CN112558149B - 基于非均匀介质的微动探测方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于非均匀介质的微动探测方法、装置、设备及存储介质，所述方法包括：获取非均匀介质模型中的多个模拟检测点，确定各模拟检测点的一维谱比曲线，确定多个不同频率的微动信号在所述非均匀介质模型中的影响区域，以及第一微动信号对应的影响区域内的多个目标模拟检测点，基于所述多个目标模拟检测点与第一目标模拟检测点之间的距离确定对应于各个目标模拟检测点的加权系数，基于各个目标模拟检测点的加权系数以及各个目标模拟检测点对应的一维谱比曲线，确定所述第一目标模拟检测点的综合谱比曲线。本发明通过对多个检测点按距离加权，实现了对非均匀介质的微动综合谱比曲线的计算，从而更好地探测实际复杂地质结构。

Description

基于非均匀介质的微动探测方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及地质勘探技术领域，尤其涉及一种基于非均匀介质的微动探测方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

微动勘探法(Microtremor exploration)，也被称为背景噪音成像法或地脉动法，是通过特定观测装置获取天然微动信号，分析、处理和提取频散或谱比曲线特征，反演地下横波速度等地层属性的变化规律，进而实现地质结构探测的方法。

然而，目前，常见的微动勘探方法属于一维的正演方法，其获取的谱比曲线主要表现为单峰模式，只对于均匀介质有效，对非均匀介质的理论微动谱比曲线目前尚无有效的计算理论，而实际探测过程中，当地下介质不均匀时，仅通过单峰模式的谱比曲线无法做到很好的拟合，难以实现精准探测的目的。

发明内容

本发明实施例期望提供一种基于非均匀介质的微动探测方法、装置、设备及存储介质。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例第一方面提供一种基于非均匀介质的微动探测方法，所述方法包括：

获取非均匀介质模型中的多个模拟检测点，所述非均匀介质模型中包括至少两层介质；所述至少两层介质的速度参数不同；

确定各模拟检测点的一维谱比曲线；每个模拟检测点的一维谱比曲线基于多个不同频率的微动信号确定；

确定多个不同频率的微动信号在所述非均匀介质模型中的影响区域，以及第一微动信号对应的影响区域内的多个目标模拟检测点；所述第一微动信号为多个微动信号中的任一微动信号；

基于所述多个目标模拟检测点与第一目标模拟检测点之间的距离确定对应于各个目标模拟检测点的加权系数；所述第一目标模拟检测点为所述多个目标模拟检测点中的任一目标模拟检测点；

基于各个目标模拟检测点的加权系数以及各个目标模拟检测点对应的一维谱比曲线，确定所述第一目标模拟检测点的综合谱比曲线。

可选地，所述确定多个不同频率的微动信号在所述非均匀介质模型中的影响区域，包括：

根据所述第一微动信号的频率、以及所述第一微动信号在所述非均匀介质模型中的覆盖层的速度参数，确定所述第一微动信号在所述非均匀介质模型中，以任一模拟检测点为中心的影响区域。

可选地，所述基于所述多个目标模拟检测点与第一目标模拟检测点之间的距离确定对应于各个目标模拟检测点的加权系数，包括：

获取所述多个目标模拟检测点中的每个目标模拟检测点与所述第一目标模拟检测点之间的距离；

基于每个目标模拟检测点与所述第一目标模拟检测点之间的距离，依据预设加权方式，确定各个目标模拟检测点对应的加权系数；所述预设加权方式包括线性加权、反向加权、指数加权或高斯加权。

可选地，所述基于各个目标模拟检测点的加权系数以及各个目标模拟检测点对应的一维谱比曲线，确定所述第一目标模拟检测点的综合谱比曲线，包括：

基于各个目标模拟检测点的加权系数以及各个目标模拟检测点对应的一维谱比曲线，确定所述第一目标模拟检测点在所述多个不同频率的微动信号下的多个综合谱比值；

基于所述多个综合谱比值，确定所述第一目标模拟检测点的综合谱比曲线。

可选地，所述基于各个目标模拟检测点的加权系数以及各个目标模拟检测点对应的一维谱比曲线，确定第一目标模拟检测点在多个不同频率的微动信号下的多个综合谱比值，包括：

分别确定所述多个微动信号中每个微动信号下、各个目标模拟检测点对应的一维谱比曲线中的谱比值；

基于各个目标模拟检测点对应的谱比值和各个目标模拟检测点对应的加权系数，确定第一目标模拟检测点在每个微动信号下的综合谱比值。

可选地，在所述确定所述第一目标模拟检测点的综合谱比曲线之后，所述方法还包括：

调整所述至少两层介质的部分介质层厚度或全部介质层厚度，和/或，调整所述微动信号的信号源深度，以使得调整后得到的所述综合谱比曲线与预设谱比曲线相拟合；所述预设谱比曲线为在实际地层测得的谱比曲线。

本发明实施例第二方面提供一种基于非均匀介质的微动探测装置，所述装置包括获取模块，第一确定模块，第二确定模块，第三确定模块和第四确定模块，其中：

所述获取模块，用于获取非均匀介质模型中的多个模拟检测点，所述非均匀介质模型中包括至少两层介质；所述至少两层介质的速度参数不同；

所述第一确定模块，用于确定各模拟检测点的一维谱比曲线；每个模拟检测点的一维谱比曲线基于多个不同频率的微动信号确定；

所述第二确定模块，用于确定多个不同频率的微动信号在所述非均匀介质模型中的影响区域，以及第一微动信号对应的影响区域内的多个目标模拟检测点；所述第一微动信号为多个微动信号中的任一微动信号；

所述第三确定模块，用于基于所述多个目标模拟检测点与第一目标模拟检测点之间的距离确定对应于各个目标模拟检测点的加权系数；所述第一目标模拟检测点为所述多个目标模拟检测点中的任一目标模拟检测点；

所述第四确定模块，用于基于各个目标模拟检测点的加权系数以及各个目标模拟检测点对应的一维谱比曲线，确定所述第一目标模拟检测点的综合谱比曲线。

可选地，所述第二确定模块具体用于：

根据所述第一微动信号的频率、以及所述第一微动信号在所述非均匀介质模型中的覆盖层的速度参数，确定所述第一微动信号在所述非均匀介质模型中，以任一模拟检测点为中心的影响区域。

可选地，所述第三确定模块具体用于：

获取所述多个目标模拟检测点中的每个目标模拟检测点与所述第一目标模拟检测点之间的距离；

基于每个目标模拟检测点与所述第一目标模拟检测点之间的距离，依据预设加权方式，确定各个目标模拟检测点对应的加权系数；所述预设加权方式包括线性加权、反向加权、指数加权或高斯加权。

可选地，所述第四确定模块具体用于：

基于各个目标模拟检测点的加权系数以及各个目标模拟检测点对应的一维谱比曲线，确定所述第一目标模拟检测点在所述多个不同频率的微动信号下的多个综合谱比值；

基于所述多个综合谱比值，确定所述第一目标模拟检测点的综合谱比曲线。

可选地，所述第四确定模块具体还用于：

分别确定所述多个微动信号中每个微动信号下、各个目标模拟检测点对应的一维谱比曲线中的谱比值；

基于各个目标模拟检测点对应的谱比值和各个目标模拟检测点对应的加权系数，确定第一目标模拟检测点在每个微动信号下的综合谱比值。

可选地，所述装置还包括调整模块，所述调整模块用于：

调整所述至少两层介质的部分介质层厚度或全部介质层厚度，和/或，调整所述微动信号的信号源深度，以使得调整后得到的所述综合谱比曲线与预设谱比曲线相拟合；所述预设谱比曲线为在实际地层测得的谱比曲线。

本发明实施例第三方面提供一种基于非均匀介质的微动探测设备，所述微动探测设备包括存储器和处理器，其中，所述存储器中存储有指令；所述处理器用于运行所述存储器中存储的指令，所述指令被处理器运行时，实现上述第一方面所述的任一项所述方法的步骤。

本发明实施例第四方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述第一方面所述的任一项所述方法的步骤。

本发明实施例提供的一种基于非均匀介质的微动探测方法、装置、设备及存储介质，通过获取非均匀介质模型中的多个模拟检测点，基于多个目标模拟检测点与第一目标模拟检测点之间的距离确定对应于各个目标模拟检测点的加权系数，结合各模拟检测点的一维谱比曲线，确定第一目标模拟检测点的综合谱比曲线，实现了对非均匀介质的微动综合谱比曲线的计算，从而更好地探测实际的复杂地质结构。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于非均匀介质的微动探测方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的非均匀介质模型的示意图；

图3为本发明实施例提供的多个模拟检测点的原始谱比曲线；

图4为本发明实施例提供的不同目标模拟检测点的谱比曲线；

图5为本发明实施例提供的第一目标模拟检测点的综合谱比曲线；

图6为本发明实施例提供的基于非均匀介质的微动探测装置的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的基于非均匀介质的微动探测方法的具体流程图；

图8为本发明实施例提供的基于非均匀介质的微动探测设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

当前，常见的微动勘探方法属于一维的正演方法，其获取的谱比曲线主要表现为单峰模式，只对于均匀介质有效，而实际探测过程中，地下介质层并不仅限于均匀介质层，当介质层为非均匀介质构成时，仅通过单峰模式的谱比曲线无法做到很好的拟合，难以实现精准探测的目的，因此，需要一种新的方式以实现对非均匀介质层的精准探测。基于此，提出本发明以下各实施例。

请参阅图1，图1为本发明实施例提供的基于非均匀介质的微动探测方法的流程示意图，本发明实施例提供的基于非均匀介质的微动探测方法包括：

S110，获取非均匀介质模型中的多个模拟检测点。

S120，确定各模拟检测点的一维谱比曲线。

S130，确定多个不同频率的微动信号在非均匀介质模型中的影响区域，以及第一微动信号对应的影响区域内的多个目标模拟检测点。

S140，基于所述多个目标模拟检测点与第一目标模拟检测点之间的距离确定对应于各个目标模拟检测点的加权系数；第一目标模拟检测点为多个目标模拟检测点中的任一目标模拟检测点。

S150，基于各个目标模拟检测点的加权系数以及各个目标模拟检测点对应的一维谱比曲线，确定第一目标模拟检测点的综合谱比曲线。

本实施例的基于非均匀介质的微动探测方法可应用于道路检测中。其中非均匀介质模型可以为通过软件完成的虚拟建模，包括至少两层介质，且介质层的速度参数不同。具体地，非均匀介质模型可以包括两层甚至多层介质层，各介质层的的速度参数可以全部不同，也可以部分不同。微动信号可以通过参数设置来施加并调整，调整内容可以包括调整信号源的在介质层中的深度，以及微动信号的频率。

示例性的，如图2所示，以两层介质层为例，上层介质层的速度参数与下方介质层的速度参数不同，如此，当微动信号从下方介质层的底部自下而上传播时，仅有一部分微动信号从信号源的正上方传出，另一部分的传播路径则发生了偏移，从上层介质层的上表面的不同位置传出，且各个位置传出的微动信号存在一定的差异，因此，需要设置多个模拟检测点分别进行检测。

具体地，在上层介质层的上表面选定多个模拟检测点，获取每个模拟检测点处的微动信号的检测参数，检测参数可以包括微动信号的横波速度和纵波速度。多个模拟检测点按照等间距排列，即任一相邻的两个模拟检测点间的距离相同。当然，各模拟检测点之间的距离也可以不同。

在本实施例中，每个模拟检测点的一维谱比曲线基于多个不同频率的微动信号的检测参数确定。具体地，在上层介质层的上表面按固定间隔dx设置多个模拟检测点，dx的值可依据实际情况灵活选取。通过在模拟检测点处获得的检测参数计算得到多个不同频率下各模拟检测点的一维谱比值，进而确定相应的一维谱比曲线。

在多个模拟检测点中选取任一模拟检测点作为中心模拟检测点，以该中心模拟检测点为中心，可以计算不同频率的微动信号的影响区域范围。

示例性的，以第一微动信号为例，第一微动信号为多个微动信号中的任一微动信号，假设其对应的频率为f，任选一模拟检测点，可以确定该微动信号以选定的该模拟检测点为中心的影响区域，R＝V/4/f*k，其中，R为影响区域的半径，V为介质层速度参数，k为孔径计算系数，通常可取值为1。通过这种方式，检测不同频率的微动信号以不同模拟检测点为中心的影响区域，并由此可以确定多个不同频率的微动信号以任一模拟检测点为中心的影响区域内的目标模拟检测点。

在本实施例中，基于各目标模拟检测点对中心目标模拟检测点的检测参数的影响程度的不同，分别对各目标模拟检测点进行加权处理。各个目标模拟检测点的加权系数与各目标模拟检测点到中心模拟检测点的距离相关。示例性的，通过距离进行反向加权，即加权系数与各目标模拟检测点到中心模拟检测点的距离呈负相关，距离越大，加权系数越小。

具体地，请再次参阅图2，将中心模拟检测点标记为“3”号检测点，其他目标模拟检测点分别标记为“1”号检测点、“2”号检测点、“4”号检测点和“5”号检测点，其中，“1”号检测点到“3”号检测点的距离为2dx，“2”号检测点到“3”号检测点的距离为dx，“4”号检测点到“1”号检测点的距离为dx，“5”号检测点到“1”号检测点的距离为2dx，dx为一确定距离值，可以用单位1表示，取r＝dx＝1，由此，可以通过以下公式计算得到相应的权值Wi＝1/r，其中，Wi为权值，i为检测点编号，r为各目标模拟检测点到中心模拟检测点的距离，具体地，各目标模拟检测点的权值分别为：W3＝1(中心模拟检测点的r为0，权值取固定值1)，W1＝1/2，W2＝1，W4＝1，W5＝1/2，进而通过以下公式计算得到相应的权值系数Ki＝1/Wsum*Wi，其中，Ki为权值系数，i为检测点编号，Wsum为各目标模拟检测点的权值之和，Wi为标号为i的目标模拟检测点的权值。具体地，各目标模拟检测点的权值系数分别为：K1＝1/8，K2＝1/4，K3＝1/4，K4＝1/4，K5＝1/8。

基于各个目标模拟检测点的加权系数以及各个目标模拟检测点对应的一维谱比曲线，即可确定第一目标模拟检测点的综合谱比曲线。综合谱比曲线的轨迹与介质层参数相关，例如介质层厚度，介质层密度和不同类型的介质层层数。通过对介质层参数进行调整，可以实现对综合谱比曲线的调整，利用介质层的参数侧反映实际的地质情况。

本实施例通过建立非均匀介质模型，并获取非均匀介质模型中的多个模拟检测点，基于多个目标模拟检测点与第一目标模拟检测点之间的距离确定对应于各个目标模拟检测点的加权系数，结合各模拟检测点的一维谱比曲线，确定第一目标模拟检测点的综合谱比曲线，实现了对非均匀介质的微动综合谱比曲线的计算，从而可以很好地反映实际的复杂地质结构。

在一实施例中，预设加权方式包括线性加权、反向加权、指数加权或高斯加权。

每种加权方式的计算结果存在不同程度的差异，但最终得到的加权系数与各个目标模拟检测点到第一目标模拟检测点的距离存在唯一对应关系，即可以利用上述预设加权方式中的任一种加权方式完成加权。通过设置各个目标模拟检测点到第一目标模拟检测点的距离，动态确定加权系数。

在一实施例中，对于步骤S150，基于各个目标模拟检测点的加权系数以及各个目标模拟检测点对应的一维谱比曲线，确定第一目标模拟检测点的综合谱比曲线，包括：

基于各个目标模拟检测点的加权系数以及各个目标模拟检测点对应的一维谱比曲线，确定第一目标模拟检测点在多个不同频率的微动信号下的多个综合谱比值；基于多个综合谱比值，确定第一目标模拟检测点的综合谱比曲线。

具体地，如图4和图5所示，图4为不同目标模拟检测点的谱比曲线；图5为第一目标模拟检测点的综合谱比曲线，横坐标表征频率，纵坐标表征谱比值。其中，C1、C2、C3、C4和C5分别表征不同编号的各个目标模拟检测点对应的一维谱比曲线，以C3对应的目标模拟检测点为第一目标模拟检测点，依据上述实施例中的方法确定各个目标模拟检测点加权系数，由此，可以确定第一目标模拟检测点在多个不同频率的微动信号下的多个综合谱比值。

在一实施例中，基于各个目标模拟检测点的加权系数以及各个目标模拟检测点对应的一维谱比曲线，确定第一目标模拟检测点在多个不同频率的微动信号下的多个综合谱比值，包括：

分别确定多个微动信号中每个微动信号下、各个目标模拟检测点对应的一维谱比曲线中的谱比值；

基于各个目标模拟检测点对应的谱比值和各个目标模拟检测点对应的加权系数，确定第一目标模拟检测点在每个微动信号下的综合谱比值。

在本实施例中，利用各个目标模拟检测点对应的一维谱比曲线，以及选定的微动信号频率值，可以得到与选定的微动信号频率值对应的谱比值，进而利用各个目标模拟检测点对应的加权系数，确定第一目标模拟检测点在每个不同频率的微动信号下的综合谱比值，由此，得到微动信号的频率与综合谱比值之间的映射关系；进一步的，对映射关系中各参数之间的区域进行线性插值处理，以填充映射关系中的空白参数的映射关系，得到相应的综合谱比曲线。

在一实施例中，在步骤S150之后，确定第一目标模拟检测点的综合谱比曲线之后，还包括：

调整至少两层介质的部分介质层厚度或全部介质层厚度，和/或，调整微动信号的信号源深度，以使得调整后得到的综合谱比曲线与预设谱比曲线相拟合；预设谱比曲线为在实际地层测得的谱比曲线。

在本实施例中，如图3所示，预先进行道路地层取样或者地质地层取样。其中的微动信号可以为天然微动信号，也可以是由人工激发产生，如采用瞬态激振法进行探测，以大锤和垫板作为激震震源。通过特定观测装置，如智能面波仪，获取预选定的路基下方地质层的微动信号，进而分析、处理和提取微动信号的频散或谱比曲线特征。除此之外，还可以通过调整介质层的密度，以及不同介质层之间的起伏情况，对综合谱比曲线进行调整，起伏情况表征相邻介质层的交界面可以不是平面，部分位置可以存在凸起或凹陷。

结合上述非均匀介质模型的方案，通过调整介质层厚度、信号源深度等参数，使得通过非均匀介质模型拟合出的综合谱比曲线可以呈现多个峰值，与实际测得的预设谱比曲线相吻合，如此，就能够利用非均匀介质模型的参数反映实际地层的地质情况。

本发明还提供了一种基于非均匀介质的微动探测装置200，请参阅图6，图6为基于非均匀介质的微动探测装置的结构示意图，该装置包括获取模块210，第一确定模块220，第二确定模块230，第三确定模块240和第四确定模块250，其中：

获取模块210，用于获取非均匀介质模型中的多个模拟检测点，非均匀介质模型中包括至少两层介质；至少两层介质的速度参数不同。

第一确定模块220，用于确定各模拟检测点的一维谱比曲线；每个模拟检测点的一维谱比曲线基于多个不同频率的微动信号确定。

第二确定模块230，用于确定多个不同频率的微动信号在非均匀介质模型中的影响区域，以及第一微动信号对应的影响区域内的多个目标模拟检测点；第一微动信号为多个微动信号中的任一微动信号。

第三确定模块240，用于基于多个目标模拟检测点与第一目标模拟检测点之间的距离确定对应于各个目标模拟检测点的加权系数；第一目标模拟检测点为多个目标模拟检测点中的任一目标模拟检测点。

第四确定模块250，用于基于各个目标模拟检测点的加权系数以及各个目标模拟检测点对应的一维谱比曲线，确定第一目标模拟检测点的综合谱比曲线。

本实施例的基于非均匀介质的微动探测方法可应用于道路检测中。其中非均匀介质模型可以为虚拟建模，包括至少两层介质，且介质层的速度参数不同。具体地，非均匀介质模型可以包括两层甚至多层介质层，各介质层的的速度参数可以全部不同，也可以部分不同。微动信号可以通过参数设置来施加并调整，调整内容可以包括调整信号源的在介质层中的深度，以及微动信号的频率。

示例性的，以两层介质层为例，上层介质层的速度参数与下方介质层的速度参数不同，如此，当微动信号从下方介质层的底部自下而上传播时，仅有一部分微动信号从信号源的正上方传出，另一部分的传播路径则发生了偏移，从上层介质层的上表面的不同位置传出，且各个位置传出的微动信号存在一定的差异，因此，需要设置多个模拟检测点分别进行检测。

具体地，在上层介质层的上表面选定多个模拟检测点，获取每个模拟检测点处的微动信号的检测参数，检测参数可以包括微动信号的横波速度和纵波速度。多个模拟检测点按照等间距排列，即任一相邻的两个模拟检测点间的距离相同。当然，各模拟检测点之间的距离也可以不同。

在本实施例中，每个模拟检测点的一维谱比曲线基于多个不同频率的微动信号的检测参数确定。具体地，在上层介质层的上表面按固定间隔dx设置多个模拟检测点，dx的值可依据实际情况灵活选取。通过在模拟检测点处获得的检测参数计算得到多个不同频率下各模拟检测点的一维谱比值，进而确定相应的一维谱比曲线。

在多个模拟检测点中选取任一模拟检测点作为中心模拟检测点，以该中心模拟检测点为中心，可以计算不同频率的微动信号的影响区域范围。

示例性的，以第一微动信号为例，第一微动信号为多个微动信号中的任一微动信号，假设其对应的频率为f，任选一模拟检测点，可以确定该微动信号以选定的该模拟检测点为中心的影响区域，R＝V/4/f*k，其中，R为影响区域的半径，V为介质层速度参数，k为孔径计算系数，通常可取值为1。通过这种方式，检测不同频率的微动信号以不同模拟检测点为中心的影响区域，并由此可以确定多个不同频率的微动信号以任一模拟检测点为中心的影响区域内的目标模拟检测点。

在本实施例中，基于各目标模拟检测点对中心目标模拟检测点的检测参数的影响程度的不同，分别对各目标模拟检测点进行加权处理。各个目标模拟检测点的加权系数与各目标模拟检测点到中心模拟检测点的距离相关。示例性的，通过距离进行反向加权，即加权系数与各目标模拟检测点到中心模拟检测点的距离呈负相关，距离越大，加权系数越小。具体示例与上述方法实施例相同，在此不再重复。

基于各个目标模拟检测点的加权系数以及各个目标模拟检测点对应的一维谱比曲线，即可确定第一目标模拟检测点的综合谱比曲线。综合谱比曲线的轨迹与介质层参数相关，例如介质层厚度，介质层密度和不同类型的介质层层数。通过对介质层参数进行调整，可以实现对综合谱比曲线的调整，利用介质层的参数侧反映实际的地质情况。

本实施例通过建立非均匀介质模型，并获取非均匀介质模型中的多个模拟检测点，基于多个目标模拟检测点与第一目标模拟检测点之间的距离确定对应于各个目标模拟检测点的加权系数，结合各模拟检测点的一维谱比曲线，确定第一目标模拟检测点的综合谱比曲线，实现了对非均匀介质的微动综合谱比曲线的计算，从而可以很好地反映实际的复杂地质结构。

在一实施例中，预设加权方式包括线性加权、反向加权、指数加权或高斯加权。

每种加权方式的计算结果存在不同程度的差异，但最终得到的加权系数与各个目标模拟检测点到第一目标模拟检测点的距离存在唯一对应关系，即可以利用上述预设加权方式中的任一种加权方式完成加权。通过设置各个目标模拟检测点到第一目标模拟检测点的距离，动态确定加权系数。

在一实施例中，第四确定模块250具体用于：

基于各个目标模拟检测点的加权系数以及各个目标模拟检测点对应的一维谱比曲线，确定第一目标模拟检测点在多个不同频率的微动信号下的多个综合谱比值；基于多个综合谱比值，确定第一目标模拟检测点的综合谱比曲线。

具体地，如图4和图5所示，其中，C1、C2、C3、C4和C5分别表征不同编号的各个目标模拟检测点对应的一维谱比曲线，以C3对应的目标模拟检测点为第一目标模拟检测点，依据上述实施例中的方法确定各个目标模拟检测点加权系数，由此，可以确定第一目标模拟检测点在多个不同频率的微动信号下的多个综合谱比值。

在一实施例中，第四确定模块250具体还用于：

分别确定多个微动信号中每个微动信号下、各个目标模拟检测点对应的一维谱比曲线中的谱比值；

基于各个目标模拟检测点对应的谱比值和各个目标模拟检测点对应的加权系数，确定第一目标模拟检测点在每个微动信号下的综合谱比值。

在本实施例中，利用各个目标模拟检测点对应的一维谱比曲线，以及选定的微动信号频率值，可以得到与选定的微动信号频率值对应的谱比值，进而利用各个目标模拟检测点对应的加权系数，确定第一目标模拟检测点在每个不同频率的微动信号下的综合谱比值，由此，得到微动信号的频率与综合谱比值之间的映射关系；进一步的，对映射关系中各参数之间的区域进行线性插值处理，以填充映射关系中的空白参数的映射关系，得到相应的综合谱比曲线。

在一实施例中，基于非均匀介质的微动探测装置200还包括调整模块，所述调整模块用于：

调整至少两层介质的部分介质层厚度或全部介质层厚度，和/或，调整微动信号的信号源深度，以使得调整后得到的综合谱比曲线与预设谱比曲线相拟合；预设谱比曲线为在实际地层测得的谱比曲线。

其中的微动信号可以为天然微动信号，也可以是由人工激发产生，如采用瞬态激振法进行探测，以大锤和垫板作为激震震源。通过特定观测装置，如智能面波仪，获取预选定的路基下方地质层的微动信号，进而分析、处理和提取微动信号的频散或谱比曲线特征。除此之外，还可以通过调整介质层的密度，以及不同介质层之间的起伏情况，对综合谱比曲线进行调整，起伏情况表征相邻介质层的交界面可以不是平面，部分位置可以存在凸起或凹陷。

结合上述非均匀介质模型的方案，通过调整介质层厚度、信号源深度等参数，使得通过非均匀介质模型拟合出的综合谱比曲线可以呈现多个峰值，与实际测得的预设谱比曲线相吻合，如此，就能够利用非均匀介质模型的参数反映实际地层的地质情况。

下面结合一个具体的示例对本发明实施例的基于非均匀介质的微动探测方法进行说明，参照图7，图7为基于非均匀介质的微动探测方法的具体流程图，其探测过程具体包括以下几个过程：

S310，建立非均匀介质数值模型。

此处的非均匀介质数值模型包括上下两层介质层，且下层介质层存在起伏变化。除此之外，这两层介质层的速度参数不同，而速度参数表征微动信号在介质层中的传播速度。需要提及的是，非均匀介质数值模型为虚拟介质模型，通过软件模拟来完成。

S320，计算各模拟检测点的一维谱比曲线。

在非均匀介质数值模型的下方一定深度处设置信号源(深度参数可调，自身频率参数可调)，并在上层介质的上表面按相同间距设置多个模拟检测点，并测得在模拟检测点处的微动信号的横波速度和纵波速度，进而计算得到一系列的谱比值，通过线性插值处理，得到相应的一维谱比曲线。该一维谱比曲线表征频率参数与横、纵波速度比值的映射关系。在本实施例中，频率间隔越小，频率参数越多，得到的一维谱比曲线的精度就越高。

S330，计算不同频率的微动信号的影响区域。

在多个模拟检测点中选取任一模拟检测点作为中心模拟检测点，以该中心模拟检测点为中心，计算不同频率的微动信号的影响区域范围，具体地，影响区域的半径可以通过以下公式来确定：R＝V0/4/f*k，其中R为影响区域的半径，V0为上层介质层的速度参数，k为计算系数，可取常数1。

S340，确定相应频率的微动信号的影响区域内的目标模拟检测点。

基于基于步骤S330，可以确定某一频率下，微动信号以任一模拟检测点为中心的影响区域范围，在该影响区域范围内的模拟检测点即为目标模拟检测点，所有目标模拟检测点均会对中心模拟检测点处的检测参数造成影响。

S350，确定个模拟检测点的权值。

基于微动信号的影响区域内的各目标模拟检测点到中心模拟检测点的距离计算各目标模拟检测点所占的权值。

示例性的，通过距离进行反向加权，如将中心模拟检测点标记为“3”号检测点，其他目标模拟检测点分别标记为“1”号检测点、“2”号检测点、“4”号检测点和“5”号检测点，其中，“1”号检测点到“3”号检测点的距离为2dx，“2”号检测点到“3”号检测点的距离为dx，“4”号检测点到“1”号检测点的距离为dx，“5”号检测点到“1”号检测点的距离为2dx，dx为一确定距离值，可以用单位1表示，取r＝dx＝1，由此，可以通过以下公式计算得到相应的权值Wi＝1/r，其中，Wi为权值，i为检测点编号，r为各模拟检测点到中心模拟检测点的距离，具体地，各目标模拟检测点的权值分别为：W3＝1(中心模拟检测点的r为0，权值取固定值1)，W1＝1/2，W2＝1，W4＝1，W5＝1/2。

S360，确定各目标模拟检测点的权值系数。

基于步骤S350，通过以下公式计算得到相应的权值系数Ki＝1/Wsum*Wi，其中，Ki为权值系数，i为检测点编号，Wsum为各目标模拟检测点的权值之和，Wi为标号为i的目标模拟检测点的权值。具体地，各目标模拟检测点的权值系数分别为：K1＝1/8，K2＝1/4，K3＝1/4，K4＝1/4，K5＝1/8。

S370，确定各目标模拟检测点在频率为f的微动信号下的综合谱比值。

基于步骤S360，通过以下公式计算得到中心模拟检测点的综合谱比值Af＝∑Qi*Ki，其中，Af为在频率为f的微动信号下中心模拟检测点对应的的综合谱比值；Qi为编号为i的目标模拟检测点的谱比值，Ki为编号为i的目标模拟检测点的权值系数。

S380，确定中心模拟检测点在多个频率的微动信号下的综合谱比曲线。

基于步骤S370，根据得到的一系列谱比值，得到微动信号的频率与综合谱比值之间的映射关系；进一步的，对映射关系中各参数之间的区域进行线性插值处理，以填充映射关系中的空白参数的映射关系，得到中心模拟检测点的综合谱比曲线。

本发明还提供了一种基于非均匀介质的微动探测设备，请参阅图8，微动探测设备包括存储器和处理器，其中，所述存储器中存储有指令；

所述处理器用于运行所述存储器中存储的指令，所述指令被处理器运行时，可以实现上述应用于基于非均匀介质的微动探测方法的步骤。

可选地，基于非均匀介质的微动探测设备中的各个组件可通过总线系统耦合在一起。可理解，总线系统用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。

可选地，存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备、或者它们的组合来实现。

可选地，处理器可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过软件形式的指令完成，还可以通过硬件的集成逻辑电路完成。上述的处理器可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processor)，或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。

本发明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，计算机程序被处理器执行时，可以完成上述基于非均匀介质的微动探测方法中的任一步骤。

本申请所提供的几个方法实施例中所揭露的方法，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例。

本申请所提供的几个产品实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的产品实施例。

本申请所提供的几个方法或设备实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例或设备实施例。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法、装置和存储介质，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个模块或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的模块可以是、或也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络模块上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各实施例中的各功能模块可以全部集成在一个处理模块中，也可以是各模块分别单独作为一个模块，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中；上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种基于非均匀介质的微动探测方法，其特征在于，所述方法包括：

获取非均匀介质模型中的多个模拟检测点，所述非均匀介质模型中包括至少两层介质；所述至少两层介质的速度参数不同；

确定各模拟检测点的一维谱比曲线；每个模拟检测点的一维谱比曲线基于多个不同频率的微动信号确定；

确定多个不同频率的微动信号在所述非均匀介质模型中的影响区域，以及第一微动信号对应的影响区域内的多个目标模拟检测点；所述第一微动信号为多个微动信号中的任一微动信号；

基于所述多个目标模拟检测点与第一目标模拟检测点之间的距离确定对应于各个目标模拟检测点的加权系数；所述第一目标模拟检测点为所述多个目标模拟检测点中的任一目标模拟检测点；

基于各个目标模拟检测点的加权系数以及各个目标模拟检测点对应的一维谱比曲线，确定所述第一目标模拟检测点的综合谱比曲线。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定多个不同频率的微动信号在所述非均匀介质模型中的影响区域，包括：

根据所述第一微动信号的频率、以及所述第一微动信号在所述非均匀介质模型中的覆盖层的速度参数，确定所述第一微动信号在所述非均匀介质模型中，以任一模拟检测点为中心的影响区域。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述多个目标模拟检测点与第一目标模拟检测点之间的距离确定对应于各个目标模拟检测点的加权系数，包括：

获取所述多个目标模拟检测点中的每个目标模拟检测点与所述第一目标模拟检测点之间的距离；

基于每个目标模拟检测点与所述第一目标模拟检测点之间的距离，依据预设加权方式，确定各个目标模拟检测点对应的加权系数；所述预设加权方式包括线性加权、反向加权、指数加权或高斯加权。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于各个目标模拟检测点的加权系数以及各个目标模拟检测点对应的一维谱比曲线，确定所述第一目标模拟检测点的综合谱比曲线，包括：

基于各个目标模拟检测点的加权系数以及各个目标模拟检测点对应的一维谱比曲线，确定所述第一目标模拟检测点在所述多个不同频率的微动信号下的多个综合谱比值；

基于所述多个综合谱比值，确定所述第一目标模拟检测点的综合谱比曲线。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于各个目标模拟检测点的加权系数以及各个目标模拟检测点对应的一维谱比曲线，确定第一目标模拟检测点在多个不同频率的微动信号下的多个综合谱比值，包括：

分别确定所述多个微动信号中每个微动信号下、各个目标模拟检测点对应的一维谱比曲线中的谱比值；

基于各个目标模拟检测点对应的谱比值和各个目标模拟检测点对应的加权系数，确定第一目标模拟检测点在每个微动信号下的综合谱比值。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述确定所述第一目标模拟检测点的综合谱比曲线之后，所述方法还包括：

调整所述至少两层介质的部分介质层厚度或全部介质层厚度，和/或，调整所述微动信号的信号源深度，以使得调整后得到的所述综合谱比曲线与预设谱比曲线相拟合；所述预设谱比曲线为在实际地层测得的谱比曲线。

7.一种基于非均匀介质的微动探测装置，其特征在于，所述装置包括获取模块，第一确定模块，第二确定模块，第三确定模块和第四确定模块，其中：

所述获取模块，用于获取非均匀介质模型中的多个模拟检测点，所述非均匀介质模型中包括至少两层介质；所述至少两层介质的速度参数不同；

所述第一确定模块，用于确定各模拟检测点的一维谱比曲线；每个模拟检测点的一维谱比曲线基于多个不同频率的微动信号确定；

所述第二确定模块，用于确定多个不同频率的微动信号在所述非均匀介质模型中的影响区域，以及第一微动信号对应的影响区域内的多个目标模拟检测点；所述第一微动信号为多个微动信号中的任一微动信号；

所述第三确定模块，用于基于所述多个目标模拟检测点与第一目标模拟检测点之间的距离确定对应于各个目标模拟检测点的加权系数；所述第一目标模拟检测点为所述多个目标模拟检测点中的任一目标模拟检测点；

所述第四确定模块，用于基于各个目标模拟检测点的加权系数以及各个目标模拟检测点对应的一维谱比曲线，确定所述第一目标模拟检测点的综合谱比曲线。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二确定模块具体用于：

根据所述第一微动信号的频率、以及所述第一微动信号在所述非均匀介质模型中的覆盖层的速度参数，确定所述第一微动信号在所述非均匀介质模型中，以任一模拟检测点为中心的影响区域。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第三确定模块具体用于：

获取所述多个目标模拟检测点中的每个目标模拟检测点与所述第一目标模拟检测点之间的距离；

基于每个目标模拟检测点与所述第一目标模拟检测点之间的距离，依据预设加权方式，确定各个目标模拟检测点对应的加权系数；所述预设加权方式包括线性加权、反向加权、指数加权或高斯加权。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第四确定模块具体用于：

基于各个目标模拟检测点的加权系数以及各个目标模拟检测点对应的一维谱比曲线，确定所述第一目标模拟检测点在所述多个不同频率的微动信号下的多个综合谱比值；

基于所述多个综合谱比值，确定所述第一目标模拟检测点的综合谱比曲线。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第四确定模块具体还用于：

分别确定所述多个微动信号中每个微动信号下、各个目标模拟检测点对应的一维谱比曲线中的谱比值；

基于各个目标模拟检测点对应的谱比值和各个目标模拟检测点对应的加权系数，确定第一目标模拟检测点在每个微动信号下的综合谱比值。

12.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括调整模块，所述调整模块用于：

调整所述至少两层介质的部分介质层厚度或全部介质层厚度，和/或，调整所述微动信号的信号源深度，以使得调整后得到的所述综合谱比曲线与预设谱比曲线相拟合；所述预设谱比曲线为在实际地层测得的谱比曲线。

13.一种基于非均匀介质的微动探测设备，其特征在于，所述微动探测设备包括存储器和处理器，其中，所述存储器中存储有指令；

所述处理器用于运行所述存储器中存储的指令，所述指令被处理器运行时，实现权利要求1至6任一项所述方法的步骤。

14.一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，所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1至6任一项所述方法的步骤。

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