CN111812730B - 一种用于滑坡探测的电阻率数据融合三维成像方法及系统 - Google Patents

一种用于滑坡探测的电阻率数据融合三维成像方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111812730B
CN111812730B CN202010547457.XA CN202010547457A CN111812730B CN 111812730 B CN111812730 B CN 111812730B CN 202010547457 A CN202010547457 A CN 202010547457A CN 111812730 B CN111812730 B CN 111812730B
Authority
CN
China
Prior art keywords
dimensional
data
resistivity
detection
geophysical prospecting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010547457.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN111812730A (zh
Inventor
苏茂鑫
程凯
薛翊国
刘轶民
李广坤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong University
Original Assignee
Shandong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong University filed Critical Shandong University
Priority to CN202010547457.XA priority Critical patent/CN111812730B/zh
Publication of CN111812730A publication Critical patent/CN111812730A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111812730B publication Critical patent/CN111812730B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/38—Processing data, e.g. for analysis, for interpretation, for correction

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于滑坡探测的电阻率数据融合三维成像方法及系统，其技术方案为：包括：根据布设的多种物探测线，获取物探数据；对物探数据进行预处理，并通过反演方法获得二维电阻率数据；提取同一位置处多种物探方法的电阻率数据，并对多种电阻率数据进行融合；建立三维坐标系，将融合后的二维探测数据转换成三维探测数据，三维探测数据经成像后得到三维立体图。本发明将瞬变电磁法、高密度电法反演得到的二维探测数据进行融合，并且通过三维坐标转换公式得到三维探测数据，三维探测数据成像后最终得到三维立体图，从而确定滑动面在空间的分布范围。

Description

一种用于滑坡探测的电阻率数据融合三维成像方法及系统
技术领域
本发明涉及滑坡探测技术领域，尤其涉及一种用于滑坡探测的电阻率数据融合三维成像方法及系统。
背景技术
滑坡是最严重的地质灾害之一，因此查明滑坡面(滑坡体沿下伏不动的岩、土体下滑的分界面)的空间位置对于滑坡体稳定性分析、治理决策和滑坡灾害风险管理等方面具有重要意义。
滑坡的发生常和水的作用有密切的关系，水的作用往往是引起滑坡的主要因素。含水率越高，电阻率越低，因此滑坡面位置往往表现出低阻，这种物性差异就为用物探方法开展滑坡面探测工作奠定基础。物探方法可以在不破坏岩土体结构的情况下对滑坡面位置进行探测，具有效率高，成本低等优点。在滑坡探测领域常用的物探方法有瞬变电磁法、跨孔CT法、高密度电法等。
发明人发现，单一的物探方法由于方法本身的局限性，在探测滑坡时可能不够精确，反演成像后会得到很多假异常，不能准确确定滑坡面位置。这些物探方法经过各种反演方法之后可以得到电阻率数据，但是得到的电阻率剖面图是二维的，不利于确定滑坡面在空间的分布范围。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种用于滑坡探测的电阻率数据融合三维成像方法及系统，将瞬变电磁法、高密度电法反演得到的二维探测数据进行融合，并且通过三维坐标转换公式得到三维探测数据，三维探测数据成像后最终得到三维立体图，从而确定滑动面在空间的分布范围。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本发明的实施例提供了一种用于滑坡探测的电阻率数据融合三维成像方法，包括：
根据布设的多种物探测线，获取物探数据；
对物探数据进行预处理，并通过反演方法获得二维电阻率数据；
提取同一位置处多种物探方法的电阻率数据，并对多种电阻率数据进行融合；
建立三维坐标系，将融合后的二维探测数据转换成三维探测数据，三维探测数据经成像后得到三维立体图。
作为进一步的实现方式，在滑坡发生区域同一位置处布置瞬变电磁法和高密度电法两种类型测线。
作为进一步的实现方式，沿顺坡面、横切于坡面分别布置多条测线，以使测线呈网状分布。
作为进一步的实现方式，二维探测数据成像后可得到二维电阻率剖面图，以初步确定滑动面的位置。
作为进一步的实现方式，提取同一位置处高密度电法和瞬变电磁法电阻率数据，运用主成分分析法对两者数据进行融合。
作为进一步的实现方式，首先进行数据中心化，求解中心化后变量间的协方差矩阵；之后求解协方差矩阵的特征值和特征向量，并求出最大特征值对应的特征向量；最终，将中心化数据的样本点投影到特征值最大的特征向量基上，得到的融合后的电阻率数据结果。
作为进一步的实现方式，利用坐标转换公式将二维探测数据转换成三维探测数据，三维探测数据经过克里金插值成像后得到三维立体图。
第二方面，本发明实施例还提供了一种用于滑坡探测的电阻率数据融合三维成像系统，包括：
物探数据获取模块，用于根据布设的多种物探测线，获取物探数据；
二维电阻率数据获取模块，用于对物探数据进行预处理，并通过反演方法获得二维电阻率数据；
数据融合模块，用于提取同一位置处多种物探方法的电阻率数据，并对多种电阻率数据进行融合；
三维探测数据获取模块，用于建立三维坐标系，将融合后的二维探测数据转换成三维探测数据，三维探测数据经成像后得到三维立体图。
第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的用于滑坡探测的电阻率数据融合三维成像方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述的用于滑坡探测的电阻率数据融合三维成像方法。
上述本发明的实施例的有益效果如下：
(1)本发明的一个或多个实施方式将瞬变电磁法与高密度电法反演得到的二维电阻率数据进行融合，将瞬变电磁法探测深度大、高密度电法探测精度高的优势结合起来；
(2)本发明的一个或多个实施方式通过三维坐标转换可将二维探测数据转换成三维探测数据，经三维探测数据成像后得到的三维立体图，使探测结果更加直观，提高了探测结果的可视性，更好的刻画出滑坡面在空间的展布情况，减少了物探工作的多解性，提高了物探工作的准确性；同时，为下一步的滑坡治理提供充分的信息，降低了滑坡治理的成本，提高了滑坡治理的效率。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书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。
图1是本发明根据一个或多个实施方式的流程图；
图2是本发明根据一个或多个实施方式的物探测线顺坡面三维坐标转换示意图；
图3是本发明根据一个或多个实施方式的物探测线横切坡面三维坐标转换示意图；
其中，1、山体，2、二维电阻率剖面，3、物探测线。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例一：
本实施例提供了一种用于滑坡探测的电阻率数据融合三维成像方法，包括：
根据布设的多种物探测线，获取物探数据；
对物探数据进行预处理，并通过反演方法获得二维电阻率数据；
提取同一位置处多种物探方法的电阻率数据，并对多种电阻率数据进行融合；
建立三维坐标系，将融合后的二维探测数据转换成三维探测数据，三维探测数据经成像后得到三维立体图。
具体的，如图1所示，包括以下步骤：
步骤一：在山体1开展高密度电法与瞬变电磁法两种物探探测工作。探测滑动面位置时，在发生滑坡的位置处，布置重合的物探测线，分为顺坡面(如图2所示)及横切于坡面(如图3所示)两种类型物探测线3，布置多条物探测线3可以最终可形成网状分布的测线。
步骤二：在将探测后得到的原始数据经过预处理后再进行反演，获得对滑坡面探测的二维电阻率数据，以初步分析滑坡面的位置。但二维电阻率数据由于数据点的位置信息是二维的，成像后只能得到二维电阻率剖面2，不利于查明滑坡面在空间的分布位置，不便于探测结果的解释。
步骤三：为了克服单一方法的局限性，提高探测结果的准确性，运用主成分分析法，先确定高密度电法与瞬变电磁法探测数据合适的权重，然后对同一位置处电阻率数据进行融合。
具体的：首先进行数据中心化，即对瞬变电磁法以及高密度电法获得的电阻率样本数据进行标准化；再求解中心化后变量间的协方差矩阵，衡量两个变量的偏差变化趋势是否一致。之后再出求协方差的特征值和特征向量，将特征值按照从小到大的顺序排列，选择其中最大的一个，求出其对应的特征向量。最终，将中心化数据的样本点投影到特征值最大的特征向量基上，得到的融合后的电阻率数据结果，可以认为是瞬变电磁法探测数据与高密度法探测数据的综合性质。
步骤四：由于探测结果得到的坐标[X0，Y0，0]T是二维的，不能表现出在空间的位置，不利于解释异常在空间的分布。因此本实施例通过建立三维坐标系，将得到的二维探测数据的数据点的位置信息由三维坐标转换公式进行坐标转换，最终得到三维数据[X，Y，Z]T。
其中物探测线3顺坡面向下时：
X＝X1+X0·cosα-Y0·sin α
Y＝Y1
Z＝Z1-X0·sin α-Y0·cos α
合并成矩阵形式得：
Figure GDA0003051789850000061
同理，物探测线3顺坡面向上时：
Figure GDA0003051789850000062
物探测线3横切坡面向右时：
Figure GDA0003051789850000063
物探测线3横切坡面向左时：
Figure GDA0003051789850000071
式中，O为坐标原点，X、Y、Z为最终转换成的以O为原点的三维坐标，X0为数据点延测线方向距测线起点O1的距离，Y0为数据点距测线的垂直距离，X1为测线起点O1在三维坐标系中的X坐标，Y1为测线起点O1在三维坐标系中的Y坐标，Z1为测线起点O1在三维坐标系中的Z坐标。
由已知信息经过三维坐标转换后，最终可得到三维探测数据。
步骤五：在将得到的三维探测数据经过克里金插值、反演成像后可以得到滑坡面分布的三维立体图，使滑坡面在空间的位置一目了然。与二维电阻率剖面图相比，可以更加直观的分析、寻找滑动面的位置，提高了探测结果的可视化以及物探工作的准确性，为后续的滑坡治理提供有利的信息，大大提高了滑坡治理的效率，降低了滑坡治理的成本。
实施例二：
本实施例提供了一种用于滑坡探测的电阻率数据融合三维成像系统，包括：
物探数据获取模块，用于根据布设的多种物探测线，获取物探数据；
二维电阻率数据获取模块，用于对物探数据进行预处理，并通过反演方法获得二维电阻率数据；
数据融合模块，用于提取同一位置处多种物探方法的电阻率数据，并对多种电阻率数据进行融合；
三维探测数据获取模块，用于建立三维坐标系，将融合后的二维探测数据转换成三维探测数据，三维探测数据经成像后得到三维立体图。
实施例三：
本实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现实施例一所述的用于滑坡探测的电阻率数据融合三维成像方法。
实施例四：
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现实施例一所述的用于滑坡探测的电阻率数据融合三维成像方法。
以上实施例二-四中涉及的各步骤与方法实施例一相对应，具体实施方式可参见实施例一的相关说明部分。术语“计算机可读存储介质”应该理解为包括一个或多个指令集的单个介质或多个介质；还应当被理解为包括任何介质，所述任何介质能够存储、编码或承载用于由处理器执行的指令集并使处理器执行本发明中的任一方法。
本领域技术人员应该明白，上述本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算机装置来实现，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。本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于滑坡探测的电阻率数据融合三维成像方法，其特征在于，包括：
根据布设的多种物探测线，获取物探数据；
对物探数据进行预处理，并通过反演方法获得二维电阻率数据；
提取同一位置处多种物探方法的二维电阻率数据，并对多种二维电阻率数据进行融合，运用主成分分析法对多种数据进行融合，首先进行数据中心化，求解中心化后变量间的协方差矩阵；之后求解协方差矩阵的特征值和特征向量，并求出最大特征值对应的特征向量；最终，将中心化数据的样本点投影到特征值最大的特征向量基上，得到融合后的电阻率数据结果；
建立三维坐标系，将融合后的二维电阻率数据转换成三维探测数据，三维探测数据经成像后得到三维立体图。
2.根据权利要求1所述的一种用于滑坡探测的电阻率数据融合三维成像方法，其特征在于，在滑坡发生区域同一位置处布置瞬变电磁法和高密度电法两种类型测线。
3.根据权利要求2所述的一种用于滑坡探测的电阻率数据融合三维成像方法，其特征在于，沿顺坡面、横切于坡面分别布置多条物探测线，以使物探测线呈网状分布。
4.根据权利要求1所述的一种用于滑坡探测的电阻率数据融合三维成像方法，其特征在于，二维探测数据成像后得到二维电阻率剖面图，以初步确定滑动面的位置。
5.根据权利要求1所述的一种用于滑坡探测的电阻率数据融合三维成像方法，其特征在于，提取同一位置处高密度电法和瞬变电磁法电阻率数据。
6.根据权利要求1所述的一种用于滑坡探测的电阻率数据融合三维成像方法，其特征在于，利用坐标转换公式将二维探测数据转换成三维探测数据，三维探测数据经过克里金插值成像后得到三维立体图。
7.一种用于滑坡探测的电阻率数据融合三维成像系统，其特征在于，包括：
物探数据获取模块，用于根据布设的多种物探测线，获取物探数据；
二维电阻率数据获取模块，用于对物探数据进行预处理，并通过反演方法获得二维电阻率数据；
数据融合模块，用于提取同一位置处多种物探方法的二维电阻率数据，并对多种二维电阻率数据进行融合，运用主成分分析法对多种数据进行融合，首先进行数据中心化，求解中心化后变量间的协方差矩阵；之后求解协方差矩阵的特征值和特征向量，并求出最大特征值对应的特征向量；最终，将中心化数据的样本点投影到特征值最大的特征向量基上，得到融合后的电阻率数据结果；
三维探测数据获取模块，用于建立三维坐标系，将融合后的二维电阻率数据转换成三维探测数据，三维探测数据经成像后得到三维立体图。
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-6任一项所述的用于滑坡探测的电阻率数据融合三维成像方法。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述的用于滑坡探测的电阻率数据融合三维成像方法。
CN202010547457.XA 2020-06-16 2020-06-16 一种用于滑坡探测的电阻率数据融合三维成像方法及系统 Active CN111812730B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010547457.XA CN111812730B (zh) 2020-06-16 2020-06-16 一种用于滑坡探测的电阻率数据融合三维成像方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010547457.XA CN111812730B (zh) 2020-06-16 2020-06-16 一种用于滑坡探测的电阻率数据融合三维成像方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111812730A CN111812730A (zh) 2020-10-23
CN111812730B true CN111812730B (zh) 2021-07-06

Family

ID=72845085

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010547457.XA Active CN111812730B (zh) 2020-06-16 2020-06-16 一种用于滑坡探测的电阻率数据融合三维成像方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111812730B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112799139A (zh) * 2020-12-29 2021-05-14 河北煤炭科学研究院有限公司 一种赋水异常区域三维探测方法及装置
CN112666614B (zh) * 2021-01-15 2022-09-06 西南科技大学 基于电法勘探和数字高程模型泥石流物源静储量计算方法
CN113552635B (zh) * 2021-06-25 2023-03-03 山东大学 固源瞬变电磁数据融合隧道三维超前预报方法及系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008256386A (ja) * 2007-04-02 2008-10-23 Public Works Research Institute 加熱式地下水検層法及び加熱式地下水検層用感知器並びに加熱式地下水検層用測定装置
CN105785476A (zh) * 2016-05-17 2016-07-20 浙江水利水电学院 一种高密度电阻率成像方法
CN110516595A (zh) * 2019-08-27 2019-11-29 中国民航大学 基于卷积神经网络的手指多模态融合识别方法
CN110580740A (zh) * 2019-08-27 2019-12-17 清华大学 多智能体协同三维建模方法及装置
CN110823962A (zh) * 2019-11-14 2020-02-21 山东大学 一种滑坡体的三维成像方法及系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA3087726A1 (en) * 2017-01-06 2018-07-12 Direct-C Limited Polymeric nanocomposite based sensor and coating systems and their applications

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008256386A (ja) * 2007-04-02 2008-10-23 Public Works Research Institute 加熱式地下水検層法及び加熱式地下水検層用感知器並びに加熱式地下水検層用測定装置
CN105785476A (zh) * 2016-05-17 2016-07-20 浙江水利水电学院 一种高密度电阻率成像方法
CN110516595A (zh) * 2019-08-27 2019-11-29 中国民航大学 基于卷积神经网络的手指多模态融合识别方法
CN110580740A (zh) * 2019-08-27 2019-12-17 清华大学 多智能体协同三维建模方法及装置
CN110823962A (zh) * 2019-11-14 2020-02-21 山东大学 一种滑坡体的三维成像方法及系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
高密度电阻率法二维勘探数据的三维反演及其在岩溶探测中的应用;孟凡松 等;《物探与化探》;20190630;第43卷(第6期);第674页第1.2节 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111812730A (zh) 2020-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111812730B (zh) 一种用于滑坡探测的电阻率数据融合三维成像方法及系统
CN111722292B (zh) 一种三维电阻率层析成像方法及系统
Cao et al. Automatic fracture detection based on Terrestrial Laser Scanning data: A new method and case study
CN111221048B (zh) 基于跨孔电阻率ct多尺度反演的孤石边界识别与成像方法
CN110133716A (zh) 基于组合模型加权函数的磁异常数据三维反演方法
CN111986321B (zh) 三维地质建模方法、装置、设备及存储介质
Verdonck Detection of buried Roman wall remains in ground‐penetrating radar data using template matching
Zhu et al. Normalized vertical derivatives in the edge enhancement of maximum-edge-recognition methods in potential fields
Li et al. A paradigm shift in magnetic data interpretation: Increased value through magnetization inversions
CN111983678B (zh) 一种快速评价深水砂体发育潜力的方法
CN112433253A (zh) 一种动水软弱破碎围岩隧道三维探测方法
CN113568041B (zh) 时移地震三维拖缆采集数据的可重复性分析方法及系统
CN113552635B (zh) 固源瞬变电磁数据融合隧道三维超前预报方法及系统
Hao et al. Kriging-based study on the visualization of magnetic method data
Monsen et al. The automated interpretation of photorealistic outcrop models
Clark Interpretation of the magnetic gradient tensor and normalized source strength applied to the Tallawang magnetite skarn deposit, New South Wales, Australia
Hidalgo-Gato et al. Magnetic amplitude inversion for depth-to-basement and apparent magnetization-intensity estimates
CN112508035A (zh) 一种海洋流场临界点提取方法
CN116109934B (zh) 一种基于图像识别技术的地质断层识别方法及系统
CN111177886B (zh) 基于物探数据分析的海上测距规划及土厚预测的方法
Li et al. Three-Dimensional Fault Model and Activity in the Arc-Shaped Tectonic Belt in the Northeastern Margin of the Tibetan Plateau
Vernon Methodology for manual lineament analysis
Ma et al. Automated high-precision alignment of geologic maps with well orientation
Shen et al. Assessing fragmentation and potential sliding zones in rock tunnels via computer vision technology
Aktaş Edge detection and depth estimation of Lake Sapanca, Eastern Marmara Region, from high-resolution magnetic data

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant