雷达数据处理与解释.ppt

中国矿业大学,ZTR12矿用本安型地质雷达系统,主讲人： 王伟,中国矿业大学,地质雷达数据处理的目标是压制随机的和规则的干扰，以最大可能的分辨率在地质雷达图像剖面上显示反射波，提取反射波的各种有用的参数(包括电磁波速度，振幅和波形等)来帮助解释。地质雷达与反射地震都依靠脉冲回波信号，其子波长度都由发射源控制。脉冲在地下传播过程中，能量均会产生球面衰减，也会由于介质对波的能量的吸收而减弱，在地下介质不均匀时还会发生散射、反射与透射。因此数字记录的地质雷达数据类似于反射地震数据，反射地震数字处理许多有效技术通过某种形式改变均可以应用于地质雷达资料的处理。,一、ZTR12雷达数据处理与资料解释,中国矿业大学,一、 ZTR12雷达数据处理与资料解释,中国矿业大学,1 数字滤波,矿井地质雷达在测量过程中，为了保留尽可能多的信息，常采用全通的记录方式，这样有效波的干扰就被同时记录下来，为了去除数据中的干扰信号，需要采用数字滤波的方法。数字滤波就是根据数据中有效信号和干扰信号频谱范围的不同来消除干扰波。 如果有效信号的频谱分布与干扰信号的频谱有一个比较明显的分界，那么可根据具体的干扰信号的分布，设计一个合理的滤波器，将其滤除，就得到了滤波以后的结果，根据干扰信号的频谱分布的不同，可以采取低通、高通或带通的方法。,一、 ZTR12雷达数据处理与资料解释,中国矿业大学,如果噪音的频谱分布只有高频成分，那么可采用如下的滤波器将其滤除：,式中 是高截频率。,1）低通滤波,一、 ZTR12雷达数据处理与资料解释,1 数字滤波,中国矿业大学,2）高通滤波,如果噪音的频谱分布只有低频成分，那么可采用如下的滤波器将其滤除：,,,,式中 是低截频率。,一、 ZTR12雷达数据处理与资料解释,1 数字滤波,中国矿业大学,3）带通滤波,如果噪音的频谱分布既有低频成分又有高频成分，那么可采用如下的滤波器将其滤除：,,一、 ZTR12雷达数据处理与资料解释,1 数字滤波,中国矿业大学,一、 ZTR12雷达资料解释,地质雷达资料的地质解释是雷达探测的目的。然而地质雷达资料反映的是地下介质的电性分布，要把地下介质的电性分布转化为地质体的分布，必须把地质、钻探、地质雷达和其他相关的资料有机结合起来，建立测区的地质——地球物理模型，并以此获得地下地质模式。,中国矿业大学,1、时间剖面的解释方法,一、 ZTR12雷达资料解释,2、雷达波速度的求取,中国矿业大学,1、时间剖面的解释方法,一、 ZTR12雷达资料解释,地质雷达图像剖面是地质雷达资料地质解释的基础图件，只要地下介质中存在电性差异，就可以在雷达图像剖面中找到相应的反射波与之对应。根据相邻道上反射波的对比，把不同道上同一个反射波相同相位连结起来的对比称为同相轴。一般在无构造区，同一波组往往有一组光滑平行的同相轴与之对应，这一特性称为反射波组的同相性。,中国矿业大学,1、时间剖面的解释方法,一、 ZTR12雷达资料解释,地质雷达测量使用的点距很小(<2m)，地下介质的地质变化在一般情况下比较缓慢，因此相邻记录道上同一反射波组的特征会保持不变，这一特征称为反射波形的相似性。同一地层的电性特征接近，其反射波组的波形、振幅、周期及其包络线形态等有一定特征。确定具有一定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了依据。,中国矿业大学,不同测量目的对地层的划分是不同： （1）在进行考古调查时，特别关注文化层的识别； （2）在进行工程地质调查时，常以地层的承载力作为地层划分依据，因此不仅要划分基岩，而且对基岩风化程度也需要加以区分。为此需要根据测量目的，对比雷达图像与钻探结果，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雷达图像剖面中拾取反射层。一般是从垂直走向的测线开始，逐条测线进行。最后拾取的反射层必须能在全部测线中都能连接起来并保证在全部测线交点上相互一致闭合。,1、时间剖面的解释方法,一、 ZTR12雷达资料解释,中国矿业大学,1、时间剖面的解释方法,一、 ZTR12雷达资料解释,根据地层反射波组特征与钻孔对应的位置划分反射波组后，就需要依据反射波组的同相性与相似性进行地层的追索与对比。在进行时间剖面的对比之前，要掌握区域地质资料，了解测区所处的构造背景。在此基础上，充分利用时间剖面的直观性和范围大的特点，统观整条测线，研究重要波组的特征及其相互关系，掌握重要波组的地质构造特征，其中特别要重点研究特征波的同相轴变化。特征波是指强振幅、能长距离连续追踪、波形稳定的反射波。它们一般都是主要岩性分界面的有效波。它们特征明显，易于识别。掌握了它们就能研究剖面的主要地质构造特点。,中国矿业大学,时间剖面上主要表现如下特征：,1、时间剖面的解释方法,一、 ZTR12雷达资料解释,1） 雷达反射波同相轴发生明显错动 2） 雷达反射波同相轴局部缺失 3） 雷达反射波波形发生畸变 4） 雷达反射波频率发生变化,中国矿业大学,1、时间剖面的解释方法,一、 ZTR12雷达资料解释,1）雷达反射波同相轴发生明显错动,破碎带及大的风化裂隙、含水量变化大造成正常地层发生突变，两侧地层或土壤层性质发生变化，表现在地质雷达时间剖面上为反映地下底层界面上的雷达反射波同相轴明显错动，断层活土壤层性质发生变化越大，这一特征越明显。,中国矿业大学,1、时间剖面的解释方法,一、 ZTR12雷达资料解释,2）雷达反射波同相轴局部缺失,地下裂缝、地层性质突变和风化发育情况和程度往往是不均衡的，那么由于其对雷达反射波的吸收和衰减作用，往往使得在裂缝、裂隙的发育位置造成可连续追踪对比的雷达反射波同相轴局部缺失，从缺失的范围与地下裂缝横向发育范围和介质性质突变大小有关。,中国矿业大学,1、时间剖面的解释方法,一、 ZTR12雷达资料解释,3）雷达反射波波形发生畸变,地下裂缝、裂隙等在地质雷达时间剖面上的另一表现特征为，由于地下裂缝、不均匀体对于雷达波的电磁弛豫效应和衰减、吸收造成雷达发射波在局部发生波形畸变，畸变程度与地下裂缝、裂隙及不均匀的规模有关。,中国矿业大学,1、时间剖面的解释方法,一、 ZTR12雷达资料解释,4）雷达反射波频率发生变化,由于土壤各种成分含量及盐碱性质对于雷达波的电磁弛豫效应和衰减、吸收作用，往往对雷达波波形改造的同时造成雷达反射波在局部频率降低，这也是在地质雷达时间剖面上识别不同土壤性质边界的一个重要标志。,中国矿业大学,1、时间剖面的解释方法,一、 ZTR12雷达资料解释,上述现象在地质雷达时间剖面上特征往往不是孤立的，即有时几种特征同时存在，只是有的特征更突出，有的特征不明显，这就需要资料解释人员除对区域地质条件充分了解以外，还必须具有丰富的实践和解释经验，从而去伪存真，得到更准确的地下地质信息。,中国矿业大学,2、雷达波速度的求取,一、 ZTR12雷达资料解释,雷达波速度的获取是地质雷达资料解释的重要内容。也是深度转化的重要的参数，其准确与否，直接关系到解释结果的准确程度。电磁波在介质中传播速度的获取常用的方法有：,1）已知目标换算方法； 2）介电常数法； 3）反射系数法等。,中国矿业大学,已知目标换算方法最简单，同时也是最常用的方法。该方法是采用钻探的方法获取已知地层或目标体的深度，根据电磁波的传播时间进行计算。然后将获得速度来推断没有钻孔或已知目标的区域地质体的深度。,2、雷达波速度的求取,一、 ZTR12雷达资料解释,