【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种分辨真实地下入侵地道的监测方法，具体为一种基于电阻率变化梯度监测入侵地道的方法，尤其适用于复杂地质条件。
技术介绍
1、电法监测技术在监测入侵地道方面有了一定的应用和研究，通过监测不同时间点的电性质分布情况，监测可能存在的地下隧道和其他非法通道。但是目前在监测过程中，通常存在因无法判断虚假异常而导致的误报或漏报的情况(即本身为溶洞、地质构造体等高阻干扰与入侵地道相似，导致监测判断为入侵地道而发生误报；还存在实际为入侵地道，被识别未干扰事项，导致漏报的情况)；若将其他物体误判为入侵地道则导致降低整个监测系统的效率，若未及时发现入侵地道则可能导致监测系统的失效。因此研究如何分辨真实掘进入侵地道和虚假异常就显得十分有必要。
2、由于入侵地道主要是非法人员为了避开防卫人员穿越国境而设置的，而陆地上的国境线不少都是处于复杂地质条件下，而该条件下常出现疑似入侵洞体的高电阻率区域，因此，如何提供一种新方法，在监测过程中能有效区分入侵地道和高阻干扰洞体，从而大大降低误报或漏报的情况，有效保证入侵地道的监测准确率，是本行业亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种基于电阻率变化梯度监测入侵地道的方法，在监测过程中能有效区分入侵地道和高阻干扰洞体，从而大大降低误报或漏报的情况，有效保证入侵地道的监测准确率。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于电阻率变化梯度监测入侵地道的方法，具体步骤为：>
3、步骤一、布设监测系统：先确定边界线位置，边界线一侧为监测区域，在边界线上布设一排电极测线，电极测线上的各个测量电极均与电法监测仪连接，完成电法监测系统布设；
4、步骤二、首次电法监测：启动电法监测系统进行首次电法监测，将首次采集的视电阻率数据作为初始视电阻率数据，接着获取电极测线所处的地下剖面，并将该剖面网格化，将初始视电阻率数据根据各个网格进行反演，得到该剖面的电阻率网格数据矩阵作为基线电阻率网格数据矩阵rb；
5、步骤三、再次电法监测：在首次采集后间隔时间t后再进行一次电法测量，将测得视电阻率数据根据步骤二所划分的网格进行电阻率反演，获得电阻率网格数据矩阵rt作为t时刻该剖面的电阻率网格数据矩阵；
6、步骤四、电法数据处理：将步骤三中的电阻率数据矩阵rt与步骤二中的基线网格数据矩阵rb做梯度运算得到电阻率梯度矩阵rdt，并将该矩阵rdt生成图像，得到t时刻的剖面电阻率变化梯度图；接着将矩阵rt作为新的基线电阻率数据矩阵rb，然后每间隔时间t重复一次步骤三和四，从而获得各个时间段的电阻率梯度数据rd；
7、步骤五、判定入侵地道：将步骤四获得的各个时间段的电阻率梯度数据rd分析电阻率反演剖面中的高异常区是否为入侵地道，最终完成入侵地道和高阻干扰洞体的区分判定。
8、本申请区分入侵地道和高阻干扰洞体的原理为：专利技术人研究发现虽然入侵地道和高阻干扰洞体在进行电阻率反演成像时均会呈现为高异常区(即高电阻率区域)，但是由于真实入侵地道在后续过程中会持续进行掘进(即入侵地道的范围会在一段时间内会持续扩展)，使得在不同时间段同一高异常区的电阻率剖面上表现为电阻率持续升高，即各个时间段均存在较高的电阻率梯度变化，而高阻干扰洞体的形成为一次性结果(比如地下某处突然塌陷)或者是需要较长时间形成(比如受地下水流冲击蚀刻需要几年或十几年才能形成孔洞)，因此随着时间的推移不会出现较大的电阻率梯度变化，即各个时间段的电阻率梯度变化极低；利用该发现，设定合理的阈值，在电法监测过程中，通过电阻率反演成像发现高异常区后，仅需在后续多个时间段内获得各个时间段的电阻率梯度并与阈值比较，若持续超过则说明为入侵地道，否则为高阻干扰洞体，从而实现入侵地道和高阻干扰洞体的区分判定。
9、进一步，所述步骤一中电极测线上相邻两个电极之间的距离为1～3m。
10、进一步，所述步骤二中剖面网格化后形成m*n的矩形网格排列。
11、进一步，所述步骤四中梯度运算的具体公式为：
12、
13、上式中，rt为t时刻各网格的电阻率数据矩阵，矩阵内为各网格的电阻率值，rb为基线电阻率数据矩阵，rb(i，j)为rb矩阵第i行、第j列的值，rt(i，j)为rt矩阵第i行、第j列的值，rdt为t时刻各网格的电阻率变化梯度矩阵。
14、进一步，所述步骤五具体为：设定每个时间段内电阻率梯度数据rd的两倍标准差值σ(此处的标准差，是指一个时间段的电阻率梯度数据rd里所有网格的值算出来的标准差)加该时间段内电阻率梯度数据rd的平均值(该平均值为一个时间段的电阻率梯度数据rd里各个网格梯度值求平均)为该时间段的阈值；在某一时间段获取的剖面电阻率变化梯度图中若存在超过该时间段阈值的区域，将其作为高异常区，接着获取该时间段之后连续多个时间段的梯度数据，若高异常区在上述各个时间段的梯度数据均持续高于各个时间段对应的阈值，则确定该高异常区所处位置为入侵地道位置，否则判断该高异常区为高阻干扰洞体。
15、与现有技术相比，本专利技术先进行首次电法监测获取初始视电阻率数据，对初始视电阻率数据经过计算处理后获得基线电阻率网格数据矩阵，然后间隔一段时间后再次进行电法监测，并计算处理后获取t时刻该剖面的电阻率网格数据矩阵，两个矩阵做梯度运算得到t时刻的剖面电阻率变化梯度图；并将t时刻矩阵作为新的基线电阻率数据矩阵；如此重复获得后续各个间隔时间段的剖面电阻率变化梯度图；最后对每个时间段均设置对应的阈值，通过每个时间段的梯度数据均与各个时间段对应的阈值进行比较，对高异常区进行分析判断实现入侵地道和高阻干扰洞体的区分判定；因此本专利技术在监测过程中能有效区分入侵地道和高阻干扰洞体，从而大大降低误报或漏报的情况，有效保证了入侵地道的监测准确率。
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1.一种基于电阻率变化梯度监测入侵地道的方法，其特征在于，具体步骤为：
2.根据权利要求1所述基于电阻率变化梯度监测入侵地道的方法，其特征在于，所述步骤一中电极测线上相邻两个测量电极之间的距离为1～3m。
3.根据权利要求1所述基于电阻率变化梯度监测入侵地道的方法，其特征在于，所述步骤二中剖面网格化后形成m*n的矩形网格排列。
4.根据权利要求1所述基于电阻率变化梯度监测入侵地道的方法，其特征在于，所述步骤四中梯度运算的具体公式为：
5.根据权利要求1所述基于电阻率变化梯度监测入侵地道的方法，其特征在于，所述步骤五具体为：设定每个时间段内电阻率梯度数据Rd的两倍标准差值σ加该时间段内电阻率梯度数据Rd的平均值为该时间段的阈值；在某一时间段获取的剖面电阻率变化梯度图中若存在超过该时间段阈值的区域，将其作为高异常区，接着获取该时间段之后连续多个时间段的梯度数据，若高异常区在上述各个时间段的梯度数据均持续高于各个时间段对应的阈值，则确定该高异常区所处位置为入侵地道位置，否则判断该高异常区为高阻干扰洞体。
【技术特征摘要】
1.一种基于电阻率变化梯度监测入侵地道的方法，其特征在于，具体步骤为：
2.根据权利要求1所述基于电阻率变化梯度监测入侵地道的方法，其特征在于，所述步骤一中电极测线上相邻两个测量电极之间的距离为1～3m。
3.根据权利要求1所述基于电阻率变化梯度监测入侵地道的方法，其特征在于，所述步骤二中剖面网格化后形成m*n的矩形网格排列。
4.根据权利要求1所述基于电阻率变化梯度监测入侵地道的方法，其特征在于，所述步骤四中梯度运算的具体公式为：
...【专利技术属性】
技术研发人员：王勃，曾林峰，李晓昭，辛国旭，李韵晨，陈泓云，张衍，谢刘俊，舍子龙，申思洪任，陈圣，徐子强，苏玉彬，王滢，徐晓阳，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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