CN103605165A - 地表介质物的监测方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地表介质物的监测方法和装置。该地表介质物的监测方法包括：获取目标区域的第一地质雷达数据；对目标区域的第一地质雷达数据进行滤波以得到目标区域的第二地质雷达数据；对目标区域的第二地质雷达数据进行反褶积运算以得到目标区域的剖面图；以及获取剖面图中的地表介质物数据。通过本发明，达到了提高矿区地表介质物的监测分辨率的效果。
Description
技术领域
本发明涉及勘测领域，具体而言，涉及一种地表介质物的监测方法和装置。
背景技术
矿产资源的过度开采容易破坏矿区地下地质结构，引发地表塌陷、滑坡、崩塌、泥石流、地裂缝、地面沉降和地面积水等事故，甚至导致矿区透水事故，造成严重的安全隐患甚至人员伤亡。通过对矿区长期、动态的地表介质物监测，对矿区地表介质物进行分析，可及时掌握矿区地质环境的破坏程度，从而针对实际情况制定相应应急处理方案。同时，矿区的地表介质物监测数据可为矿区的规划、治理和发展提供数据支撑，有利于促进矿山地质灾害环境的一体化管理。因此，矿区地表介质物监测是矿区开采和可持续发展的重要组成部分，对预防潜在的地质灾害具有重要意义。
目前，针对矿区地表介质物监测的主要手段有传统的实地踏勘目测、遥感影像和普通雷达仪等，这几种监测方法空间分辨率低、不适合用于对矿区进行快速、准确、大范围的监测；而且需要大量的人力、物力的支持，需要测量人员进入监测区进行野外作业，不仅勘测难度大、效率低下，而且存在安全隐患；台站分布和观测周期受到地形和气候等环境因素的影响大，检测不准确。
针对相关技术中矿区地表介质物的监测分辨率低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种地表介质物的监测方法和装置，以解决相关技术中矿区地表介质物的监测分辨率低的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种地表介质物的监测方法。该地表介质物的监测方法包括：获取目标区域的第一地质雷达数据；对目标区域的第一地质雷达数据进行滤波以得到目标区域的第二地质雷达数据；对目标区域的第二地质雷达数据进行反褶积运算以得到目标区域的剖面图；以及获取剖面图中的地表介质物数据。
进一步地，对目标区域的第一地质雷达数据进行滤波以得到目标区域的第二地质雷达数据包括：对目标区域的第一地质雷达数据在时间-空间域进行二维滤波以得到目标区域的第二地质雷达数据；或者对第一地质雷达数据在频率-波数域进行二维滤波以得到目标区域的第二地质雷达数据。
进一步地，对第一地质雷达数据在时间-空间域进行二维滤波以得到目标区域的第二地质雷达数据包括：对第一地质雷达数据在时间-空间域进行采样以得到第一采样信号；以及通过数字滤波器在时间-空间域对第一采样信号进行二维滤波以得到目标区域的第二地质雷达数据。
进一步地，对第一地质雷达数据在频率-波数域进行滤波以得到目标区域的第二地质雷达数据包括：对第一地质雷达数据在频率-波数域进行采样以得到第二采样信号；以及通过数字滤波器在频率-波数域对第二采样信号进行二维滤波以得到目标区域的第二地质雷达数据。
进一步地，对第二地质雷达数据进行反褶积运算以得到所述目标区域的剖面图包括：对第二地质雷达数据进行反褶积运算以得到第三地质雷达数据；以及采用道内技术调整第三地质雷达数据的振幅值以得到目标区域的剖面图。
为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种地表介质物的监测装置。该地表介质物的监测装置包括：第一获取单元，用于获取目标区域的第一地质雷达数据；滤波单元，用于对第一地质雷达数据进行滤波以得到目标区域的第二地质雷达数据；运算单元，用于对第二地质雷达数据进行反褶积运算以得到目标区域的剖面图；以及第二获取单元，用于获取剖面图中的地表介质物数据。
进一步地，滤波单元包括：第一滤波模块，用于对第一地质雷达数据在时间-空间域进行二维滤波以得到目标区域的第二地质雷达数据；或者第二滤波模块，用于对第一地质雷达数据在频率-波数域进行二维滤波以得到目标区域的第二地质雷达数据。
进一步地，第一滤波模块包括：第一采集子模块，用于对第一地质雷达数据在时间-空间域进行采样以得到第一采样信号；以及第一数字滤波器，用于在时间-空间域对第一采样信号进行二维滤波以得到目标区域的第二地质雷达数据。
进一步地，第二滤波模块包括：第二采集子模块，用于对第一地质雷达数据在频率-波数域进行采样以得到第二采样信号；以及第二数字滤波器，用于在频率-波数域对第二采样信号进行二维滤波以得到目标区域的第二地质雷达数据。
进一步地，运算单元包括：运算模块，用于对第二地质雷达数据进行反褶积运算以得到第三地质雷达数据；以及调整模块，用于采用道内技术调整第三地质雷达数据的振幅值以得到目标区域的剖面图。
通过本发明，采用获取目标区域的第一地质雷达数据；对第一地质雷达数据进行滤波以得到目标区域的第二地质雷达数据；对第二地质雷达数据进行反褶积运算以得到目标区域的剖面图；以及获取剖面图中的地表介质物数据，解决了相关技术中矿区地表介质物的监测分辨率低的问题的问题，进而达到了提高矿区地表介质物的监测分辨率的效果。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明第一实施例的地表介质物的监测方法的流程图；
图2是根据本发明第二实施例的地表介质物的监测方法的流程图；
图3是根据本发明第三实施例的地表介质物的监测方法的流程图；
图4是根据本发明第一实施例的地表介质物的监测装置的结构示意图；
图5是根据本发明第二实施例的地表介质物的监测装置的结构示意图；以及
图6是根据本发明第三实施例的地表介质物的监测装置的结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本领域的技术人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，在本领域普通技术人员没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
根据本发明的实施例，提供了一种地表介质物的监测方法，该地表介质物的监测方法用于提高矿区地表介质物的监测分辨率。该地表介质物的监测方法可以运行在计算机处理设备上。
图1是根据本发明第一实施例的地表介质物的监测方法的流程图。
如图1所示，该地表介质物的监测方法包括如下的步骤S101至步骤S104：
步骤S101，获取目标区域的第一地质雷达数据。
在本发明实施例中，获取目标区域的第一地质雷达数据可以是获取来自地质雷达收集的影像和/或数据，或者可以是获取来自地质雷达收集的影像和/或数据经过数据预处理后得到的雷达数据。数据预处理即为数据编辑，其中，可以通过以下方式对第一地质雷达数据进行预处理：首先可以将获取的目标区域的第一地质雷达数据进行格式化，得到极坐标格式的雷达数据，然后可以分析并判断极坐标格式的雷达数据的异常值比率是否大于预设值，其中，当判断出极坐标格式的雷达数据的异常值比率大于预设值时，则确定雷达数据为无效数据并将该无效数据舍弃，否则当判断出极坐标格式的雷达数据的异常值比率不大于预设值时，则确定雷达数据为有效数据并将该有效数据进行数据修改，其中，数据修改可以包括数据合并、数据道极性转换、数据道位置参数改变、数据复位、地形改正和信号幅值归一化等。
步骤S102，对目标区域的第一地质雷达数据进行滤波以得到目标区域的第二地质雷达数据。
在本发明实施例中，在滤波维数方面，对目标区域的第一地质雷达数据进行滤波可以是对目标区域的第一地质雷达数据进行一维滤波，优选地，可以是对目标区域的第一地质雷达数据进行二维滤波，其中，对目标区域的第一地质雷达数据进行二维滤波可以是二维频率-波数滤波，由于频率域滤波时仅仅改变波剖面的形状，而波数域滤波时仅仅改变振动图的形状，而根据上述频率域和波数域的内在联系进行频率-波数滤波时，不仅可以加强频率间隔内视速度在某一范围的有效波，而且可以抑制这个频率带内的干扰波，因此频率-波数滤波效果更佳。需要说明的是，视速度是指在频率-波数域平面上，通过原点的直线的斜率。
在本发明实施例中，滤波方式可以包括频域滤波和时域滤波。其中，可以通过以下方式对目标区域的第一地质雷达数据进行频域滤波：方式一，当目标区域存在较强的高频干扰时，则通过低通滤波去除干扰；方式二，当目标区域存在较强的低频干扰时，则通过高通滤波去除干扰；方式三，当目标区域同时存在较强的高频干扰和低频干扰时，则通过带通滤波去除干扰；方式四，当目标区域存在较强的特殊频率干扰时，则通过对特殊频率进行陷波去除干扰。另外，时域滤波可以为理想高通滤波、理想低通滤波和理想带通滤波，由于理想带通滤波可以同时滤除高频噪声和低频噪声，因此，优选地可以选用理想带通滤波在工程中进行时域滤波。
具体地，对目标区域的第一地质雷达数据进行频域滤波时，首先可以对第一地质雷达数据进行频谱分析，以确定有效波干扰的频率范围，然后设计滤波器保留有效频率成分，并去除干扰频率成分。在本发明实施例中，在对目标区域的第一地质雷达数据进行滤波之后，可以进行傅里叶逆变换以得到目标区域的第二地质雷达数据。需要说明的是，其中，可以根据地质雷达的中心频率确定滤波参考频率，例如，如下表所示。
步骤S103，对目标区域的第二地质雷达数据进行反褶积运算以得到目标区域的剖面图。
需要说明的是，反褶积是指反滤波，即为一个反滤波器与信号进行褶积运算。
具体地，可以通过以下公式计算目标区域的第二地质雷达数据的反褶积：R(t)=a(t)*x(t)，a(t)*b(t)=1，其中，x（t）表示第二地质雷达数据，R（t）表示第二地质雷达数据的反射系数序列，a（t）表示反子波，b（t）表示已知雷达子波。由于一个界面的反射波一般要延续10-20ns，而反射波在相距0.5m以内的两个界面的到达时间差仅为几ns，因此该时间差难以在目标区域的剖面图上显示出来，而第二地质雷达数据的反射系数序列可以在目标区域的剖面图上显示出来，因此对目标区域的第二地质雷达数据进行反褶积运算可以消除天线的瞬变效应和多次反射，进而提高地质雷达数据的垂直分辨率。
需要说明的是，通过上述计算可以得到目标区域的剖面图，该目标区域的剖面图上包含有分析目标区域的地表介质物的相关数据。例如，该目标区域的剖面图上包含有地质雷达数据的瞬时振幅信息、瞬时频率信息和瞬时相位信息等。
步骤S104，获取剖面图中的地表介质物数据。
地表介质物数据可以直接从上述剖面图中读取。获取剖面图中的地表介质物数据包括获取剖面图中的地表介质物数据对应的瞬时振幅信息、瞬时频率信息和瞬时相位信息等，其中，由于地表介质物数据包括地表介质的入射波数据和反射波数据，因此可以通过判断入射波数据和反射波数据的差异来监测地表介质物。其中，可以通过反射波的振幅和方向特征判断反射界面以确定反射界面两侧的地表介质物性质。例如，当波从空气进入土层、混凝土等介质时，反射波振幅与入射波振幅反相，折射波振幅与入射波振幅同相；当波从混凝土后边的脱空区进行二次反射时，二次反射波振幅与入射波振幅同相；当波从混凝土后边充满水的脱空区进行二次反射时，二次反射波振幅与入射波振幅同相，并且二次反射波振幅较大。
通过本发明实施例，对目标区域的第二地质雷达数据进行反褶积运算可以消除天线的瞬变效应和多次反射，进而达到了提高地质雷达数据的垂直分辨率的效果。
图2是根据本发明第二实施例的地表介质物的监测方法的流程图。
如图2所示，该地表介质物的监测方法包括如下的步骤S201至步骤S204，该实施例可以作为图1所示实施例的优选实施方式。
步骤S201，同图1所示实施例的步骤S101，在此不再赘述。
步骤S202，对所述第一地质雷达数据在频率-波数域进行二维滤波以得到所述目标区域的第二地质雷达数据。
在本发明实施例中，对目标区域的第一地质雷达数据进行滤波以得到目标区域的第二地质雷达数据可以包括对第一地质雷达数据在频率-波数域进行二维滤波以得到目标区域的第二地质雷达数据，或者可以包括对目标区域的第一地质雷达数据在时间-空间域进行二维滤波以得到目标区域的第二地质雷达数据。
其中，可以通过以下方式对第一地质雷达数据在频率-波数域进行二维滤波以得到目标区域的第二地质雷达数据：首先对第一地质雷达数据在频率-波数域进行采样以得到第二采样信号，然后通过数字滤波器在频率-波数域对第二采样信号进行二维滤波以得到目标区域的第二地质雷达数据。频率-波数域的二维滤波可以消除地表类点状反射体和测量装置引起的倾斜反射响应。在频率-波数平面上可以在频率上和视速度上将有效信号和干扰信号区分开来，这样可以通过选择不同的频率和视速度作为截止量和限值量在频率-波数域滤波抑制各种频率和波数的干扰。
其中，可以通过以下方式对第一地质雷达数据在时间-空间域进行二维滤波以得到目标区域的第二地质雷达数据：首先对第一地质雷达数据在时间-空间域进行采样以得到第一采样信号，然后通过数字滤波器在时间-空间域对第一采样信号进行二维滤波以得到目标区域的第二地质雷达数据。
步骤S203至步骤S204，分别同图1所示实施例的步骤S103至步骤S104，在此不再赘述。
通过本发明实施例，采用二维滤波不仅可以加强频率间隔内视速度在某一范围的有效波，而且可以抑制这个频率带内的干扰波，因此频率-波数滤波效果较佳。
图3是根据本发明第三实施例的地表介质物的监测方法的流程图。
如图3所示，该地表介质物的监测方法包括如下的步骤S301至步骤S305，该实施例可以作为图1所示实施例的优选实施方式。
步骤S301至步骤S302，分别同图1所示实施例的步骤S101至步骤S102，在此不再赘述。
步骤S303，对第二地质雷达数据进行反褶积运算以得到第三地质雷达数据。
步骤S304，采用道内技术调整第三地质雷达数据的振幅值以得到目标区域的剖面图。
采用道内技术调整第三地质雷达数据的振幅值也称为采用道内技术均衡第三地质雷达数据的振幅值。
在本发明实施例中，具体地，可以通过以下方式进行道内均衡第三地质雷达数据的振幅值：Fj=fjWj,j=0,1,2,3……，N，其中，Fj表示均衡后的振幅值，fj表示待均衡后的振幅值，Wj表示权系数，j表示采样序号，N表示采样个数。需要说明的是，Wj是缓慢渐变的序列，局部可视为常数。如果在某个时段第三地质雷达数据的振幅值较小，则取较小的Wj以增大Fj的值；如果在某个时段第三地质雷达数据的振幅值较大，则取较大的Wj以减小Fj的值。需要说明的是，也可以通过以下方式进行道内均衡第三地质雷达数据的振幅值：Fj=fjWjC，其中，C表示常数。
需要说明的是，在本发明实施例中，还可以采用道间技术调整第三地质雷达数据的振幅值以得到目标区域的剖面图。其中，道间均衡原理与道内均衡原理相同，在此不再赘述。
步骤S305，同图1所示实施例的步骤S104，在此不再赘述。
由于电磁波在介质中传播时会产生衰减，这样来自不同地表深度的介质物的反射波振幅值的差异很大，可以达到多个数量级，因此对不同数量级反射波振幅值进行均衡，达到了直观地在目标区域的剖面图上反映地表的介质物结构的效果。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
根据本发明的实施例，提供了一种地表介质物的监测装置，该地表介质物的监测装置用于提高矿区地表介质物的监测分辨率。需要说明的是，本发明实施例所提供的地表介质物的监测装置可以用于执行本发明实施例的用于地表介质物的监测方法，本发明实施例的地表介质物的监测方法也可以通过本发明实施例的地表介质物的监测装置来执行。
图4是根据本发明第一实施例的地表介质物的监测装置的结构示意图。
如图4所示，该装置包括：第一获取单元10、滤波单元20、运算单元30和第二获取单元40。
第一获取单元10用于获取目标区域的第一地质雷达数据。
在本发明实施例中，第一获取单元10获取目标区域的第一地质雷达数据可以是获取来自地质雷达收集的影像和/或数据，或者可以是获取来自地质雷达收集的影像和/或数据经过数据预处理后得到的雷达数据。数据预处理即为数据编辑，其中，可以通过以下方式对第一地质雷达数据进行预处理：首先可以将获取的目标区域的第一地质雷达数据进行格式化，得到极坐标格式的雷达数据，然后可以分析并判断极坐标格式的雷达数据的异常值比率是否大于预设值，其中，当判断出极坐标格式的雷达数据的异常值比率大于预设值时，则确定雷达数据为无效数据并将该无效数据舍弃，否则当判断出极坐标格式的雷达数据的异常值比率不大于预设值时，则确定雷达数据为有效数据并将该有效数据进行数据修改，其中，数据修改可以包括数据合并、数据道极性转换、数据道位置参数改变、数据复位、地形改正和信号幅值归一化等。
滤波单元20用于对第一地质雷达数据进行滤波以得到目标区域的第二地质雷达数据。
在本发明实施例中，在滤波维数方面，滤波单元20对目标区域的第一地质雷达数据进行滤波可以是对目标区域的第一地质雷达数据进行一维滤波，优选地，滤波单元20可以是对目标区域的第一地质雷达数据进行二维滤波，其中，对目标区域的第一地质雷达数据进行二维滤波可以是二维频率-波数滤波，由于频率域滤波时仅仅改变波剖面的形状，而波数域滤波时仅仅改变振动图的形状，而根据上述频率域和波数域的内在联系进行频率-波数滤波时，不仅可以加强频率间隔内视速度在某一范围的有效波，而且可以抑制这个频率带内的干扰波，因此频率-波数滤波效果更佳。需要说明的是，视速度是指在频率-波数域平面上，通过原点的直线的斜率。
在本发明实施例中，滤波单元20的滤波方式可以包括频域滤波和时域滤波。其中，滤波单元20可以通过以下方式对目标区域的第一地质雷达数据进行频域滤波：方式一，当目标区域存在较强的高频干扰时，则通过低通滤波去除干扰；方式二，当目标区域存在较强的低频干扰时，则通过高通滤波去除干扰；方式三，当目标区域同时存在较强的高频干扰和低频干扰时，则通过带通滤波去除干扰；方式四，当目标区域存在较强的特殊频率干扰时，则通过对特殊频率进行陷波去除干扰。另外，时域滤波可以为理想高通滤波、理想低通滤波和理想带通滤波，由于理想带通滤波可以同时滤除高频噪声和低频噪声，因此，优选地可以选用理想带通滤波在工程中进行时域滤波。
具体地，滤波单元20对目标区域的第一地质雷达数据进行频域滤波时，首先可以对第一地质雷达数据进行频谱分析，以确定有效波干扰的频率范围，然后设计滤波器保留有效频率成分，并去除干扰频率成分。在本发明实施例中，滤波单元20在对目标区域的第一地质雷达数据进行滤波之后，可以进行傅里叶逆变换以得到目标区域的第二地质雷达数据。需要说明的是，其中，可以根据地质雷达的中心频率确定滤波参考频率，例如，如下表所示。
运算单元30用于对第二地质雷达数据进行反褶积运算以得到目标区域的剖面图。
需要说明的是，反褶积是指反滤波，即为一个反滤波器与信号进行褶积运算。
具体地，运算单元30可以通过以下公式计算目标区域的第二地质雷达数据的反褶积：R(t)=a(t)*x(t)，a(t)*b(t)=1，其中，x（t）表示第二地质雷达数据，R（t）表示第二地质雷达数据的反射系数序列，a（t）表示反子波，b（t）表示已知雷达子波。由于一个界面的反射波一般要延续10-20ns，而反射波在相距0.5m以内的两个界面的到达时间差仅为几ns，因此该时间差难以在目标区域的剖面图上显示出来，而第二地质雷达数据的反射系数序列可以在目标区域的剖面图上显示出来，因此对目标区域的第二地质雷达数据进行反褶积运算可以消除天线的瞬变效应和多次反射，进而提高地质雷达数据的垂直分辨率。
需要说明的是，通过上述计算可以得到目标区域的剖面图，该目标区域的剖面图上包含有分析目标区域的地表介质物的相关数据。例如，该目标区域的剖面图上包含有地质雷达数据的瞬时振幅信息、瞬时频率信息和瞬时相位信息等。
第二获取单元40用于获取剖面图中的地表介质物数据。
地表介质物数据可以直接从上述剖面图中读取。第二获取单元40获取剖面图中的地表介质物数据包括获取剖面图中的地表介质物数据对应的瞬时振幅信息、瞬时频率信息和瞬时相位信息等，其中，由于地表介质物数据包括地表介质的入射波数据和反射波数据，因此可以通过判断入射波数据和反射波数据的差异来监测地表介质物。其中，可以通过反射波的振幅和方向特征判断反射界面以确定反射界面两侧的地表介质物性质。例如，当波从空气进入土层、混凝土等介质时，反射波振幅与入射波振幅反相，折射波振幅与入射波振幅同相；当波从混凝土后边的脱空区进行二次反射时，二次反射波振幅与入射波振幅同相；当波从混凝土后边充满水的脱空区进行二次反射时，二次反射波振幅与入射波振幅同相，并且二次反射波振幅较大。
通过本发明实施例，对目标区域的第二地质雷达数据进行反褶积运算可以消除天线的瞬变效应和多次反射，进而达到了提高地质雷达数据的垂直分辨率的效果。
图5是根据本发明第二实施例的地表介质物的监测装置的结构示意图。
如图5所示，该实施例可以作为图4所示实施例的优选实施方式，该实施例的地表介质物的监测装置包括第一实施例的第一获取单元10、滤波单元20、运算单元30和第二获取单元40，其中，滤波单元20包括第一滤波模块或者第二滤波模块201。
第一获取单元10、运算单元30和第二获取单元40的作用与第一实施例中的相同，在此不再赘述。
第一滤波模块用于对第一地质雷达数据在时间-空间域进行二维滤波以得到目标区域的第二地质雷达数据，并且第一滤波模块包括第一采集子模块和第一数字滤波器。该第一采集子模块用于对第一地质雷达数据在时间-空间域进行采样以得到第一采样信号。该第一数字滤波器用于在时间-空间域对第一采样信号进行二维滤波以得到目标区域的第二地质雷达数据。
第二滤波模块201用于对第一地质雷达数据在频率-波数域进行二维滤波以得到目标区域的第二地质雷达数据，并且第二滤波模块201包括第二采集子模块和第二数字滤波器。该第二采集子模块用于对第一地质雷达数据在频率-波数域进行采样以得到第二采样信号。该第二数字滤波器用于在频率-波数域对第二采样信号进行二维滤波以得到目标区域的第二地质雷达数据。
通过本发明实施例，采用二维滤波不仅可以加强频率间隔内视速度在某一范围的有效波，而且可以抑制这个频率带内的干扰波，因此频率-波数滤波效果较佳。
图6是根据本发明第三实施例的地表介质物的监测装置的结构示意图。
如图6所示，该实施例可以作为图4所示实施例的优选实施方式，该实施例的地表介质物的监测装置包括第一实施例的第一获取单元10、滤波单元20、运算单元30和第二获取单元40，其中，运算单元30包括运算模块301和调整模块302。
第一获取单元10、滤波单元20和第二获取单元40的作用与第一实施例中的相同，在此不再赘述。
运算模块301用于对第二地质雷达数据进行反褶积运算以得到第三地质雷达数据。
调整模块302用于采用道内技术调整第三地质雷达数据的振幅值以得到目标区域的剖面图。
采用道内技术调整第三地质雷达数据的振幅值也称为采用道内技术均衡第三地质雷达数据的振幅值。
在本发明实施例中，具体地，调整模块302可以通过以下方式进行道内均衡第三地质雷达数据的振幅值：Fj=fjWj,j=0,1,2,3……，N，其中，Fj表示均衡后的振幅值，fj表示待均衡后的振幅值，Wj表示权系数，j表示采样序号，N表示采样个数。需要说明的是，Wj是缓慢渐变的序列，局部可视为常数。如果在某个时段第三地质雷达数据的振幅值较小，则取较小的Wj以增大Fj的值；如果在某个时段第三地质雷达数据的振幅值较大，则取较大的Wj以减小Fj的值。需要说明的是，也可以通过以下方式进行道内均衡第三地质雷达数据的振幅值：Fj=fjWjC，其中，C表示常数。
需要说明的是，在本发明实施例中，调整模块302还可以采用道间技术调整第三地质雷达数据的振幅值以得到目标区域的剖面图。其中，道间均衡原理与道内均衡原理相同，在此不再赘述。
例如，利用上述地表介质物的监测方法和装置对南京某工地的监测结果。本发明实施例的地质雷达的探测深度及其对基岩的探测能力在陆地上不同介电常数的地层对雷达波形的反射效果可以为：地质雷达为25MHz（中心频率）非屏蔽天线，滤波器为1000ns的采集时窗，并且迭加128次，采用点距为0.50米的点测剖面探测方式，数据处理电磁波速为0.1m/ns。该试验工作所使用的地质雷达的雷达信号传输采用数字式光纤，数据采集采用雷达数据采集软件。
从以上的描述中，可以看出，本发明实施例解决了相关技术中矿区地表介质物的监测分辨率低的问题的问题，进而达到了提高矿区地表介质物的监测分辨率的效果。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种地表介质物的监测方法，其特征在于，包括：
获取目标区域的第一地质雷达数据；
对所述目标区域的第一地质雷达数据进行滤波以得到所述目标区域的第二地质雷达数据；
对所述目标区域的第二地质雷达数据进行反褶积运算以得到所述目标区域的剖面图；以及
获取所述剖面图中的地表介质物数据。
2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，对所述目标区域的第一地质雷达数据进行滤波以得到所述目标区域的第二地质雷达数据包括：
对所述目标区域的第一地质雷达数据在时间-空间域进行二维滤波以得到所述目标区域的第二地质雷达数据；或者
对所述第一地质雷达数据在频率-波数域进行二维滤波以得到所述目标区域的第二地质雷达数据。
3.根据权利要求2所述的监测方法，其特征在于，对所述第一地质雷达数据在时间-空间域进行二维滤波以得到所述目标区域的第二地质雷达数据包括：
对所述第一地质雷达数据在时间-空间域进行采样以得到第一采样信号；以及
通过数字滤波器在时间-空间域对所述第一采样信号进行二维滤波以得到所述目标区域的第二地质雷达数据。
4.根据权利要求2所述的监测方法，其特征在于，对所述第一地质雷达数据在频率-波数域进行滤波以得到所述目标区域的第二地质雷达数据包括：
对所述第一地质雷达数据在频率-波数域进行采样以得到第二采样信号；以及
通过数字滤波器在频率-波数域对所述第二采样信号进行二维滤波以得到所述目标区域的第二地质雷达数据。
5.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，对所述第二地质雷达数据进行反褶积运算以得到所述目标区域的剖面图包括：
对所述第二地质雷达数据进行反褶积运算以得到第三地质雷达数据；以及
采用道内技术调整所述第三地质雷达数据的振幅值以得到所述目标区域的剖面图。
6.一种地表介质物的监测装置，其特征在于，包括：
第一获取单元，用于获取目标区域的第一地质雷达数据；
滤波单元，用于对所述第一地质雷达数据进行滤波以得到所述目标区域的第二地质雷达数据；
运算单元，用于对所述第二地质雷达数据进行反褶积运算以得到所述目标区域的剖面图；以及
第二获取单元，用于获取所述剖面图中的地表介质物数据。
7.根据权利要求6所述的监测装置，其特征在于，所述滤波单元包括：
第一滤波模块，用于对所述第一地质雷达数据在时间-空间域进行二维滤波以得到所述目标区域的第二地质雷达数据；或者
第二滤波模块，用于对所述第一地质雷达数据在频率-波数域进行二维滤波以得到所述目标区域的第二地质雷达数据。
8.根据权利要求7所述的监测装置，其特征在于，所述第一滤波模块包括：
第一采集子模块，用于对所述第一地质雷达数据在时间-空间域进行采样以得到第一采样信号；以及
第一数字滤波器，用于在时间-空间域对所述第一采样信号进行二维滤波以得到所述目标区域的第二地质雷达数据。
9.根据权利要求7所述的监测装置，其特征在于，所述第二滤波模块包括：
第二采集子模块，用于对所述第一地质雷达数据在频率-波数域进行采样以得到第二采样信号；以及
第二数字滤波器，用于在频率-波数域对所述第二采样信号进行二维滤波以得到所述目标区域的第二地质雷达数据。
10.根据权利要求6所述的监测装置，其特征在于，所述运算单元包括：
运算模块，用于对所述第二地质雷达数据进行反褶积运算以得到第三地质雷达数据；以及
调整模块，用于采用道内技术调整所述第三地质雷达数据的振幅值以得到所述目标区域的剖面图。
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