地质雷达PPT演示课件

地质雷达数据处理、解释及其在工程勘查中的应用,地球探测科学与技术学院指导老师：田钢教授答辩人：范秦军,1,主要内容,一绪论二地质雷达数据处理方法三地质雷达资料的解释四地质雷达在工程勘查中的应用五结束语,2,一绪论,地质雷达技术发展历史问题的提出本文主要工作,3,1.1地质雷达技术发展历史,1926年，Hulsenbeck首先提出应用脉冲技术确定地下结构的思路；1970年美国地球物理仪器公司生产了世界上第一台商业性质的地质雷达；1976年地矿部物探所、水文所和上海地质仪器厂共同研制了DL-1型地质雷达；,4,1.2问题的提出,提高地质雷达的精度和分辨率，研究新的数据处理方法是日益高涨的需求给地球物理工作者提出的新问题。地质雷达在各种复杂的施工环境中的广泛应用，面临着各种干扰源的影响。如何去除这些干扰成为摆在工程人员面前日益紧要的问题之一。提高处理方法，减少问题的多解性，减少在处理解释中对人员经验的依赖。尤其在资料的解释过程中，如何识别不同特征波形对应的地下异常分布成为提高探测成果质量的关键问题。,5,1.3本文主要工作,从地质雷达技术的发展入手，了解地质雷达的发展状况，学习地质雷达的理论。广泛学习地质雷达和地震勘探数字处理方法，并对各方法进行详细讨论，总结了各种方法的优缺点及适用条件。将Kirchhoff积分偏移法应用于地质雷达数据的处理中。总结地质雷达技术的现状，分析其未来发展需求，并指出其局限性。,6,二地质雷达数据处理方法,数据处理的基本概念数据处理基本流程一维数字滤波FK滤波反褶积振幅处理偏移复信号分析,7,2.8复信号分析,复信号分析是把记录道的信息分解为瞬时振幅、瞬时频率、瞬时相位。复信号的这三中瞬时信息，一般是指一个特定的瞬间，而不是一段时间段的平均。复信号分析与傅立叶分析分别在时间域和频率域上对地质雷达信号的能量、频率和相位等参数分析检测，它们在振幅上没有本质差别，而瞬时频率与傅立叶分析的频率不同，前者是分析全部谐波叠加波形的视频率，后者则是分析各谐波频率的振幅分布情况。两者既有区别，又有一定的内在联系。,8,2.8.3复信号分析的特点,9,2.8.3复信号分析的特点,瞬时相位与信号的振幅无关，无论反射振幅是强还是弱，都可以把它们的相位同等的显示出来，能比较清晰的显示出一些弱信号，对提取弱信号十分有利；瞬时振幅反映特定时刻反射信号的能量大小，表现了信号随传播距离的衰减程度，在研究信号衰减的影响因素时，可利用瞬时振幅了解探测介质的性质；在探测介质性质发生变化的地方，频率发生显著的变化，在反射层处瞬时频率的大小在数值上与反射波的主频对应良好，因此可利用瞬时频率的大小和稳定情况，来判断探测介质的稳定性和岩性变化。,10,三地质雷达资料的解释,地质雷达的波组特征地质雷达波组识别的三个要点反射层波组的识别典型目标体的波组特征干扰波的识别复信号参数的地质雷达解释时间剖面的解释,11,3.1地质雷达的波组特征,地质雷达天线发射的子波由几个震荡波形组成，占有一定的时间宽度，反射波依然保持原来子波的波形特点，只是振幅上有所衰减。将雷达子波的周期、持续时间长度和衰减比三个参数作为子波的波组特征。子波的频率成分与天线的主频相近，持续一个半到两个周期，后续震相略有衰减。,12,3.2地质雷达波组识别的三个要点,反射波的振幅和方向反射波的频谱特性反射波同相轴的形态特征,13,3.3反射层波组的识别,识别反射波组的标志为同相性、相似性、反射波形特征等。确定具有一定形态特征的反射波组是反射层识别的基础，而反射波组的同相性与相似性为反射层的追踪提供依据。通过对比地质雷达反射波图像与钻探结果，建立测区地层的反射波组特征。根据反射波组的特征就可以在地质雷达反射波图像剖面中拾取反射层。,14,3.4典型目标体的波组特征,基岩的波组特征地层界面的波组特征地下管道的波组特征水底地形的波组特征第四系含水地层的波组特征地下空洞的波组特征地下埋藏物的波组特征,15,基岩的波组特征,16,地层界面的波组特征,17,地下管道的波组特征,18,水底地形的波组特征,19,地下空洞的波组特征,20,3.6复信号参数的地质雷达解释,瞬时振幅是反射强度的量度，它正比于该时刻地质雷达信号总能量的平方根，利用这种特征便于确定特殊岩层的变化。瞬时相位是地质雷达剖面上同相轴连续性的量度。瞬时频率是相位的时间变化率，反映了组成地层的岩性变化，有助于识别地层，当电磁波通过不同介质界面时，电磁波频率将发生明显变化。,21,3.7时间剖面的解释,掌握充分的资料，了解测区的特征。重点研究特征波的长同相轴。时间剖面上常见的特殊波。一些小的次级断裂断距很小，很难见到明显的断层波。但地层错段使断裂两侧反射波组明显不连续，加之地层破碎，对电磁波吸收加强，在断裂带形成一条反射波组同相轴不连续且反射波强度明显减弱带。这是地质雷达反射波图像中识别断裂的主要标志。,22,四地质雷达在工程勘查中的应用,地质雷达探测技术广泛应用于探测江(湖)水深度、覆盖层厚度及分层、潜水面深度、建筑物基础、基岩层理、断层、岩溶、地下管线、高速公路质量、金属埋藏物、水污染范围等。水域断裂调查陆上工程勘查试验,23,4.1水域断裂调查,探测方法仪器及采样参数处理方法及参数选择探测结果,24,4.1.1探测方法,不同频率天线的测深能力不同，频率越低，探测深度越大；而此次检测的目的在于探测地质构造及断裂带，由于各地质层间介质的介电常数不同，且深度变化较大，故选择25MHz非屏蔽天线是适宜的。结合场地的特点，采用2000ns的采集时窗，迭加128次，点测剖面探测方式，点测距为0.50米，数据处理电磁波速暂定为0.1m/ns，水中为0.33m/ns。,25,4.1.2仪器及采样参数,本次工作使用瑞典MALA地球科学公司制造的RAMAC/GPRCUII型地质雷达，数据采集采用Groundvision雷达数据采集软件。采集参数如下：采样频率：400MHz采样点数：1000点时窗长度：2000ns点测距：0.5米叠加次数：128触发方式：点距触发,26,4.1.3处理方法及参数选择,预处理,预测反褶积,振幅均衡,振幅均衡,带通滤波,带通滤波,提高深处波形的振幅，使能量较弱的波形易于识别。,消除多次干扰波的影响,使波形更易于识别（包括道内均衡和道间均衡）,修饰性处理,27,4.1.4探测结果,一号测线,二号测线,断裂带位置,测区一,28,一号测线剖面图,A区,B区,C区,29,二号测线剖面图,30,测区二,A区,B区,C区,31,A区测线雷达图像,高压线干扰,断裂破碎带,32,B区测线雷达图像,断裂破碎带,33,C区测线雷达图像,基岩断裂,桥梁,高压线干扰,34,4.2陆上工程勘查试验,探测方法仪器及采样参数探测结果,35,4.2.1探测方法,试验目的在于了解地质雷达的探测深度及其对基岩的探测能力，同时明确陆地上不同介电常数的地层对雷达波形的反射效果。选择工作参数为25MHz中心频率的天线，1000ns的采集时窗，迭加128次，点测剖面探测方式，点测距为0.50米，数据处理电磁波速暂定为0.1m/ns。,36,4.2.2仪器及采样参数,使用瑞典MALA地球科学公司制造的RAMAC/GPRCUII型地质雷达，数据采集采用Groundvision雷达数据采集软件。采集参数如下：采样频率：400MHz采样点数：1000点时窗长度：1000ns点测距：0.05米叠加次数：128触发方式：点距触发,37,4.2.3探测结果(一),38,4.2.3探测结果(二),39,4.2.3探测结果(三),40,结束语,主要工作和研究成果：（1）概述了地质雷达技术的历史和发展状况，分析了地质雷达技术的发展趋势，论证了地质雷达技术在工程勘查工作中应用的可行性。（2）对地质雷达数字处理方法进行了深入的探讨，总结了各种方法的优缺点及其适用条件，并将Kirchhoff积分偏移法应用于地质雷达数据的处理中。（3）详细阐述了地质雷达剖面图像的解释方法，并描述了各种干扰波的识别方法及各种目标地质体的反射波组特征。（4）将各种数字处理方法应用于试验数据，从而对各种方法的适用性有了实际资料的辅证。,41,不足与未来发展,（1）现有的偏移方法多借鉴地震数据处理中的理论技术，而高频电磁波在介质中传播时由于位移电流的存在，并弹性波的理论不完全符合。因此，应从电磁波的理论出发，进行偏移方法的研究。（2）随着地质雷达仪器的发展，采集的数据不仅越来越丰富，并且采集方式也越来越多样化，因此应加