專利名稱：瑞利波堤壩探測(cè)空洞位置的自動(dòng)確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種瑞利波堤壩探測(cè)空洞位置的自動(dòng)確定方法，與現(xiàn)行方法截然不同的是， 本方法基于瑞利波地震勘探實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)得到的瑞利波速度映像圖及其速度索引條信息，自動(dòng)確 定堤壩是否存在空洞及其位置，屬于智能信息處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
堤壩是防洪工程體系的重要組成部分，是防御洪水和風(fēng)暴潮的主要屏障，在保障人民的 生命財(cái)產(chǎn)安全方面，發(fā)揮著巨大作用。但是，堤壩堤基水文地質(zhì)條件復(fù)雜、質(zhì)量參差不齊， 運(yùn)行工況復(fù)雜、自身難以調(diào)控。另外，由于自然或人為等各種因素所造成的堤壩裂縫、漏洞、 松散土體、軟弱夾層、秸料層、灌鼠洞穴等隱患眾多，因此，遇洪水、風(fēng)浪沖擊時(shí)極易發(fā)生 管涌、滑坡等險(xiǎn)情，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致大堤潰決。上述不利因素，要求對(duì)堤壩異常區(qū)域的穩(wěn)定性、 位置、范圍、邊界等進(jìn)行勘查與評(píng)價(jià)，及時(shí)制定可行方案。隨著地球物理勘探技術(shù)的發(fā)展， 地球物理學(xué)家們提出了基于瑞利波探測(cè)堤壩地質(zhì)狀況，利用瑞利波的頻散特性，研究堤壩物 性。目前大多數(shù)堤壩異常探測(cè)方法根據(jù)頻散曲線或瑞利波速度映像圖，人工分析地層之間的 速度關(guān)系并結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造做出是否存在異常以及位置信息，受主體知識(shí)和人為因素影響大， 費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有方法不能自動(dòng)確定堤壩是否存在空洞及其位置，提供一種瑞 利波堤壩探測(cè)空洞位置的自動(dòng)確定方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是根據(jù)瑞利波在不同介質(zhì)中具有不同的傳播速度，且 傳播速度與介質(zhì)密實(shí)程度相關(guān)，若堤壩存在空洞，則其會(huì)直接反映在瑞利波速度映像圖中。 因此判定堤壩是否存在空洞，可轉(zhuǎn)化為在瑞利波速度映像圖中尋找對(duì)應(yīng)區(qū)域。在瑞利波速度 映像圖中，不同顏色(或灰度)區(qū)域表示不同的速度大小，因此，根據(jù)瑞利波速度映像圖顏 色信息，可自動(dòng)判斷堤壩是否存在空洞及其位置。
根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種瑞利波堤壩探測(cè)空洞位置的自動(dòng)確定方法，其特征在于利用瑞利波地震勘探實(shí)測(cè)數(shù) 據(jù)，獲取瑞利波速度映像圖及顯示速度的速度索引條信息，提取與瑞利波在堤壩空洞中的傳 播速度相對(duì)應(yīng)的速度索引信息，尋找是否存在與堤壩空洞對(duì)應(yīng)的速度索引信息相匹配的區(qū)域， 判斷堤壩是否存在空洞并確定空洞區(qū)域的位置，其操作步驟如下
(l)讀取瑞利波地震勘探實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，獲取瑞利波速度映像圖及其顯示速度的速度索引條;(2) 提取對(duì)應(yīng)堤壩空洞的瑞利波速度索引信息；
(3) 判斷堤壩是否存在空洞及確定堤壩空洞位置。
上述步驟(l)讀取瑞利波地震勘探實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，獲取瑞利波速度映像圖及其顯示速度的速度 索引條的具體步驟如下
1) 讀取瑞利波地震勘探實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，在該實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)記錄中，將干擾瑞利波的反射波、 折射波和直達(dá)波進(jìn)行濾除，提取瑞利波數(shù)據(jù)；
2) 對(duì)瑞利波數(shù)據(jù)進(jìn)行頻率域?yàn)V波處理，獲取瑞利波頻散曲線；
3) 根據(jù)頻散曲線，通過反演和擬合，獲取地下地層厚度和瑞利波速度；
4) 由地層厚度和瑞利波速度，繪制瑞利波速度映像圖以及顯示瑞利波速度的索引 條。
上述步驟(2)提取對(duì)應(yīng)堤壩空洞的瑞利波速度索引信息的具體步驟如下
1) 對(duì)瑞利波速度映像圖進(jìn)行邊緣檢測(cè)，根據(jù)瑞利波速度索引條的矩形框遠(yuǎn)小于瑞利波 速度映像圖的矩形框，確定瑞利波速度索引條位置；
2) 根據(jù)瑞利波速度索引條位置，確定瑞利波速度數(shù)值位置；
3) 通過數(shù)值識(shí)別，提取反映瑞利波速度大小的數(shù)值；
4) 根據(jù)提取的瑞利波速度數(shù)值，確定與堤壩空洞對(duì)應(yīng)的瑞利波速度索引條灰度信息。 上述步驟(3)判斷堤壩是否存在空洞及確定堤壩空洞位置的具體步驟為
1) 對(duì)瑞利波速度映像圖進(jìn)行邊緣檢測(cè)，根據(jù)瑞利波速度映像圖的矩形框較瑞利波速度 索引條的矩形框大，確定瑞利波速度映像圖位置；
2) 利用步驟(2)提取的堤壩空洞瑞利波速度索引灰度信息，在瑞利波速度映像圖中，尋 求是否存在與該速度索引灰度信息一致的區(qū)域；
3) 若存在上述區(qū)域，則將該區(qū)域確定為堤壩空洞區(qū)域，表明堤壩存在空洞；否則，堤 壩無空洞；
4) 對(duì)堤壩空洞區(qū)域進(jìn)行連通區(qū)域分析，確定每一連通區(qū)域的左、右、上、下邊界范圍， 該邊界范圍為對(duì)應(yīng)堤壩空洞的位置信息。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)根據(jù)瑞利 波在不同介質(zhì)具有不同的傳播速度，若堤壩存在空洞，則可直接反映在瑞利波速度映像圖中， 因此判定堤壩是否存在空洞，轉(zhuǎn)化為在瑞利波速度映像圖中尋找對(duì)應(yīng)區(qū)域；在瑞利波速度映 像圖中，不同顏色(或灰度)區(qū)域表示不同的速度大小，因此，根據(jù)瑞利波速度映像圖顏色 信息，自動(dòng)判斷堤壩是否存在空洞及其位置。簡(jiǎn)單、快速地自動(dòng)確定堤壩空洞位置信息，克服目前人工判斷，既耗時(shí)又受人為因素影響的不足，自動(dòng)從瑞利波速度映像圖中提取堤壩空
洞位置信息。


圖l是本發(fā)明方法的操作程序框圖。
圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的堤壩探測(cè)瑞利波速度映像圖。 圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的堤壩空洞區(qū)域提取結(jié)果顯示圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是基于瑞利波堤壩實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的瑞利波速度映像圖(圖2)進(jìn)行堤壩空 洞位置的自動(dòng)確定。
參見圖2，本瑞利波堤壩探測(cè)空洞位置的自動(dòng)確定方法，其特征在于利用瑞利波地震勘 探實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，獲取瑞利波速度映像圖及其顯示速度的速度索引條信息，提取與瑞利波在堤壩 空洞中的傳播速度相對(duì)應(yīng)的速度索引信息，尋找是否存在與堤壩空洞對(duì)應(yīng)的瑞利速度索引信 息相匹配的區(qū)域，判斷堤壩是否存在空洞，并確定空洞的位置；其操作步驟如下
(l)讀取瑞利波地震勘探實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，獲取瑞利波速度映像圖讀取瑞利波地震勘探實(shí)測(cè)數(shù) 據(jù)，對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理編輯，獲取瑞利波速度映像圖及其速度索引條，具體步驟如下
1) 讀取瑞利波地震勘探實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，在該實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)記錄中，將干擾瑞利波的反射波、 折射波和直達(dá)波進(jìn)行濾除，提取瑞利波數(shù)據(jù)；
2) 對(duì)瑞利波數(shù)據(jù)進(jìn)行頻率域?yàn)V波處理，獲取瑞利波頻散曲線；
3) 根據(jù)頻散曲線，通過反演和擬合，獲取地下地層厚度和瑞利波速度；
4) 由地層厚度和瑞利波速度，繪制瑞利波速度映像圖以及顯示瑞利波速度的索引 條。
P)對(duì)應(yīng)堤壩空洞的瑞利波速度索引信息的提取根據(jù)瑞利波在堤壩中的傳播速度反映堤 壩地下巖層密實(shí)程度，利用瑞利波速度映像圖中的速度索引條，提取與堤壩空洞相對(duì)應(yīng)的速 度索引信息，具體步驟如下-
1) 對(duì)瑞利波速度映像圖進(jìn)行邊緣檢測(cè)，根據(jù)瑞利波速度索引條的矩形框遠(yuǎn)小于瑞利波 速度映像圖的矩形框，確定瑞利波速度索引條位置；
2) 根據(jù)瑞利波速度索引條位置，確定瑞利波速度數(shù)值位置；
3) 通過數(shù)值識(shí)別，提取反映瑞利波速度大小的數(shù)值；
4) 根據(jù)提取的瑞利波速度數(shù)值，確定與堤壩空洞對(duì)應(yīng)的瑞利波速度索引條灰度信息。 (3)堤壩空洞判斷及其位置確定，具體步驟如下1) 對(duì)瑞利波速度映像圖進(jìn)行邊緣檢測(cè)，根據(jù)瑞利波速度映像圖的矩形框較瑞利波速度 索引條的矩形框大，確定瑞利波速度映像圖位置；
2) 利用步驟(2)提取的堤壩空洞瑞利波速度索引灰度信息，在瑞利波速度映像圖中， 尋求是否存在與該速度索引灰度信息一致的區(qū)域；
3) 若存在上述區(qū)域，則將該區(qū)域確定為堤壩空洞區(qū)域，表明堤壩存在空洞；否則，堤 壩無空洞；
4) 對(duì)堤壩空洞區(qū)域進(jìn)行連通區(qū)域分析，確定每一連通區(qū)域的左、右、上、下邊界范圍， 該邊界范圍為對(duì)應(yīng)堤壩空洞的位置信息。
圖3為堤壩空洞位置的確定結(jié)果，圖中深灰色與灰白色交界線為堤壩空洞區(qū)域邊界，圖 下方為堤壩空洞位置信息。
權(quán)利要求
1.一種瑞利波堤壩探測(cè)空洞位置的自動(dòng)確定方法，其特征在于利用瑞利波地震勘探實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，獲取瑞利波速度映像圖及其顯示速度的速度索引條信息，提取與瑞利波在堤壩空洞中的傳播速度相對(duì)應(yīng)的速度索引信息，尋找是否存在與堤壩空洞對(duì)應(yīng)的速度索引信息相匹配的區(qū)域，判斷堤壩是否存在空洞并確定空洞區(qū)域的位置；其操作步驟如下(1)讀取瑞利波地震勘探實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，獲取瑞利波速度映像圖及其顯示速度的速度索引條；(2)提取對(duì)應(yīng)堤壩空洞的瑞利波速度索引信息；(3)判斷堤壩是否存在空洞及確定堤壩空洞位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的瑞利波堤壩探測(cè)空洞的自動(dòng)確定方法，其特征在于所述步驟(l)讀 取瑞利波地震勘探實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，獲取瑞利波速度映像圖及其顯示速度的速度索引條的具體步 驟如下1) 讀取瑞利波地震勘探實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，在該實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)記錄中，將干擾瑞利波的反射波、折 射波和直達(dá)波進(jìn)行濾除，提取瑞利波數(shù)據(jù)；2) 對(duì)瑞利波數(shù)據(jù)進(jìn)行頻率域?yàn)V波處理，獲取瑞利波頻散曲線；3) 根據(jù)頻散曲線，通過反演和擬合，獲取地下地層厚度和瑞利波速度；4) 由地層厚度和瑞利波速度，繪制瑞利波速度映像圖以及顯示瑞利波速度的索引條。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的瑞利波堤壩探測(cè)空洞的自動(dòng)確定方法，其特征在于所述步驟(2)提 取對(duì)應(yīng)堤壩空洞的瑞利波速度索引信息的具體步驟如下-1) 對(duì)瑞利波速度映像圖進(jìn)行邊緣檢測(cè)，根據(jù)瑞利波速度索引條的矩形框遠(yuǎn)小于瑞利波 速度映像圖的矩形框，確定瑞利波速度索引條位置；2) 根據(jù)瑞利波速度索引條位置，確定瑞利波速度數(shù)值位置；3) 通過數(shù)值識(shí)別，提取反映瑞利波速度大小的數(shù)值；4) 根據(jù)提取的瑞利波速度數(shù)值，確定與堤壩空洞對(duì)應(yīng)的瑞利波速度索引條灰度信息。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的瑞利波堤壩探測(cè)空洞的自動(dòng)確定方法，其特征在于所述步驟(3)判 斷堤壩是否存在空洞及確定堤壩空洞位置的具體步驟為1) 對(duì)瑞利波速度映像圖進(jìn)行邊緣檢測(cè)，根據(jù)瑞利波速度映像圖的矩形框較瑞利波速度 索引條的矩形框大，確定瑞利波速度映像圖位置；2) 利用步驟(2)提取的堤壩空洞瑞利波速度索引灰度信息，在瑞利波速度映像圖中，尋 求是否存在與該速度索引灰度信息一致的區(qū)域；3) 若存在上述區(qū)域，則將該區(qū)域確定為堤壩空洞區(qū)域，表明堤壩存在空洞；否則，堤 壩無空洞；4) 對(duì)堤壩空洞區(qū)域進(jìn)行連通區(qū)域分析，確定每一連通區(qū)域的左、右、上、下邊界范 圍，該邊界范圍為對(duì)應(yīng)堤壩空洞的位置信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種瑞利波堤壩探測(cè)空洞位置的自動(dòng)確定方法。它利用瑞利波地震勘探實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)得到的瑞利波速度映像圖及其速度索引條信息，提取與瑞利波在堤壩空洞中的傳播速度相對(duì)應(yīng)的速度索引信息，尋找是否存在與堤壩空洞對(duì)應(yīng)的速度索引信息相匹配的區(qū)域；判斷堤壩是否存在空洞，并確定空洞的位置。本發(fā)明可以克服目前人工判斷，既耗時(shí)又受人為因素影響的不足，簡(jiǎn)單、快速地自動(dòng)確定堤壩是否存在空洞及其位置。
文檔編號(hào)G01V1/00GK101661110SQ20091005481
公開日2010年3月3日 申請(qǐng)日期2009年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月15日
發(fā)明者熊會(huì)軍, 管業(yè)鵬 申請(qǐng)人:上海大學(xué)