[發明專利]一種地下空間多物理場綜合探測數據處理方法

有效

• 申請號: 202110626346.2
• 申請日: 2021-06-04
• 公開（公告）號: CN113449243B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 姬勇力;李富凱;李智強;姚文華
• 申請（專利權）人: 中國電波傳播研究所（中國電子科技集團公司第二十二研究所）
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10
• 代理公司: 青島博雅知識產權代理事務所(普通合伙) 37317
• 代理人: 封代臣

本發明公開了一種地下空間多物理場綜合探測數據處理方法，包括如下步驟：步驟1，數據級融合：步驟2，反演：步驟3，特征級數據融合與決策級數據融合。本發明的有益效果是：本發明解決了200m以深地下空間的探測與分類識別問題，實現了地下空間多物理場探測數據綜合利用功能。本發明所公開的處理方法對地下空間安全、合理、可持續開發與建設提供了新的高精度數據處理技術方案，對200m以深地下空間的資源評價、環境保護、規劃建造與后期安全運維等方面具有重大意義。

技術領域

本發明屬于地下空間探測領域，特別涉及該領域中的一種地下空間多物理場綜合探測數據處理方法。

背景技術

隨著城鎮化的快速發展，城市地下空間開發利用的需求劇增，我國城市地下空間建設規模與增長速度已居世界首位，但是由于探測技術與后期數據處理水平的限制，以淺層(50m以淺)被動式開發為主，難以支撐城市的快速可持續發展，我國最新規劃已提出要面向200m以深地下空間開發的戰略，地面已有建筑會大大影響傳統地面探測技術與裝備的性能，急需新的地下空間探測技術裝備與高分辨率目標探測與分類識別方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題就是針對現有方法無法對200m深地下空間探測有效反演分類識別的問題，提出一種新的地下空間多物理場綜合探測數據處理方法，目的是解決現有反演算法精度無法滿足對200m以深地下空間開展有效探測與目標分類識別的問題。

本發明采用如下技術方案：

一種地下空間多物理場綜合探測數據處理方法，其改進之處在于，包括如下步驟：

步驟1，數據級融合：

下式(1)為重力、電磁數據位場耦合機理的數學表征，計算時給出一定尺度的滑動窗口，即泊松窗口，以泊松窗口的中心點作為記錄點，將泊松窗口內相同點的化極磁異常垂向積分和重力異常作為一對數據，對泊松窗口內的離散數據點進行最小二乘線性回歸計算：

式中：ΔZ_┴為磁異常垂直分量，μ₀為空氣的導磁系數，Δg為重力異常，f為萬有引力常數，Δσ為重磁源剩余密度，J為磁化強度矢量模值；

步驟2，反演：

地球物理問題可用下列向量方程表示：

Y＝A·X (2)

其中Y表示觀測數據向量，X表示模型參數值和坐標的列向量，A是一個使觀測數據與初始模型產生聯系的系數矩陣，即靈敏度矩陣，

將式(2)在初值點(X₁，X₂，...，X_N)附近進行泰勒展開，并忽略高次項，可得：

其中：

式中Δy為觀測得到的異常數據與初始模型計算得到的異常數據求差的差向量；Δx為引起這一數據變化的地下地質體參數的變化向量，矩陣A中的各元素表示資料受某個地質體參數變化的影響大小，故稱為靈敏度矩陣，解方程(4)并代入(2)，進行反復計算，即可完成反演計算；

步驟3，特征級數據融合與決策級數據融合：

利用主成分分析PCA與相關成分分析CCA對航空重力、伽馬、電磁進行特征級融合，結合數據級融合結果，共同輸出數據為決策級融合提供支撐，最后利用支持向量機方法分類識別進行決策級融合，對地下空間進行分類識別，輸出識別結果；

PCA與CCA都需要利用式(5)所示的相關系數矩陣，