CN115469376A - 基于非同源数据隧道超前地质预报综合探测方法及系统 - Google Patents
基于非同源数据隧道超前地质预报综合探测方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了基于非同源数据隧道超前地质预报综合探测方法及系统，采用瞬变电磁仪对隧道目标体进行数据采集获取第一原始数据；采用地质雷达对所述隧道目标体进行数据采集获取第二原始数据；采用三维地震反射仪进行数据采集获取第三原始数据；将拟三维瞬变电磁数据、三维地质雷达成果数据和三维地震反射成果数据输入D‑S证据理论模型中获取隧道超前地质预报综合探测异常图。本发明可以有效的获取多个维度的隧道目标体的评价，将瞬变电磁及地质雷达方法上进行改进，将隧道超前地质预报进行非同源数据融合能够快速准确的进行综合探测，解决现有超前地质预报无法达到量化分析、准确性不高以及依赖专家经验等问题，提升隧道施工的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及计算机信息技术，具体涉及基于非同源数据隧道超前地质预报综合探测方法及系统。
背景技术
近年来，随着我国国民经济的迅速发展，以及高速铁路、高速公路、城市轨道交通等工程大规模建设，长大隧道数量也越来越多。尤其是近年来西南、西部等交通的发展，隧道复杂程度越来越高。但隧道施工进度经常成为制约整个工程进展的瓶颈，隧道快速掘进的主要难题是如何超前了解掌子面前方的地质情况和岩石力学参数，其中隧道轴线的地质界面可能会在施工掘进中发生严重的问题，如塌方、突泥、突涌等灾害，尤其是当这些灾害交叉发生时，问题会更加严重。隧道超前预报就是解决这个难题行之有效的方法。超前地质预报主要方法有三种，即地震波反射法、地质雷达法、瞬变电磁法。地震波反射法可预报隧道掌子面前方断层破碎带、岩溶等地质情况；瞬变电磁法可预报隧道掌子面前方富水、破碎带等地质情况；地质雷达法可预报隧道掌子面前方断层破碎带、富水、岩溶等地质情况。
由于隧道内环境较复杂且干扰因素多，单一超前地质预报方法各有优势，对不良地质体的预报准确性不高，往往无法满足施工安全需求。另外传统的地质雷达和瞬变电磁探测结果通常以二维图像的形式反映，无法对不良地质体进行量化分析。本文针对现有超前地质预报技术准确性不高、解释性低、依赖专家经验以及部分方法无法对不良地质体进行量化分析提出一种基于非同源数据隧道超前地质预报综合探测方法。
公开号CN113050085A，公开日2021年6月29日的中国发明专利公开了一种超前地质预报的方法，方法包括：获取管廊围岩变形参数和背景场，所述背景场为工区内岩性的物性反馈背景；根据所述管廊围岩变形参数，确定探测位置；对所述探测位置进行综合探测，所述综合探测包括地质雷达探测和地震波探测；对比探测结果和所述背景场，所述背景场包括地质雷达探测背景场和地震波探测背景场，根据对比结果进行超前地质预报。本发明通过地质雷达及地震波超前预报法进行综合超前地质预报，提高了探测准确性及精度，也提高了实施效率，降低勘察风险。
该专利采用传统的地质雷达和地震波超前预报法进行综合超前地质预报，主要有以下几点技术缺陷：1、虽然对准确性及精度有一定的提高，但针对高风险隧道准确性仍然较低；2、另外地质雷达仍然采用传统的二维地质雷达，无法对不良地质体进行量化分析，且存在准确性低下问题；3、该方法主要采用专家进行解释，对专家经验依赖性较高。
又如CN114371511A，公开日2022年4月29日的中国发明专利公开了一种隧道地质预报方法、装置、电子设备及存储介质，方法包括：根据预设收发点，获取所述隧道的掌子面的前方区域以及所述隧道周边区域的测量数据；其中，所述预设收发点包括：至少一个高频电磁波发射点和多个高频电磁波接收点；所述预设收发点按照预设布局方式设置在所述掌子面上；基于地震波偏移成像算法，根据所述测量数据以及所述预设收发点的位置参数，确定所述隧道的三维成果图像；根据所述三维成果图像，确定所述隧道的地质预报内容。
该专利主要有以下几点技术缺陷：1、该专利采用单一的隧道超前地质预报方法，对隧道超前地质预报准确性提高不大；2、该专利主要采用专家进行解释，对专家经验依赖性较高。
又如CN114296147A，公开日2022年4月8日的中国发明专利公开了一种公路隧道综合超前预报方法，方法包括：以下步骤：（1）采用瞬变电磁仪法对公路隧道目标体进行探测，获得相应的地质数据A；（2）对所述目标体采用地质雷达进行测试，获得相应的地质数据B；（3）对所述目标体进行超前钻探及管道内窥镜，获得相应的地质数据C；（4）将所述地质数据A、所述地质数据B、所述地质数据C进行分析，即得所述目标体的真实地质情况。本发明通过地质雷达、超前钻探和瞬变电磁仪法三种探测方法，进行综合分析，即可得出准确可靠的隧道地质情况，实现提前预防、提前处理，不但提高了施工的效率，而且降低了施工的安全风险，保证了施工的安全。
该专利主要有以下几点技术缺陷：1、瞬变电磁法采用二维成图，无法对对不良地质体进行量化分析，且存在准确性低下问题；2、另外地质雷达仍然采用传统的二维地质雷达，无法对不良地质体进行量化分析，且存在准确性低下问题；3、该方法主要采用专家进行解释，对专家经验依赖性较高。
发明内容
为了至少克服现有技术中的上述不足，本申请的目的在于提供基于非同源数据隧道超前地质预报综合探测方法及系统。
第一个方面，本申请实施例公开了基于非同源数据隧道超前地质预报综合探测方法，包括：
采用瞬变电磁仪对隧道目标体进行数据采集获取第一原始数据，并对所述第一原始数据进行处理形成拟三维瞬变电磁数据；
采用地质雷达对所述隧道目标体进行数据采集获取第二原始数据，并对所述第二原始数据进行处理形成三维地质雷达成果数据；
采用三维地震反射仪进行数据采集获取第三原始数据，并对所述第三原始数据进行处理形成三维地震反射成果数据；
将所述拟三维瞬变电磁数据、所述三维地质雷达成果数据和所述三维地震反射成果数据输入D-S证据理论模型中获取隧道超前地质预报综合探测异常图。
本申请实施例实施时，为了克服现有技术中的问题，采用了一种多维度进行评估的方案对隧道目标体进行评估，其中第一原始数据是一种瞬变数据，第二原始数据是雷达波反射成像的数据，第三数据是地震波反射形成的数据，将这三者通过D-S证据理论模型，可以有效的获取多个维度的隧道目标体的评价，同时可以将上述三种数据有机的进行数据融合，提供全方位且客观的隧道目标体评价方案。
在一个具体的实现方式中，采用瞬变电磁仪对隧道目标体进行数据采集获取第一原始数据包括：
在所述隧道目标体上设置垂直于隧道掌子面的多个扫描剖面，每个扫描剖面设置多个角度间隔为10°~20°的测点；
通过移动发射接收线圈，形成匹配于所述扫描剖面数量的实测剖面，完成第一原始数据采集。
在一个具体的实现方式中，对所述第一原始数据进行处理，形成拟三维瞬变电磁数据包括：
对所述第一原始数据采用基于组合约束的反演算法进行反演处理；所述反演算法采用视电阻率和视深度转换的结果构建的初始模型和参考约束模型。
在一个具体的实现方式中，所述反演算法的总体目标函数为：
式中，
为数据拟合项，表征观测数据与正演数据的理论数据之间的数据误差，
为参考约束模型的约束项，
为垂直及横向模型粗糙度约束项，λ为整体的模型正则
化参数，
为控制参考模型粗糙度约束项权重的权重因子，
为控制垂直及横向模型粗糙
度约束项权重的权重因子。
在一个具体的实现方式中，
根据下式计算：
式中，
为观测数据向量，m为待反演的未知模型参数向量，
为提供理论数
据的正演模拟函数，
为
的对角矩阵；
其中，
根据下式计算：
式中，L为
的对角矩阵。
在一个具体的实现方式中，采用地质雷达对所述隧道目标体进行数据采集获取第二原始数据包括：
采用地质雷达仪通过多条测线进行第二原始数据采集；多条测线间隔水平角10°~30°，且每条测线包括至少15个测点，测点之间间隔俯仰角3°~8°。
在一个具体的实现方式中，对所述第二原始数据进行处理形成三维地质雷达成果数据采用下式进行：
或者，
式中，
为重建得到的三维图像，
为发射源正向正推波场值，
为观测数据逆时反推波场值，s为所有测点，t为每一测点处所有记录时刻。
在一个具体的实现方式中，D-S证据理论模型采用下式：
式中，
为模糊隶属度权值，
为支持度权值，m1~mn为传感器，A1~An为对象。
在一个具体的实现方式中，
为支持度权值，根据下式计算：
式中，
为各个传感器之间的平均距离值。
第二个方面，本申请实施例公开了基于非同源数据隧道超前地质预报综合探测系统，其特征在于，包括：
第一采集模块，被配置为采用瞬变电磁仪对隧道目标体进行数据采集获取第一原始数据，并对所述第一原始数据进行处理形成拟三维瞬变电磁数据；
第二采集模块，被配置为采用地质雷达对所述隧道目标体进行数据采集获取第二原始数据，并对所述第二原始数据进行处理形成三维地质雷达成果数据；
第三采集模块，被配置为采用三维地震反射仪进行数据采集获取第三原始数据，并对所述第三原始数据进行处理形成三维地震反射成果数据；
综合模块，被配置为将所述拟三维瞬变电磁数据、所述三维地质雷达成果数据和所述三维地震反射成果数据输入D-S证据理论模型中获取隧道超前地质预报综合探测异常图。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明基于非同源数据隧道超前地质预报综合探测方法及系统，可以有效的获取多个维度的隧道目标体的评价，同时可以将所述拟三维瞬变电磁数据、所述三维地质雷达成果数据和所述三维地震反射成果数据有机的进行数据融合，提供全方位且客观的隧道目标体评价方案；将瞬变电磁及地质雷达方法上进行改进，另外将隧道超前地质预报三种方法进行非同源数据融合能够快速准确的进行综合探测，解决现有超前地质预报无法达到量化分析、准确性不高以及依赖专家经验等问题，提升隧道施工的安全性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本申请实施例方法步骤示意图；
图2为本申请实施例系统架构示意图；
图3瞬变电磁数据采集布置示意图；
图4地质雷达数据采集布置示意图；
图5超前地质预报综合探测成果图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，本申请中附图仅起到说明和描述的目的，并不用于限定本申请的保护范围。另外，应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。本申请中使用的流程图示出了根据本申请实施例的一些实施例实现的操作。应该理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本申请内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其它操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。
另外，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
请结合参阅图1，为本发明实施例所提供的基于非同源数据隧道超前地质预报综合探测方法的流程示意图，所述基于非同源数据隧道超前地质预报综合探测方法可以应用于图2中的基于非同源数据隧道超前地质预报综合探测系统，进一步地，所述基于非同源数据隧道超前地质预报综合探测方法具体可以包括以下步骤S1-步骤S4所描述的内容。
S1：采用瞬变电磁仪对隧道目标体进行数据采集获取第一原始数据，并对所述第一原始数据进行处理形成拟三维瞬变电磁数据；
S2：采用地质雷达对所述隧道目标体进行数据采集获取第二原始数据，并对所述第二原始数据进行处理形成三维地质雷达成果数据；
S3：采用三维地震反射仪进行数据采集获取第三原始数据，并对所述第三原始数据进行处理形成三维地震反射成果数据；
S4：将所述拟三维瞬变电磁数据、所述三维地质雷达成果数据和所述三维地震反射成果数据输入D-S证据理论模型中获取隧道超前地质预报综合探测异常图。
本申请实施例实施时，为了克服现有技术中的问题，采用了一种多维度进行评估的方案对隧道目标体进行评估，其中第一原始数据是一种瞬变数据，第二原始数据是雷达波反射成像的数据，第三数据是地震波反射形成的数据，将这三者通过D-S证据理论模型，可以有效的获取多个维度的隧道目标体的评价，同时可以将上述三种数据有机的进行数据融合，提供全方位切客观的隧道目标体评价方案。图5示出了最终得到的超前地质预报综合探测成果图。
在一个具体的实现方式中，采用瞬变电磁仪对隧道目标体进行数据采集获取第一原始数据包括：
在所述隧道目标体上设置垂直于隧道掌子面的多个扫描剖面，每个扫描剖面设置多个角度间隔为10°~20°的测点；
通过移动发射接收线圈，形成匹配于所述扫描剖面数量的实测剖面，完成第一原始数据采集。
本申请实施例实施时，请参阅图3，数据采集工作布置10个扫描剖面（掌子面垂直方向），每条扫描剖面布置13个测点，测点角度间隔15°，通过移动发射接收线圈，形成10条实测剖面。
在一个具体的实现方式中，对所述第一原始数据进行处理，形成拟三维瞬变电磁数据包括：
对所述第一原始数据采用基于组合约束的反演算法进行反演处理；所述反演算法采用视电阻率和视深度转换的结果构建的初始模型和参考约束模型。
在一个具体的实现方式中，所述反演算法的总体目标函数为：
式中，
为数据拟合项，表征观测数据与正演数据的理论数据之间的数据误差，
为参考约束模型的约束项，
为垂直及横向模型粗糙度约束项，λ为整体的模型正则
化参数，
为控制参考模型粗糙度约束项权重的权重因子，
为控制垂直及横向模型粗糙
度约束项权重的权重因子。
本申请实施例实施时，由于反演方法需要设定一个初始模型，并且初始模型选择的好坏直接影响着反演结果的精度和效率。为了避免初始模型选择偏差较大，反演方法采用视电阻率和视深度转换的结果来构建反演的初始模型以及参考约束模型，该正则化反演方法的总体目标函数采用上述公式。反演迭代计算过程中λ的值采用一种一维线性搜索的方法，使得数据拟合误差减小到上次迭代的70%。
在一个具体的实现方式中，
根据下式计算：
式中，
为观测数据向量，m为待反演的未知模型参数向量，
为提供理论数
据的正演模拟函数，
为
的对角矩阵；
其中，
根据下式计算：
式中，L为
的对角矩阵。
本申请实施例实施时，
为观测数据与正演数据的理论数据之间的数据误差，在
上式中，采用观测数据的估计误差
和数据个数
进行归一化可将目标函数中数据拟合
项进行定义。而参考模型正则化约束项
是待反演的未知模型参数和参考模型参数之间
差异的一种度量。同时，为了确保反演结果在深度方向上平滑性，可以采用垂直及横向粗糙
度模型进行约束。目标函数中垂直及横向模型粗糙度约束项
是模型电导率关于深度及
横向变化粗糙情况的一种度量，即电导率关于深度的导数。每层的影响由各层的厚度加权，
并由模型参数的个数进行归一化。一般采用电导率关于深度的一阶导数和二阶导数来定义
模型的粗糙度。为使模型的粗糙度更准确，本申请实施例采用模型粗糙度的二阶导数进行
定义。
在一个具体的实现方式中，采用地质雷达对所述隧道目标体进行数据采集获取第二原始数据包括：
采用地质雷达仪通过多条测线进行第二原始数据采集；多条测线间隔水平角10°~30°，且每条测线包括至少15个测点，测点之间间隔俯仰角3°~8°。
本申请实施例实施时，请参阅图4，地质雷达数据采集工作布置7条测线，测线间隔水平角20度。每条测线由21个测点组成，测点间隔俯仰角5度。
在一个具体的实现方式中，对所述第二原始数据进行处理形成三维地质雷达成果数据采用下式进行：
或者，
式中，
为重建得到的三维图像，
为发射源正向正推波场值，
为观测数据逆时反推波场值，s为所有测点，t为每一测点处所有记录时刻。
本申请实施例实施时，由于地质雷达存在多次波、绕射波等干扰，原始的雷达剖面无法反映地下探测目标体的位置形态。三维成像方法可以有效的依据多次波和回转波进行成像，实现反射波的精确归位，提高成像质量，有助于对雷达资料的解释。它利用波场传播的最大相干性成像原理进行成像。发射天线源子波正向延拓得到的正向传播波场，在到达某一反射界面时，应该和接收天线处接收数据逆时延拓得到的逆时波场具有最大的相干性。如果这两者在某一位置处的相干性不大，那么就说明该位置不在反射界面上。根据这种思想可以得出第一种三维成像的互相关成像条件成像值。这一成像条件的实质是发射源正向延拓波场和接收点反向延拓波场在对应节点相乘，并在所有测点、所有时刻上进行求和。
而对于另一种三维成像的计算来说，传统互相关成像条件可以准确定位地下反射界面位置，但是在深部界面的成像幅值上有所不足。由于几何扩散和电导率吸收作用的影响，正演过程中波场会而伴随着电磁波传播而能量减弱，幅值降低。互相关成像条件是通过发射源正向延拓波场和接收数据逆时延拓波场互相关得到的，这两种波场都会因为几何扩散和电导率吸收作用，在深部幅值降低，直接导致深部反射界面逆时偏移成像值明显弱于浅部界面，会对深部异常体的识别造成不利影响。为减少因正传波场和逆时波场能量随传播衰减的影响，可使在互相关成像条件中成像幅值较弱的深部界面变强，成像效果更好。
在一个具体的实现方式中，D-S证据理论模型采用下式：
式中，
为模糊隶属度权值，
为支持度权值，m1~mn为传感器，A1~An为对象。
本申请实施例实施时，发明人发现现有D-S证据理论存在几个问题，其中包括过度依赖冲突系数K的问题以及并未考虑各个数据源相关性的问题。在各个证据源之间出现严重冲突的情况下，K值会无穷小，乃至接近于0，从而导致出现明显不符合常理的融合结果。其次，在数据融合的过程中，各个数据源提供的数据很多情况下并非单一的、孤立的，其间可能或多或少存在一些联系，而已有方法在数据融合的过程中并没有意识到这点，并充分合理地利用这些关系。
对于模糊隶属度权值
，在本申请实施例中使用的计算方法是模糊统计法。其定
义如下，在一个多传感器对多个对象进行检测的过程中，如果支持某一对象A（信度大于某
一阈值)的传感器数目为n，全部传感器数目为N，则可用隶属函数u(A)计算出隶属度，
=u
(A)，隶属度值越大说明对象A的概率越高。通俗来说，就是越多传感器表示了对某对象的支
持。
而对于关于支持度权值
的计算方法如下：
对于某一对象A，传感器m1和m2，对A的支持程度的距离为：
同理，传感器m1和m3对A的支持程度的距离为：
可以求得各个传感器之间的平均距离值，并最终计算得到
，即支持度权
值。
在一个具体的实现方式中，
为支持度权值，根据下式计算：
式中，
为各个传感器之间的平均距离值。
第二个方面，本申请实施例公开了基于非同源数据隧道超前地质预报综合探测系统，其特征在于，包括：
第一采集模块，被配置为采用瞬变电磁仪对隧道目标体进行数据采集获取第一原始数据，并对所述第一原始数据进行处理形成拟三维瞬变电磁数据；
第二采集模块，被配置为采用地质雷达对所述隧道目标体进行数据采集获取第二原始数据，并对所述第二原始数据进行处理形成三维地质雷达成果数据；
第三采集模块，被配置为采用三维地震反射仪进行数据采集获取第三原始数据，并对所述第三原始数据进行处理形成三维地震反射成果数据；
综合模块，被配置为将所述拟三维瞬变电磁数据、所述三维地质雷达成果数据和所述三维地震反射成果数据输入D-S证据理论模型中获取隧道超前地质预报综合探测异常图。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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，例如多个单元或组件可以结合或者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、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显然本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网格设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、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.基于非同源数据隧道超前地质预报综合探测方法，其特征在于，包括：
采用瞬变电磁仪对隧道目标体进行数据采集获取第一原始数据，并对所述第一原始数据进行处理形成拟三维瞬变电磁数据；
采用地质雷达对所述隧道目标体进行数据采集获取第二原始数据，并对所述第二原始数据进行处理形成三维地质雷达成果数据；
采用三维地震反射仪进行数据采集获取第三原始数据，并对所述第三原始数据进行处理形成三维地震反射成果数据；
将所述拟三维瞬变电磁数据、所述三维地质雷达成果数据和所述三维地震反射成果数据输入D-S证据理论模型中获取隧道超前地质预报综合探测异常图。
2.根据权利要求1所述的基于非同源数据隧道超前地质预报综合探测方法，其特征在于，采用瞬变电磁仪对隧道目标体进行数据采集获取第一原始数据包括：
在所述隧道目标体上设置垂直于隧道掌子面的多个扫描剖面，每个扫描剖面设置多个角度间隔为10°~20°的测点；
通过移动发射接收线圈，形成匹配于所述扫描剖面数量的实测剖面，完成第一原始数据采集。
3.根据权利要求1所述的基于非同源数据隧道超前地质预报综合探测方法，其特征在于，对所述第一原始数据进行处理，形成拟三维瞬变电磁数据包括：
对所述第一原始数据采用基于组合约束的反演算法进行反演处理；所述反演算法采用视电阻率和视深度转换的结果构建的初始模型和参考约束模型。
4.根据权利要求3所述的基于非同源数据隧道超前地质预报综合探测方法，其特征在于，所述反演算法的总体目标函数为：
式中，
为数据拟合项，表征观测数据与正演数据的理论数据之间的数据误差，
为参考约束模型的约束项，
为垂直及横向模型粗糙度约束项，λ为整体的模型正则化参
数，
为控制参考模型粗糙度约束项权重的权重因子，
为控制垂直及横向模型粗糙度约
束项权重的权重因子。
5.根据权利要求4所述的基于非同源数据隧道超前地质预报综合探测方法，其特征在
于，
根据下式计算：
式中，
为观测数据向量，m为待反演的未知模型参数向量，
为提供理论数据的
正演模拟函数，
为
的对角矩阵；
其中，
根据下式计算：
式中，L为
的对角矩阵。
6.根据权利要求1所述的基于非同源数据隧道超前地质预报综合探测方法，其特征在于，采用地质雷达对所述隧道目标体进行数据采集获取第二原始数据包括：
采用地质雷达仪通过多条测线进行第二原始数据采集；多条测线间隔水平角10°~30°，且每条测线包括至少15个测点，测点之间间隔俯仰角3°~8°。
7.根据权利要求1所述的基于非同源数据隧道超前地质预报综合探测方法，其特征在于，对所述第二原始数据进行处理形成三维地质雷达成果数据采用下式进行：
或者，
式中，
为重建得到的三维图像，
为发射源正向正推波场值，
为观测数据逆时反推波场值，s为所有测点，t为每一测点处所有记录时刻。
8.根据权利要求1所述的基于非同源数据隧道超前地质预报综合探测方法，其特征在于，D-S证据理论模型采用下式：
式中，
为模糊隶属度权值，
为支持度权值，m1(A1)~mn(An)为传感器1~n采集隧道目
标体1~n的数据，m(A)为D-S证据理论模型的输出数据，q(A)为mi(A)的均值，K为正则因子。
9.根据权利要求8所述的基于非同源数据隧道超前地质预报综合探测方法，其特征在
于，
为支持度权值，根据下式计算：
式中，
为各个传感器之间的平均距离值。
10.使用权利要求1~9任意一项所述方法的基于非同源数据隧道超前地质预报综合探测系统，其特征在于，包括：
第一采集模块，被配置为采用瞬变电磁仪对隧道目标体进行数据采集获取第一原始数据，并对所述第一原始数据进行处理形成拟三维瞬变电磁数据；
第二采集模块，被配置为采用地质雷达对所述隧道目标体进行数据采集获取第二原始数据，并对所述第二原始数据进行处理形成三维地质雷达成果数据；
第三采集模块，被配置为采用三维地震反射仪进行数据采集获取第三原始数据，并对所述第三原始数据进行处理形成三维地震反射成果数据；
综合模块，被配置为将所述拟三维瞬变电磁数据、所述三维地质雷达成果数据和所述三维地震反射成果数据输入D-S证据理论模型中获取隧道超前地质预报综合探测异常图。
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