[發(fā)明專利]基于探地雷達(dá)和三維速度譜的地下管線埋深估計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011006521.X
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112180452B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭建;白潔;俞慶彬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國建筑第八工程局有限公司
• 主分類號: G01V3/12
• 分類號: G01V3/12;G01V3/38
• 代理公司: 上海唯源專利代理有限公司 31229
• 代理人: 季辰玲

1.一種基于探地雷達(dá)和三維速度譜的地下管線埋深估計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟：

獲取埋設(shè)地下管線的待測路段的探地雷達(dá)剖面圖；

于所述探地雷達(dá)剖面圖中提取包含所述地下管線的反射雙曲線的雷達(dá)剖面區(qū)域，并預(yù)估所述雷達(dá)剖面區(qū)域的區(qū)域參數(shù)，所述區(qū)域參數(shù)包括距離方向上的寬度和時(shí)間方向上的寬度；

基于所述區(qū)域參數(shù)和三維速度譜分析算法，計(jì)算得到探地雷達(dá)的電磁波在所述地下管線的上方背景介質(zhì)中的傳播速度；

基于所述傳播速度，對所述探地雷達(dá)剖面圖進(jìn)行背向傳播偏移成像以獲得偏移圖像；

基于所述偏移圖像中能量聚焦的位置，確定所述地下管線在所述待測路段中的埋設(shè)深度；

所述計(jì)算得到探地雷達(dá)的電磁波在所述地下管線的上方背景介質(zhì)中的傳播速度的步驟包括：

將所述區(qū)域參數(shù)代入所述三維速度譜分析算法后獲得三維疊加振幅數(shù)據(jù)，并對所述三維疊加振幅數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理；

對歸一化處理后的所述三維疊加振幅數(shù)據(jù)應(yīng)用軟閾值函數(shù)計(jì)算獲得三維速度譜圖像；

沿所述三維速度譜圖像的距離軸找到所述反射雙曲線的頂點(diǎn)，并提取所述頂點(diǎn)位置的速度切片，根據(jù)所述速度切片中所述反射雙曲線疊加能量最強(qiáng)點(diǎn)，獲取所述電磁波在所述背景介質(zhì)中的傳播速度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于探地雷達(dá)和三維速度譜的地下管線埋深估計(jì)方法，其特征在于，所述獲取埋設(shè)地下管線的待測路段的探地雷達(dá)剖面圖的步驟包括：

探地雷達(dá)沿所述待測路段檢測獲得多道探地雷達(dá)數(shù)據(jù)；

對多道所述探地雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理以獲得所述探地雷達(dá)剖面圖，所述預(yù)處理包括去背景、道間均衡、去直流和帶通濾波。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于探地雷達(dá)和三維速度譜的地下管線埋深估計(jì)方法，其特征在于，所述雷達(dá)剖面區(qū)域的相干的信號通過疊加振幅計(jì)算獲得所述三維疊加振幅數(shù)據(jù)，疊加振幅計(jì)算公式(1)為

i＝1,…nt；j＝1,…nx；k＝1,…nv

公式(1)中，f為所述雷達(dá)剖面區(qū)域的t-x域中的共偏移距數(shù)據(jù)；N_i表示第i次選擇的水平計(jì)算區(qū)域尺寸；nt、nx和nv分別是每條記錄道的采樣點(diǎn)數(shù)量、道數(shù)和迭代計(jì)算中使用的速度數(shù)；x_j表示第j個(gè)點(diǎn)與所述反射雙曲線的極值點(diǎn)之間的水平距離；t_i,j,k為所述反射雙曲線的第j個(gè)點(diǎn)的雙向時(shí)間，t_i,j,k通過公式(2)獲得，公式(2)為

公式(2)中，t_i為所述反射雙曲線頂點(diǎn)的雙程走時(shí)；v_k為計(jì)算中使用的速度。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于探地雷達(dá)和三維速度譜的地下管線埋深估計(jì)方法，其特征在于，對所述三維疊加振幅數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理的計(jì)算公式為

公式(3)中，L為所述時(shí)間方向上的寬度。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于探地雷達(dá)和三維速度譜的地下管線埋深估計(jì)方法，其特征在于，所述軟閾值函數(shù)的計(jì)算公式為

公式(4)中，α為抑制因子，默認(rèn)取值為0.3。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于探地雷達(dá)和三維速度譜的地下管線埋深估計(jì)方法，其特征在于，所述背向傳播偏移的計(jì)算公式為

公式(5)中，x為所述探地雷達(dá)的天線掃描方向的距離，h為所述地下管線的地下埋置深度，s(x,h)為探地雷達(dá)剖面圖中坐標(biāo)(x，h)處所顯示的疊加振幅，R為所述探地雷達(dá)的發(fā)射天線發(fā)射電磁波遇到散射體目標(biāo)后發(fā)生反射，最終被接收天線接收，整個(gè)過程的傳播距離，t為所述電磁波的行程時(shí)間，f為信號的振幅，i為數(shù)據(jù)道，v為所述電磁波在所述背景介質(zhì)中的傳播速度。