CN113030952A - 物探脉冲波数据的空间定位及增强配色的靶向定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及物探脉冲波数据的空间定位及增强配色的靶向定位方法，包括色带文件配置；配色的强度区间设置；读取不同种类雷达探测数据；修正雷达数据的颜色值、强度值和高程值；输出LAS点云文件；输出点云颜色对照表及统计文件。本发明通过配置色带文件及设置需要增强显示的强度区间，将探测雷达数据强度信息转换为可视化的彩色点云，增强了地质雷达数据的可视化表达，增强了对靶向区域的颜色显示，可以让用户从点云的角度重点查看探测结果，并对点云数据进行特定靶向定位分析。

Description

物探脉冲波数据的空间定位及增强配色的靶向定位方法

技术领域

本发明属于测绘勘察技术领域，具体涉及一种物探脉冲波数据的空间定位及增强配色的靶向定位方法。

背景技术

地球物理勘探简称物探，其通过研究和观测各种地球物理场的变化来探测地层岩性、地质构造等地质条件。通过量测物理场的分布和变化特征，结合已知地质资料进行分析研究，就可以达到推断地质性状的目的。

常用的勘探方法包括重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探、地温法勘探和核法勘探。瞬变电磁数据处理，经过测线组合和曲线平滑及坏点剔除，计算全区试电阻率，最后进行三维视电阻率成图；三维电法数据处理包括电极异常电流和电压的校正，反演三维视电阻率数据，再进行切片分析，最后得到不同深度的视电阻率切片图；三维地质雷达数据处理包括滤波预处理、振幅修正和包络等后处理，形成三维剖面图。

目前物探雷达及配套设备最后输出的结果都是切片图或者剖面图，图片配色都是固定的，不可更改；图片之间都不是连续的，且不可编辑，而根据多个图片进行分析非常复杂，此外，根据平面结果推测立体结果存在偏差，这种解算形式比较固定，灵活性不高，增加了维护成本。

发明内容

本发明提出一种物探脉冲波数据的空间定位及增强配色的靶向定位方法，实现对脉冲波数据进行高程修正，对靶向区域强度重新进行RGB值配色，及真实准确地还原实际探测地下空间。

本发明所采用的技术方案为：

物探脉冲波数据的空间定位及增强配色的靶向定位方法，包括如下步骤：

步骤1、根据仪器探测深度与实际探测深度的差值，设置高程增减常数，若实际探测深度无偏差，则高程增减常数设为0米；

步骤2、设置物探脉冲波数据的强度区间进行配色，以显示重点区域；

步骤3、读取物探脉冲波数据；

步骤4、判断物探脉冲波数据中是否有GPS卫星定位文件，若有，则将GPS卫星定位文件的地理坐标进行Gauss-Kruger 3°带投影，转换为高斯投影平面坐标，以修正物探脉冲波数据中的相对坐标信息；

步骤5、获取物探脉冲波数据中探测的坐标信息及强度信息，并根据强度信息进行赋色，配色方案包括：方案一、由用户根据需要设置色带文件，根据色带颜色区间范围进行适配，特定局部区域显示特定颜色；方案一对原始强度值重新按照0-255区间适配新的强度值；

步骤6、物探脉冲波数据的强度值适配好颜色和强度之后，输出LAS点云文件；

步骤7、输出配色结果和配色对照文件，通过配色对照文件，可了解读取的物探脉冲波数据总体情况，各强度对应的颜色值；根据配色结果，对于感兴趣的区域，可重复步骤2至7，多次重复后，即可分别显示各靶向区域。

进一步地，步骤2中，若不设置物探脉冲波数据的强度区间，则对物探脉冲波数据整个强度区间进行增强配色。

进一步地，步骤3中，物探脉冲波数据包括瞬变电磁探测仪、三维电法探测仪和三维地质雷达探测仪探测的格式不尽相同的数据。

进一步地，步骤5中，色带文件每一行为一种颜色，支持RGB颜色值和十六进制颜色码；色带区间设置为至少1种；根据总共设定的颜色值区间以及读取的雷达探测波数据的强度区间进行适配，使不同强度点呈现不同的颜色。

进一步地，配色方案还包括：方案二、根据强度值，按照0-255的RGB颜色值区间进行适配；方案二也对原始强度值重新按照0-255区间适配新的强度值。

进一步地，方案二包括：

方案2-1、根据强度值与255的倍数关系，如果除以255的商大于1，则B值为255；如果商小于1，则B值为余数；同理，对于商与255的倍数关系，适配R值，余数与255的关系，适配G值；

方案2-2、直接根据所有物探脉冲波数据的强度区间适配[0-255]区间，然后配色给G值；R值和B值设为0。

本发明的有益效果在于：

1、本发明的方法通过软件程序实现，可通过配置色带文件及设置需要增强显示的强度区间，将探测雷达数据强度信息转换为可视化的彩色点云，增强了地质雷达数据的可视化表达，增强了对靶向区域增强颜色显示，可以让用户从点云的角度重点查看探测结果，并对点云数据进行特定靶向定位分析；

2、通过设置高程增减常数，可改正因探测时仪器设置等问题导致的不准确测深；

3、对GPS卫星定位文件的地理坐标进行高斯投影后改正脉冲波数据的相对坐标，使得数据具有绝对坐标，更能显示脉冲波数据实际地理位置。

附图说明

图1为本发明的靶向定位方法流程框图；

图2-4依次为瞬变电磁探测仪、三维电法探测仪和三维地质雷达探测仪数据格式说明；

图5为三维地质雷达探测仪GPS卫星定位数据格式说明；

图6为雷达数据强度与颜色对照成果示例图；

图7为增强配色立面成果示例图；

图8为多断面增强配色成果立体示例图；

图9为色带文件示例图；

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明的物探脉冲波数据的空间定位及增强配色的靶向定位方法作进一步地详细说明。

如图1所示，物探脉冲波数据的空间定位及增强配色的靶向定位方法，包括如下步骤：

步骤1、根据仪器探测深度与实际探测深度的差值，设置高程增减常数，若实际探测深度无偏差，则高程增减常数设为0米(雷达探测仪器在探测时，其记录的定位深度与实际探测深度有一定偏差，直接按照探测数据读取数据，会导致深度值不准)。

步骤2、设置物探脉冲波数据的强度区间进行配色，以显示重点区域。若不设置物探脉冲波数据的强度区间，则对物探脉冲波数据整个强度区间进行增强配色。

步骤3、读取物探脉冲波数据。物探脉冲波数据包括瞬变电磁探测仪、三维电法探测仪和三维地质雷达探测仪探测的格式不尽相同的数据(实际进行物探脉冲波探测时，会有多种型号的仪器进行探测，不同仪器探测的数据格式不尽相同，参见图2至4)。

步骤4、判断物探脉冲波数据中是否有GPS卫星定位文件。物探脉冲波数据记录的探测位置，都是相对于探测初始位置的，其数据坐标都是相对坐标。有些带有GPS接收机的探测仪，可以记录探测时刻探测仪器的经纬度地理坐标，可以读取GPS卫星定位文件，将地理坐标进行Gauss-Kruger 3°带投影，转换为高斯投影平面坐标，以修正物探脉冲波数据中的相对坐标信息，参见图5。

步骤5、获取物探脉冲波数据中探测的坐标信息及强度信息，并根据强度信息进行赋色，配色方案包括：

方案一、由用户根据需要设置色带文件，根据色带颜色区间范围进行适配，特定局部区域显示特定颜色。色带文件每一行为一种颜色，支持RGB颜色值和十六进制颜色码。色带区间设置为至少1种。根据总共设定的颜色值区间以及读取的雷达探测波数据的强度区间进行适配，使不同强度点呈现不同的颜色。色带区间大小反应了脉冲波数据呈现数据的精细程度，颜色越多，呈现出的细节也越多。方案一是根据色带颜色区间范围进行适配，可灵活定制。

方案二、根据强度值，按照0-255的RGB颜色值区间进行适配。

方案2-1、根据强度值与255的倍数关系，如果除以255的商大于1，则B值为255。如果商小于1，则B值为余数。同理，对于商与255的倍数关系，适配R值，余数与255的关系，适配G值。该种方法可以将不同强度值，按照RGB值的不同明显区分开来。

方案2-2、直接根据所有物探脉冲波数据的强度区间适配[0-255]区间，然后配色给G值。R值和B值设为0。

方案一和方案二均对原始强度值重新按照0-255区间适配新的强度值，以支持市面上大多数点云软件的读取与展示。以上给出的不同方案可满足不同的显示需求。

步骤6、物探脉冲波数据的强度值适配好颜色和强度之后，输出LAS点云文件(该点云格式是通用格式，支持大多数点云软件查看与编辑)。

步骤7、输出配色结果和配色对照文件，通过配色对照文件，可了解读取的物探脉冲波数据总体情况，各强度对应的颜色值。配色结果包括总结、强度值按最大最小强度值区间统计和强度与颜色对照表。根据配色结果，对于感兴趣的区域，可重复步骤2至7，再次设定强度范围，选择配色方案，重点显示特定区域。多次重复后，即可分别显示各靶向区域，参见图6。

本实施例描述的靶向定位方法具有如下特点：

1、可对物探脉冲波数据的结果调整物探仪探测深度偏差，使探测深度更符合实际情况。可根据物探脉冲波数据的全部强度值进行配色，也可设定特定兴趣强度区间进行配色，既可展示整个物探脉冲波数据也可展示特定强度区间的数据，灵活可配置。

2、可兼容3种物探仪数据，瞬变电磁探测仪、三维电法探测仪和三维地质雷达探测仪，适用范围广，兼容性强。

3、对于三维地质雷达探测仪，在进行脉冲测量时，会同时接收到GPS定位数据，因此将脉冲波数据的相对位置坐标修改为绝对位置坐标，有了绝对坐标的点云，可与其他数据叠加显示、融合。

4、将强度值——原本只有一个方向值的信息，通过适配颜色与强度，转变成4个方向值(RGB 3色与新强度值)，扩大显示的维度，强化了表现细节。通过色彩，更直观地表现了强度区间范围。通过点云软件查看时，可按照RGB值显示，也可按照新强度值显示，多种方式显示，逐步锁定探测目标。

5、色带文件可自行定制，根据色彩偏好，显示不同的色彩段；色带的区间也反映了对强度值描述的细节程度，色带区间越大，描述越详尽，对物探脉冲波数据分析过程中，可自由选择对强度的显示详细程度。

6、将物探脉冲波文本数据转变成三维点云数据，保留了原始测量数据的同时，方便了数据的读写，也更好地展示了原始数据，可对点云数据进行剖面分析、剖面组合查看立体效果、点云裁剪与叠加等操作，对于数据挖掘、数据分析起到了很大的助推作用。

7、输出的对照表及颜色统计文件，可以帮助分析增强配色结果，点数统计能直观地看到文件中总点数；强度值按最大最小强度值区间统计，可以看到将原始强度值归化到[0,255]区间内，不同的强度值占比，以及当前强度对应于原始强度值的区间；强度与颜色对照表，可以看出原始强度增强配色之后对应的RGB值和新的强度值I的大小，方便1次增强配色后，根据关注点区域，选择不同的强度区间及配色方案，重新对原始文件进行配色，多次增强配色后，最终找到重点靶向区域的情况。

下面以南京市西营村南唐窑业遗存及与建筑基址综合物探探测成果中三维地质雷达探测仪数据中其中一条测线为例进行说明。开发基于Qt5.12.5平台，开发语言采用C++，LAS版本采用1.2，色带文件采用通用的文本格式，如图9所示。

步骤1、设置高程增减常数，此处三维地质雷达探测仪测深数值准确，不需要修正，因此高程增减常数为0米。

步骤2、设定配色强度区间。因为该测线是第一次计算，因此先不设置，即默认对整个强度区间进行配置。

步骤3、读取探测数据。读取三维地质雷达探测脉冲波数据，该数据为“.ASC”格式的文本文件，其数据格式见图4，读取该文件，获取每条数据的坐标值值(X,Y,Z)及强度值，以及强度区间(最小强度值为-27667.0，最大强度值为25467.0)。

步骤4、读取GPS卫星定位文件。三维地质雷达卫星定位数据格式见图5，其每个测线文件对应2个定位文件，其中，扩展名为“.gps”的文件为时间间隔2秒观测到GPS定位文件，扩展名为“.cor”的文件为测线文件中每条脉冲波数据观测时刻对应的GPS定位坐标。本发明同时支持2种定位文件的读取。选定测试的测线对应的“.cor”卫星定位文件，获取每一时刻的经纬度坐标，再经Gauss-Kruger 3°带投影，转换为高斯投影平面坐标。

探测数据坐标改正。物探脉冲波数据初始探测位置为(0,0,0)，继续观测时记录的位置为相对于初始位置的相对坐标，即(X,0)，其中X表示到初始位置的距离，因此，将转换后的每时刻高斯投影平面坐标，以第一时刻的位置作为初始位置，其他时刻计算与初始位置的距离，根据距离与脉冲波数据中相对坐标进行比较，相对初始位置的距离一样的，将相地坐标替换为高斯投影平面坐标。

步骤5、选择配色方案。选择方案一，读取色带文件进行配色。初次增强配色，可以尽量使色带范围大一些，使靶向位置更加明显一点，因此配置了1024种颜色的色带，首先固定G值为255，R值为0，B值按步长为1由0递增至255，生成256种颜色，然后固定G值为255，B值为0，R值按步长为1由0递增至255，生成256种颜色值，再固定G值为255，B值为255，R值按步长为1由0递增至255，生成256种颜色值，最后固定R值为255，B值为0，G值按步长为1由0递增至255，生成256种颜色值，因此渐变色带总共产生了1024种颜色值，以展示整个测线强度区间的细节纹理。

步骤6、根据强度值区间(-27667.0～25467.0)及色带颜色区间范围，进行增强配色。如读取的强度值为2021，先计算颜色序号(2021-(-27667))/(25467+27667)，根据序号，再从色带颜色中查找该序号对应的颜色值，然后赋给该点，作为该点的颜色值，其他点以此类推。原始强度值，按照[0,255]区间重新计算强度值，还是以强度2021为例，新强度值为(2021-(-27667))/(25467+27667)×255，其他点以此类推。参见图7。

输出点云文件。物探脉冲波数据的强度值适配好颜色和强度之后，输出LAS文件，写入新配置的RGB值和新强度值。

步骤7、输出对照表及颜色统计。参见图6，输出配色结果，总结包括共有强度值个数：110572，最小强度值：-27667.0，最大强度值：25467.0，强度值按最大最小强度值区间统计出了该脉冲波数据共分为了252个强度区间，每个区间对应的新强度值及点的个数；强度与颜色对照表，展示了110572个点的信息，包括原始强度值及配置后的RGB值与新强度值。根据配色结果，对于感兴趣的靶向区域，可重复步骤2至7，再次设定强度范围，选择配色方案，重点显示特定区域。参见图8。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

Claims (6)

1.物探脉冲波数据的空间定位及增强配色的靶向定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、根据仪器探测深度与实际探测深度的差值，设置高程增减常数，若实际探测深度无偏差，则高程增减常数设为0米；

步骤2、设置物探脉冲波数据的强度区间进行配色，以显示重点区域；

步骤3、读取物探脉冲波数据；

步骤4、判断物探脉冲波数据中是否有GPS卫星定位文件，若有，则将GPS卫星定位文件的地理坐标进行Gauss-Kruger 3°带投影，转换为高斯投影平面坐标，以修正物探脉冲波数据中的相对坐标信息；

步骤5、获取物探脉冲波数据中探测的坐标信息及强度信息，并根据强度信息进行赋色，配色方案包括：方案一、由用户根据需要设置色带文件，根据色带颜色区间范围进行适配，特定局部区域显示特定颜色；方案一对原始强度值重新按照0-255区间适配新的强度值；

步骤6、物探脉冲波数据的强度值适配好颜色和强度之后，输出LAS点云文件；

步骤7、输出配色结果和配色对照文件，通过配色对照文件，可了解读取的物探脉冲波数据总体情况，各强度对应的颜色值；根据配色结果，对于感兴趣的区域，可重复步骤2至7，多次重复后，即可分别显示各靶向区域。

2.根据权利要求1所述的物探脉冲波数据的空间定位及增强配色的靶向定位方法，其特征在于，步骤2中，若不设置物探脉冲波数据的强度区间，则对物探脉冲波数据整个强度区间进行增强配色。

3.根据权利要求1所述的物探脉冲波数据的空间定位及增强配色的靶向定位方法，其特征在于，步骤3中，物探脉冲波数据包括瞬变电磁探测仪、三维电法探测仪和三维地质雷达探测仪探测的格式不尽相同的数据。

4.根据权利要求1所述的物探脉冲波数据的空间定位及增强配色的靶向定位方法，其特征在于，步骤5中，色带文件每一行为一种颜色，支持RGB颜色值和十六进制颜色码；色带区间设置为至少1种；根据总共设定的颜色值区间以及读取的雷达探测波数据的强度区间进行适配，使不同强度点呈现不同的颜色。

5.根据权利要求1或4所述的物探脉冲波数据的空间定位及增强配色的靶向定位方法，其特征在于，配色方案还包括：方案二、根据强度值，按照0-255的RGB颜色值区间进行适配；方案二也对原始强度值重新按照0-255区间适配新的强度值。

6.根据权利要求5所述的物探脉冲波数据的空间定位及增强配色的靶向定位方法，其特征在于，方案二包括：

方案2-1、根据原始强度值与255的倍数关系，如果除以255的商大于1，则B值为255；如果商小于1，则B值为余数；同理，对于商与255的倍数关系，适配R值，余数与255的关系，适配G值；

方案2-2、直接根据所有物探脉冲波数据的强度区间适配[0-255]区间，然后配色给G值；R值和B值设为0。

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