王秀荣;冷广昇;牛鹏程
【摘 要】To use the 3D array antenna in GPR although can acquire mass data with high density and seamless splicing, but because of limitation in instrument matched software unable to play its 3D data advantages, realize underground target spatial description. In as-pects of propagation mode etc. , the 3D GPR and 3D seismic prospecting are similar. If transform 3D GPR data into 3D seismic data format, then through relatively mature 3D seismic data processing system can realize 3D GPR data true 3D processing. The pilot study of a Lanzhou project has shown that:after unified gridding, 3D GPR data through quasi-seismic data processing of calibration, filte-ring, deconvolution, noise attenuation and 3D migration, can effectively improve 3D GPR data vertical and horizontal resolutions, and then to improve 3D GPR detection accuracy.%采用三维阵列天线技术,探地雷达虽然能够采集到高密度、无缝拼接的海量数据,但受仪器配套软件的局限,无法发挥其三维数据的优势,实现对地下目标的空间刻画.三维探地雷达与三维地震勘探在传播方式等方面具有相似性.将三
维探地雷达数据转换成三维地震数据格式,利用比较成熟的三维地震勘探数据处理系统,可实现三维探地雷达数据的真三维处理.兰州某地的试验性研究表明:统一网格化后三维探地雷达数据,经过静校正、滤波、反褶积、噪音衰减、三维偏移等拟三维地震数据处理,可有效提高三维探地雷达数据的纵、横向分辨率,进而提高三维探地雷达数据的探测精度.
【期刊名称】《中国煤炭地质》
大功率白光led
【年(卷),期】2017(029)010
【总页数】6页(P70-75)
【关键词】柴油脱三维探地雷达;反褶积;偏移;三维数据处理
【作 者】王秀荣;冷广昇;牛鹏程
【作者单位】中国煤炭地质总局勘查研究总院,北京 100039;中国煤炭地质总局勘查研究总院,北京 100039;中国煤炭地质总局勘查研究总院,北京 100039pm2.5治理
【正文语种】中 文
【中图分类】三相混合步进电机P631.4
探地雷达作为高频电磁波探测地下介质电性分布的一种地球物理探测方法，近年来被广泛应用于地下管缆探测、地下空洞、地下埋设物探测、公路地基和铺层等检测[1]。实践表明，传统二维探地雷达存在工作效率不高、横向分辨率低和多解性问题。进入21世纪，探地雷达逐渐向多通道二维和三维采集系统发展[2]。与传统的二维探地雷达数据相比，三维探地雷达有如下技术优势。 ①采用三维阵列天线技术，可采集到高密度、无缝拼接的海量雷达数据，不会造成地下信息的缺失；
②高密度采集获得的纵横向数据间距接近天线中心波长的1/4，可有效提高分辨率；
③三维阵列式天线进行发射和接收组合，即任一天线发射的信号都能被其它天线接收，即真三维采集。
④三维阵列式天线发射脉冲频率为200～1300MHz，高、低频特性既可保证超浅层的高分辨，又有一定的探测深度；
⑤通过GPS对实现高精度定位，控制精度可达到厘米级，保障了雷达数据的精确归位。
⑥轻便化设计，可以采用多种(车载、人力)形式进行资料采集，做到快速、便捷；
⑦模拟三维地震处理技术进行真三维偏移，可使地下目标体成像清晰、准确，其三维数据体可实现任意深度水平切片展示。
1.1 存在的问题
目前与三维探地雷达配套的三维处理软件，只具备简单的处理功能，其数据处理主要有以下几个方面的问题。
①三维探地雷达自带软件的数据处理功能较弱，如地面校正，增益调整，一维、二维滤波，常速偏移等功能，仅可满足简单的二维资料处理，难以应对复杂条件下的三维数据处理。
②三维探地雷达的处理基本采取拟三维方法，即通过逐线的二维处理，然后合并。虽然三维数据采集能够得到电磁波的空间分布特性，但二维处理不具有发掘三维数据的“体”功能，因此不能实现对地下目标的空间刻画，甚至抹杀有用信号。
③三维探地雷达的数据量大，自配的处理软件无法进行海量运算，从而不能满足复杂城市道路探测需求。
④目前三维探地雷达探测成果的表现仍然停留在成果报告的阶段，成果表现不直观，不利于市政、交通部门使用。
光纤入户信息箱20世纪90年代以来，地球物理勘探技术特别是三维地震技术发展迅速，处理、解释技术水平达到国际先进水平。地震数据处理技术发展了多年，形成了完备的处理技术及体系[3-5]。三维探地雷达和三维地震存在相似性，比如都能发生反射、折射、干涉、衍射，都能够传播能量与信息。因此，其数据处理的应有可借鉴之处。为了适应三维探地雷达应用发展，数据处理必须向三维方向发展。鉴于目前处理软件能力不足的现实，我们提出利用现有的反射波地震勘探数据处理系统，来处理三维探地雷达数据的思路，将专用的探地雷达数据处理与反射波地震勘探数据处理结合起来，实现三维探地雷达数据的真三维处理，以提高三维探地雷达数据的分辨率和信噪比，提高探测精度。
1.2 拟地震处理难点
1.2.1 采集数据转换
喷砂工艺探地雷达数据和常规地震数据有较大差异，主要表现在如下三个方面。
①频率范围不同。常规地震数据的频率在数百Hz范围，探地雷达数据频率在数百MHz范围。
②传播速度不同。常规地震传播速度在以m/s计，探地雷达传播速度以m/ns计。
③数据采样率不同。常规地震勘探空间采样单位为m，时间采样为ms级；探地雷达勘探空间采样单位为cm，时间采样为ns级。
上述不同决定了对两种数据的处理所采用的量纲不同，因此利用常规地震数据处理系统对三维探地雷达数据处理存在单位转换问题，如何针对具体模块进行单位转换和参数设置是个难点。
1.2.2 三维探地雷达数据拼接
三维探地雷达数据多按照通道、按施工进度分段存放，每种配套处理解释软件均有自己的坐标系统，根据需要将这些数据文件调入，而这些独立文件均不含绝对坐标，外部GPS文
件也只是雷达中心轨迹坐标，并不含各个通道的坐标。因而导致各独立文件的重新定位困难，也就难于进行数据拼接。
1.2.3 三维探地雷达数据的网格化
对于三维探地雷达数据，我们期望得到一个矩形的，网格均匀的三维数据体。反射波勘探地震数据处理系统形成三维数据体是从叠前开始，通过对规则排列的多束三维数据进行定位、编号、叠加、插值，进行排序得到。但三维探地雷达数据不具上述特点，首先，它属于叠后数据，不能为空白道提供插值数据；其次，它不是束状，其轨迹为环状(施工方便)，间距不规则，且有交叉。如何对这些数据进行重新排列、插值，形成完整的三维数据体，是个难点。
2.1 三维探地雷达数据与地震处理软件的交换
利用雷达通用处理软件，调入三维探地雷达数据，输出与地震处理软件兼容的IBM格式。将坐标相应放大，以保证坐标小数点后二位的精度。把坐标植入SEGY数据的道头，设定地震数据处理所需道头，保证生成的SEGY数据为IBM 16整型格式，且样点数与原数据相
同，最终输出标准的SEGY文件。然后调入地震处理软件，转换为地震数据的形式，然后进行三维探地雷达数据的拟地震处理。
2.2 三维探地雷达数据定位与网格化
三维探地雷达数据按照通道、施工进度分段存放，每段、每个通道存为一个文件。这些独立文件均不含绝对坐标，外部GPS文件也只是雷达中心轨迹坐标，并不含各个通道和各道的坐标。标准16通道三维地质雷达天线阵列通道分布见图1a。各通道间的距离是固定的，GPS安放在通道中心位置即8～9通道。研究中将各通道的定位简化为已知刚性物体中心的位置，计算刚性物体上其它质点的位置。根据已知中心位置，和中心轨迹的前进方向(如果前进方向沿直线，各通道位置连线与GPS轨迹垂直对称分布；如果前进方向为折线，通道位置连线并不与GPS轨迹垂直，而是内倾方向里程较小，外倾方向里程较大)，利用VC语言，编制计算程序，实现各通道各道的位置计算，从而实现三维探地雷达各通道数据的定位。
输入文件是GPS点的位置信息，包括道号、东坐标、北坐标、高程。
输出文件是ASCII格式，包含每个通道各点的位置信息，包括道号、东坐标、北坐标、高程等。
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