岩溶洞穴三维成像方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：(1)对探地雷达数据进行预处理；所述预处理包括道编辑、解震荡滤波、零时校正、背景去除、增益、带通滤波、偏移以及三维数据合成；所述增益是选用球面扩散补偿增益函数；(2)通过对步骤(1)处理得到的数据体计算其瞬时振幅、能量和最大振幅谱的探地雷达三维属性；所述探地雷达三维属性是通过将二维属性数据插值合成三维属性体或是直接在插值后的三维雷达数据基础上计算三维属性体；(3)利用极差标准化方法将步骤(2)三个探地雷达三维属性体归一化；极差标准化具体规则公式如下：其中：x
i
是原始数据；是第i个变量的平均值；maxx
i
和minx
i
是第i个变量的最大值和最小值；(4)利用主成分分析法融合极差标准化处理后的三个属性体，得到融合属性体；所述主成分分析即线性降维方法中的融合方法，首先需要将三维属性体转换为单属性一维矩阵，每个一维矩阵包含空间坐标信息，进一步用二维矩阵A表示多个属性：针对矩阵A，采用常规的主成分分析法处理流程获得融合后的综合属性一维矩阵后，需要将其按原来的坐标信息恢复成三维综合属性体；所述常规主成分分析法处理流程包含：求零均值矩阵Z、求协方差矩阵C、求协方差矩阵C的特征值和特征向量、构建特征矩阵P以及数据投影；(5)等间距提取步骤(4)中融合属性体时间切片中的异常反射区域数据,并利用各切片的空间坐标信息进行三维重构；所述异常反射区域数据获取方法主要利用融合属性体能够突显异常反射信号区域的特点，使其与原始三维数据体进行对比，手动提取出融合属性体各时间切片数据中溶洞目标体反射信号区域的数据。该方法原理步骤为将融合后的属性按等时间(空间)间隔提取切片，然后通过拾取三维属性体中每个切片的等值线来绘制岩溶洞穴轮廓，最后将每个切片的轮廓与空...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宗辉，刘毛毛，蓝日彦，徐一洲，高山，覃子秀，李建合，刘家庆，王红伟，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：