一种地质雷达数据扇面成像方法技术

本发明专利技术提供了一种地质雷达数据扇面成像方法，该方法对地质雷达二维矩形剖面数据进行边界延拓，然后再分别进行道间三阶插值和三角投影变换。通过二维矩形剖面向扇形剖面的转换，能够更清晰准确的描述地质雷达测线在三维空间的形态特征，实现三维空间的目标定位和解释。释。释。

【技术实现步骤摘要】
一种地质雷达数据扇面成像方法


[0001]本专利技术属于地球物理探测领域，具体为一种地质雷达数据扇面成像方法，该方法通过道间三阶插值和三角投影变换，将二维矩形剖面转换为扇形剖面，更清晰准确的描述地质雷达测线在三维空间的形态特征，有利于三维空间的目标定位。

技术介绍

[0002]在煤矿开采过程中，容易引发地质构造变化，隐伏的地质构造异常(如断层、陷落柱、褶曲等)极易导致矿井开采事故。主要的开采事故包括顶板破坏、煤和瓦斯突出、矿井涌水等。地质雷达作为有效的物探手段，适用于探测断层、陷落柱、褶曲等地质构造异常。三维空间扫描地质雷达通过旋转地质雷达天线的角度，用于工作面前方三维空间探测，也可用于侧帮、回采区等区域的定向探测，实现了地质构造的快速识别和三维成像。
[0003]三维空间扫描地质雷达向工作面发送脉冲形式的高频宽带电磁波，一部分经发射天线直接到达接收天线形成耦合波；经发射天线发射后遇空气与路面分界面后未进入地下而直接反射回来被接收天线接收，形成直达波，耦合波和直达波常常被合称直耦波，常常用来判断时间零点，作为地下目标体深度的判断参考依据，另一部分电磁波进入工作面前方，在介质中传播，当遇到存在电性差异的目标体(如断层、陷落柱、褶曲等)或不同介质界面时，电磁波便产生反射，反射电磁波返回到工作面时由接收天线所接收。接收信号经过采集、处理、存储，就成为包含有工作面前方介质信息的地质雷达数据。
[0004]三维空间扫描地质雷达通过旋转地质雷达天线的角度，用于工作面前方三维空间探测。测线在三维空间的形态为弧形，该弧形以天线位置为圆心。因此，地质雷达剖面应呈现扇形。通过本专利技术一种地质雷达数据扇面成像方法可以实现二维矩形剖面向扇形剖面的转换，更清晰准确的描述地质雷达测线在三维空间的形态特征。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是根据地质雷达数据的特点，通过道间三阶插值和三角投影变换，将二维矩形剖面转换为扇形剖面。
[0006]本方法按照以下步骤将二维矩形剖面转换为扇形剖面：
[0007]步骤(A1)：对地质雷达数据D(i,j)，其中i＝1,2,...,n，j＝1,2,...,m，进行边界延拓得到
[0008][0009]其中j
′
＝1,2,...,m,m+1,...,m+N，再进行道间三阶插值
[0010][0011]其中，k为插值后地质雷达数据的道序号，d
l
为与的距离，l＝1,2,...,N，N为插值取样道数，通常N＝6；
[0012]步骤(A2)：地质雷达数据其中i＝1,2,...,n，k＝1,2,...,m,m+1,...,2m，经过三角投影变换，得到扇形剖面
[0013][0014]其中，i＝1,2,...,n，k＝1,2,...,m,m+1,...,2m，(
‑
α,+α)为天线旋转扫描时扇形剖面的角度范围，为扇形剖面成像结果。
[0015]本专利技术有以下优点：
[0016]1、通过本专利技术提出的三角投影变换函数，能够将二维矩形剖面转换为扇形剖面。
[0017]2、扇形剖面能够更清晰准确的描述地质雷达测线在三维空间的形态特征，有利于三维空间的目标定位和解释。
附图说明
[0018]图1本专利技术地质雷达数据增强流程图
[0019]图2本专利技术地质雷达数据二维矩形剖面
[0020]图3本专利技术地质雷达数据扇形剖面
具体实施方式
[0021]本专利技术针对三维空间扫描地质雷达天线旋转采集数据特点，通过道间三阶插值和三角投影变换，将二维矩形剖面转换为扇形剖面，能够更清晰准确的描述地质雷达测线在三维空间的形态特征，有利于三维空间的目标定位和解释。
[0022]本专利技术一种地质雷达数据扇面成像方法分为两类情形，在第一种情形下，经过道间三阶插值，道数大于采样点数(2m＞n)，此时具体步骤如下：
[0023](1)地质雷达数据其中i＝1,2,...,n，k＝1,2,...,m,m+1,...,2m，经过三角投影变换，得到扇形剖面
[0024][0025]其中，i＝1,2,...,n，k＝1,2,...,m,m+1,...,2m，(
‑
α,+α)为天线旋转扫描时扇形剖面的角度范围，为扇形剖面成像结果。
[0026]在第二种情形下，经过道间三阶插值，道数小于等于采样点数(2m≤n)，此时具体
步骤如下：(1)对地质雷达数据其中i＝1,2,...,n，k＝1,2,...,2m，进行边界延拓得到
[0027][0028]其中k
′
＝1,2,...,2m,2m+1,...,2m+N，再进行道间三阶插值
[0029][0030]其中，k
″
为插值后地质雷达数据的道序号，d
l
为与的距离，l＝1,2,...,N，N为插值取样道数，通常N＝6，若道数小于等于采样点数(4m≤n)，则重复上述插值，直至λm＞n，λm为插值后的道数，插值后的数据为
[0031](2)地质雷达数据其中i＝1,2,...,n，p＝1,2,...,m,m+1,...,λm，经过三角投影变换，得到扇形剖面
[0032][0033]其中，i＝1,2,...,n，p＝1,2,...,m,m+1,...,λm，(
‑
α,+α)为天线旋转扫描时扇形剖面的角度范围，为扇形剖面成像结果。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地质雷达数据扇面成像方法，该方法以地质雷达二维数据为基础，依据地质雷达测线在三维空间的几何特征，形成地质雷达扇形剖面，具体步骤如下：步骤(A1)：对地质雷达数据D(i,j)，其中i＝1,2,...,n，j＝1,2,...,m，进行边界延拓得到其中j
′
＝1,2,...,m,m+1,...,m+N，再进行道间三阶插值其中，k为插值后地质雷达数据的道序号，d
...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔旭，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：