雷達(dá)數(shù)據(jù)處理與解釋

1、中國(guó)礦業(yè)大學(xué),ZTR12礦用本安型地質(zhì)雷達(dá)系統(tǒng),主講人： 王偉,中國(guó)礦業(yè)大學(xué),地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)處理的目標(biāo)是壓制隨機(jī)的和規(guī)則的干擾，以最大可能的分辨率在地質(zhì)雷達(dá)圖像剖面上顯示反射波，提取反射波的各種有用的參數(shù)(包括電磁波速度，振幅和波形等)來(lái)幫助解釋。地質(zhì)雷達(dá)與反射地震都依靠脈沖回波信號(hào)，其子波長(zhǎng)度都由發(fā)射源控制。脈沖在地下傳播過(guò)程中，能量均會(huì)產(chǎn)生球面衰減，也會(huì)由于介質(zhì)對(duì)波的能量的吸收而減弱，在地下介質(zhì)不均勻時(shí)還會(huì)發(fā)生散射、反射與透射。因此數(shù)

2、字記錄的地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)類似于反射地震數(shù)據(jù)，反射地震數(shù)字處理許多有效技術(shù)通過(guò)某種形式改變均可以應(yīng)用于地質(zhì)雷達(dá)資料的處理。,一、ZTR12雷達(dá)數(shù)據(jù)處理與資料解釋,中國(guó)礦業(yè)大學(xué),一、 ZTR12雷達(dá)數(shù)據(jù)處理與資料解釋,中國(guó)礦業(yè)大學(xué),1 數(shù)字濾波,礦井地質(zhì)雷達(dá)在測(cè)量過(guò)程中，為了保留盡可能多的信息，常采用全通的記錄方式，這樣有效波的干擾就被同時(shí)記錄下來(lái)，為了去除數(shù)據(jù)中的干擾信號(hào)，需要采用數(shù)字濾波的方法。數(shù)字濾波就是根據(jù)數(shù)據(jù)中有效信號(hào)和干擾信號(hào)頻譜

3、范圍的不同來(lái)消除干擾波。 如果有效信號(hào)的頻譜分布與干擾信號(hào)的頻譜有一個(gè)比較明顯的分界，那么可根據(jù)具體的干擾信號(hào)的分布，設(shè)計(jì)一個(gè)合理的濾波器，將其濾除，就得到了濾波以后的結(jié)果，根據(jù)干擾信號(hào)的頻譜分布的不同，可以采取低通、高通或帶通的方法。,一、 ZTR12雷達(dá)數(shù)據(jù)處理與資料解釋,中國(guó)礦業(yè)大學(xué),如果噪音的頻譜分布只有高頻成分，那么可采用如下的濾波器將其濾除：,式中 是高截頻率。,1）低通濾波,一、 ZTR12雷達(dá)數(shù)據(jù)處理與資

4、料解釋,1 數(shù)字濾波,中國(guó)礦業(yè)大學(xué),2）高通濾波,如果噪音的頻譜分布只有低頻成分，那么可采用如下的濾波器將其濾除：,,,,式中 是低截頻率。,一、 ZTR12雷達(dá)數(shù)據(jù)處理與資料解釋,1 數(shù)字濾波,中國(guó)礦業(yè)大學(xué),3）帶通濾波,如果噪音的頻譜分布既有低頻成分又有高頻成分，那么可采用如下的濾波器將其濾除：,,一、 ZTR12雷達(dá)數(shù)據(jù)處理與資料解釋,1 數(shù)字濾波,中國(guó)礦業(yè)大學(xué),一、 ZTR12雷達(dá)資料解釋,地質(zhì)雷達(dá)資料的地質(zhì)解釋是雷

5、達(dá)探測(cè)的目的。然而地質(zhì)雷達(dá)資料反映的是地下介質(zhì)的電性分布，要把地下介質(zhì)的電性分布轉(zhuǎn)化為地質(zhì)體的分布，必須把地質(zhì)、鉆探、地質(zhì)雷達(dá)和其他相關(guān)的資料有機(jī)結(jié)合起來(lái)，建立測(cè)區(qū)的地質(zhì)——地球物理模型，并以此獲得地下地質(zhì)模式。,中國(guó)礦業(yè)大學(xué),1、時(shí)間剖面的解釋方法,一、 ZTR12雷達(dá)資料解釋,2、雷達(dá)波速度的求取,中國(guó)礦業(yè)大學(xué),1、時(shí)間剖面的解釋方法,一、 ZTR12雷達(dá)資料解釋,地質(zhì)雷達(dá)圖像剖面是地質(zhì)雷達(dá)資料地質(zhì)解釋的基礎(chǔ)圖件，只要地下介質(zhì)中存在

6、電性差異，就可以在雷達(dá)圖像剖面中找到相應(yīng)的反射波與之對(duì)應(yīng)。根據(jù)相鄰道上反射波的對(duì)比，把不同道上同一個(gè)反射波相同相位連結(jié)起來(lái)的對(duì)比稱為同相軸。一般在無(wú)構(gòu)造區(qū)，同一波組往往有一組光滑平行的同相軸與之對(duì)應(yīng)，這一特性稱為反射波組的同相性。,中國(guó)礦業(yè)大學(xué),1、時(shí)間剖面的解釋方法,一、 ZTR12雷達(dá)資料解釋,地質(zhì)雷達(dá)測(cè)量使用的點(diǎn)距很小(<2m)，地下介質(zhì)的地質(zhì)變化在一般情況下比較緩慢，因此相鄰記錄道上同一反射波組的特征會(huì)保持不變，這一特征稱

7、為反射波形的相似性。同一地層的電性特征接近，其反射波組的波形、振幅、周期及其包絡(luò)線形態(tài)等有一定特征。確定具有一定特征的反射波組是反射層識(shí)別的基礎(chǔ)，而反射波組的同相性與相似性為反射層的追蹤提供了依據(jù)。,中國(guó)礦業(yè)大學(xué),不同測(cè)量目的對(duì)地層的劃分是不同： （1）在進(jìn)行考古調(diào)查時(shí)，特別關(guān)注文化層的識(shí)別； （2）在進(jìn)行工程地質(zhì)調(diào)查時(shí)，常以地層的承載力作為地層劃分依據(jù)，因此不僅要?jiǎng)澐只鶐r，而且對(duì)基巖風(fēng)化程度也需要加以區(qū)分。為此需要

8、根據(jù)測(cè)量目的，對(duì)比雷達(dá)圖像與鉆探結(jié)果，建立測(cè)區(qū)地層的反射波組特征。根據(jù)反射波組的特征就可以在雷達(dá)圖像剖面中拾取反射層。一般是從垂直走向的測(cè)線開始，逐條測(cè)線進(jìn)行。最后拾取的反射層必須能在全部測(cè)線中都能連接起來(lái)并保證在全部測(cè)線交點(diǎn)上相互一致閉合。,1、時(shí)間剖面的解釋方法,一、 ZTR12雷達(dá)資料解釋,中國(guó)礦業(yè)大學(xué),1、時(shí)間剖面的解釋方法,一、 ZTR12雷達(dá)資料解釋,根據(jù)地層反射波組特征與鉆孔對(duì)應(yīng)的位置劃分反射波組后，就需要依據(jù)反射波組的同

9、相性與相似性進(jìn)行地層的追索與對(duì)比。在進(jìn)行時(shí)間剖面的對(duì)比之前，要掌握區(qū)域地質(zhì)資料，了解測(cè)區(qū)所處的構(gòu)造背景。在此基礎(chǔ)上，充分利用時(shí)間剖面的直觀性和范圍大的特點(diǎn)，統(tǒng)觀整條測(cè)線，研究重要波組的特征及其相互關(guān)系，掌握重要波組的地質(zhì)構(gòu)造特征，其中特別要重點(diǎn)研究特征波的同相軸變化。特征波是指強(qiáng)振幅、能長(zhǎng)距離連續(xù)追蹤、波形穩(wěn)定的反射波。它們一般都是主要巖性分界面的有效波。它們特征明顯，易于識(shí)別。掌握了它們就能研究剖面的主要地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)。,中國(guó)礦業(yè)大學(xué),

10、時(shí)間剖面上主要表現(xiàn)如下特征：,1、時(shí)間剖面的解釋方法,一、 ZTR12雷達(dá)資料解釋,1） 雷達(dá)反射波同相軸發(fā)生明顯錯(cuò)動(dòng)2） 雷達(dá)反射波同相軸局部缺失3） 雷達(dá)反射波波形發(fā)生畸變4） 雷達(dá)反射波頻率發(fā)生變化,中國(guó)礦業(yè)大學(xué),1、時(shí)間剖面的解釋方法,一、 ZTR12雷達(dá)資料解釋,1）雷達(dá)反射波同相軸發(fā)生明顯錯(cuò)動(dòng),破碎帶及大的風(fēng)化裂隙、含水量變化大造成正常地層發(fā)生突變，兩側(cè)地層或土壤層性質(zhì)發(fā)生變化，表現(xiàn)在地質(zhì)雷達(dá)時(shí)間剖面上為反映地下底層界

11、面上的雷達(dá)反射波同相軸明顯錯(cuò)動(dòng)，斷層活土壤層性質(zhì)發(fā)生變化越大，這一特征越明顯。,中國(guó)礦業(yè)大學(xué),1、時(shí)間剖面的解釋方法,一、 ZTR12雷達(dá)資料解釋,2）雷達(dá)反射波同相軸局部缺失,地下裂縫、地層性質(zhì)突變和風(fēng)化發(fā)育情況和程度往往是不均衡的，那么由于其對(duì)雷達(dá)反射波的吸收和衰減作用，往往使得在裂縫、裂隙的發(fā)育位置造成可連續(xù)追蹤對(duì)比的雷達(dá)反射波同相軸局部缺失，從缺失的范圍與地下裂縫橫向發(fā)育范圍和介質(zhì)性質(zhì)突變大小有關(guān)。,中國(guó)礦業(yè)大學(xué),1、時(shí)間剖面的

12、解釋方法,一、 ZTR12雷達(dá)資料解釋,3）雷達(dá)反射波波形發(fā)生畸變,地下裂縫、裂隙等在地質(zhì)雷達(dá)時(shí)間剖面上的另一表現(xiàn)特征為，由于地下裂縫、不均勻體對(duì)于雷達(dá)波的電磁弛豫效應(yīng)和衰減、吸收造成雷達(dá)發(fā)射波在局部發(fā)生波形畸變，畸變程度與地下裂縫、裂隙及不均勻的規(guī)模有關(guān)。,中國(guó)礦業(yè)大學(xué),1、時(shí)間剖面的解釋方法,一、 ZTR12雷達(dá)資料解釋,4）雷達(dá)反射波頻率發(fā)生變化,由于土壤各種成分含量及鹽堿性質(zhì)對(duì)于雷達(dá)波的電磁弛豫效應(yīng)和衰減、吸收作用，往往對(duì)雷達(dá)波

13、波形改造的同時(shí)造成雷達(dá)反射波在局部頻率降低，這也是在地質(zhì)雷達(dá)時(shí)間剖面上識(shí)別不同土壤性質(zhì)邊界的一個(gè)重要標(biāo)志。,中國(guó)礦業(yè)大學(xué),1、時(shí)間剖面的解釋方法,一、 ZTR12雷達(dá)資料解釋,上述現(xiàn)象在地質(zhì)雷達(dá)時(shí)間剖面上特征往往不是孤立的，即有時(shí)幾種特征同時(shí)存在，只是有的特征更突出，有的特征不明顯，這就需要資料解釋人員除對(duì)區(qū)域地質(zhì)條件充分了解以外，還必須具有豐富的實(shí)踐和解釋經(jīng)驗(yàn)，從而去偽存真，得到更準(zhǔn)確的地下地質(zhì)信息。,中國(guó)礦業(yè)大學(xué),2、雷達(dá)波速度的求

14、取,一、 ZTR12雷達(dá)資料解釋,雷達(dá)波速度的獲取是地質(zhì)雷達(dá)資料解釋的重要內(nèi)容。也是深度轉(zhuǎn)化的重要的參數(shù)，其準(zhǔn)確與否，直接關(guān)系到解釋結(jié)果的準(zhǔn)確程度。電磁波在介質(zhì)中傳播速度的獲取常用的方法有：,1）已知目標(biāo)換算方法；2）介電常數(shù)法；3）反射系數(shù)法等。,中國(guó)礦業(yè)大學(xué),已知目標(biāo)換算方法最簡(jiǎn)單，同時(shí)也是最常用的方法。該方法是采用鉆探的方法獲取已知地層或目標(biāo)體的深度，根據(jù)電磁波的傳播時(shí)間進(jìn)行計(jì)算。然后將獲得速度來(lái)推斷沒(méi)有鉆孔或已知目標(biāo)的區(qū)域地