CN117784264B - 基于探地雷达数据的输电塔间地下病害定位方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于探地雷达数据的输电塔间地下病害定位方法及系统，属于地球物理探地雷达勘探技术领域。在使用探地雷达在高压输电线周围进行地下隐蔽病害的探测及定位时，利用两座高压输电塔产生的响应异常和地下隐蔽病害产生的响应异常之间距离的双重约束来找到地下隐蔽病害可能的位置，若两座高压输电塔之间距离过远，探测数据中仅有一座高压输电塔的相应特征，则可利用高压输电塔及高压输电线与地下隐蔽病害之间的距离的双重约束来找到地下隐蔽病害可能位置。最后综合测线的总体布置来确定地下隐蔽病害的实际位置；本发明的方案不仅方便数据整合，而且很大程度上提高了探测的准确程度。
Description
技术领域
本发明涉及地球物理探地雷达勘探技术领域，特别涉及一种基于探地雷达数据的输电塔间地下病害定位方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
地下隐蔽病害通常包括地下水渗漏、管线破损、地基沉降、地下空洞等问题。这些地下隐蔽病害可能会对地下结构或设施的稳定性、安全性和使用性造成威胁，因此需要进行及时的检测和处理。探地雷达（GPR，Ground Penetrating Radar），通过发射天线向地下发射高频电磁波，通过接收天线接收反射回地面的电磁波，电磁波在地下介质中传播时遇到存在电性差异的界面时发生反射，根据接收到电磁波的波形、振幅强度和时间的变化特征推断地下介质的空间位置、结构、形态和埋藏深度。探地雷达检测技术凭借其精确度高、效率高、连续无损、实时成像且结果直观等优越性能，在地下隐蔽病害探测环节运用极为广泛。目前，探地雷达在进行地下隐蔽病害探测时，往往需要进行现场坐标定位对其进行精准的定位。
常用的一种方法为实时动态测量技术（RTK，Real-Time Kinematic），RTK定位由基准站接收机、数据链、流动站接收机三部分组成，基准站先观测和接收卫星数据，基准站通过旁边的无线电台（数据链），将观测数据实时发送给流动站，流动站收到基准站数据的同时，也观测和接收卫星数据，流动站在基准站数据和自身数据的基础上，进行实时差分运算，从而解算出流动站的三维坐标及其精度；若使用探地雷达的点测方法，传统的RTK定位需要对每一个测点进行测量，若使用探地雷达的连续探测方法，RTK定位则无法使用，所以对于地下隐蔽病害的精准探测与定位往往工程量巨大或无法进行。
另一种方法是采用放线的方法，此方法首先应该根据探测区域的平面形状来确定坐标控制网的平面形状，随后以边缘第一条测线为横向坐标轴，垂直此测线方向为纵向坐标轴，以此来确定探测区域各点的坐标；但在实际工程中，探测区域并不是完全水平，且形状也多种多样，所以放线方法的效果较差，而且放线方法所得到的资料与探地雷达的探测数据不是一种类型，进行资料整合较为繁琐，需要对照查看，甚至出现无法处理的情况。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种基于探地雷达数据的输电塔间地下病害定位方法及系统，通过高压输电塔、高压输电线干扰特征与地下隐蔽病害特征之间的电磁波往返程时间来确定他们之间的距离，通过高压输电塔和高压输电线的双重约束来确定地下隐蔽病害的实际位置，不仅方便数据整合，而且很大程度上提高了探测的准确程度。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种基于探地雷达数据的输电塔间地下病害定位方法。
一种基于探地雷达数据的输电塔间地下病害定位方法，包括以下过程：
若探地雷达数据中存在两座高压输电塔的信号干扰，从地下隐蔽病害双曲线回波信号顶点位置向高压输电塔信号干扰作竖线，竖线与高压输电塔所对应的双曲线回波信号相交于一点，得到交点位置的双曲线回波信号的双程走时；
根据所述双程走时，计算地下隐蔽病害与第一高压输电塔的第一距离以及与第二高压输电塔的第二距离，以第一距离为半径以第一高压输电塔的中心为圆心画圆，以第二距离为半径以第二高压输电塔的中心为圆心画圆，两个圆交点为地下隐蔽病害的可能位置；
排除探测区域外的点，根据测线位置确定地下隐蔽病害的实际位置。
作为本发明第一方面进一步的限定，根据所述双程走时，计算地下隐蔽病害与第一高压输电塔的第一距离R 1以及与第二高压输电塔的第二距离R 2，包括：/>，/>，/>，其中，/>为电磁波在介质中的传播速度，c为电磁波在真空中的传播速度，为介质的相对介电常数。
作为本发明第一方面进一步的限定，利用F-K滤波去除高压输电塔和高压输电线的干扰。
作为本发明第一方面进一步的限定，根据电磁波在空气中的传播速度以及电磁波的双程走时确定探测距离初判值，以探测距离初判值和天线到目标体的距离的最大值为最终的探地雷达探测深度。
作为本发明第一方面进一步的限定，探地雷达的发射天线和接收天线相互平行，且都与测线垂直。
作为本发明第一方面进一步的限定，探地雷达的时窗为：，其中，hmax为最大探测深度，v为地层电磁波速度。
第二方面，本发明提供了一种基于探地雷达数据的输电塔间地下病害定位方法。
一种基于探地雷达数据的输电塔间地下病害定位方法，包括以下过程：
若探地雷达数据中仅存在一座高压输电塔的信号干扰，从地下隐蔽病害双曲线回波信号顶点位置做竖线，竖线与高压输电塔、高压输电线所对应的双曲线回波信号分别相交于一点，得到两个交点双曲线回波信号双程走时；
根据两个交点双曲线回波信号双程走时，得到地下隐蔽病害与高压输电塔之间的第三距离以及与高压输电线之间的第四距离，以第三距离为半径，以高压输电塔的中心为圆心确定一个圆，以高压输电线的中心线为轴线，以第四距离为半径确定一个圆柱体，以圆和圆柱体之间的交点为地下隐蔽病害的可能位置；
排除探测区域外的点，根据测线位置确定地下隐蔽病害的实际位置。
作为本发明第二方面进一步的限定，根据两个交点双曲线回波信号双程走时和/>得到地下隐蔽病害与高压输电塔之间的第三距离/>以及与高压输电线之间的第四距离/>，/>，/>，/>，其中，v为电磁波在介质中的传播速度，c为电磁波在真空中的传播速度，/>为介质的相对介电常数。
作为本发明第二方面进一步的限定，利用F-K滤波去除高压输电塔和高压输电线的干扰。
作为本发明第二方面进一步的限定，根据电磁波在空气中的传播速度以及电磁波的双程走时确定探测距离初判值，以探测距离初判值和天线到目标体的距离的最大值为最终的探地雷达探测深度。
作为本发明第二方面进一步的限定，探地雷达的发射天线和接收天线相互平行，且都与测线垂直。
作为本发明第二方面进一步的限定，探地雷达的时窗为：，其中，hmax为最大探测深度，v为地层电磁波速度。
第三方面，本发明提供了一种基于探地雷达数据的输电塔间地下病害定位系统。
一种基于探地雷达数据的输电塔间地下病害定位系统，包括：
双程走时生成模块，被配置为：若探地雷达数据中存在两座高压输电塔的信号干扰，从地下隐蔽病害双曲线回波信号顶点位置向高压输电塔信号干扰作竖线，竖线与高压输电塔所对应的双曲线回波信号相交于一点，得到交点位置的双曲线回波信号的双程走时；
可能位置生成模块，被配置为：根据所述双程走时，计算地下隐蔽病害与第一高压输电塔的第一距离以及与第二高压输电塔的第二距离，以第一距离为半径以第一高压输电塔的中心为圆心画圆，以第二距离为半径以第二高压输电塔的中心为圆心画圆，两个圆交点为地下隐蔽病害的可能位置；
实际位置生成模块，被配置为：排除探测区域外的点，根据测线位置确定地下隐蔽病害的实际位置。
第四方面，本发明提供了一种基于探地雷达数据的输电塔间地下病害定位系统。
一种基于探地雷达数据的输电塔间地下病害定位系统，包括：
双程走时生成模块，被配置为：若探地雷达数据中仅存在一座高压输电塔的信号干扰，从地下隐蔽病害双曲线回波信号顶点位置做竖线，竖线与高压输电塔、高压输电线所对应的双曲线回波信号分别相交于一点，得到两个交点双曲线回波信号双程走时；
可能位置生成模块，被配置为：根据两个交点双曲线回波信号双程走时，得到地下隐蔽病害与高压输电塔之间的第三距离以及与高压输电线之间的第四距离，以第三距离为半径，以高压输电塔的中心为圆心确定一个圆，以高压输电线的中心线为轴线，以第四距离为半径确定一个圆柱体，以圆和圆柱体之间的交点为地下隐蔽病害的可能位置；
实际位置生成模块，被配置为：排除探测区域外的点，根据测线位置确定地下隐蔽病害的实际位置。
第五方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方面或者第二方面所述的基于探地雷达数据的输电塔间地下病害定位方法中的步骤。
第六方面，本发明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程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方面或者第二方面所述的基于探地雷达数据的输电塔间地下病害定位方法中的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明创新性的提出了一种基于探地雷达数据的输电塔间地下病害定位策略，通过高压输电塔、高压输电线干扰特征与地下隐蔽病害特征之间的电磁波往返程时间来确定他们之间的距离，通过高压输电塔和高压输电线的双重约束来确定地下隐蔽病害的实际位置，不仅方便数据整合，而且很大程度上提高了探测的准确程度。
2、本发明在使用探地雷达进行地下隐蔽病害探测时，避免使用RTK定位方法和放线定位方法，利用常见的高压输电塔干扰来进行地下隐蔽病害的快速探测及定位，定位完成后通过FK滤波来消除高压输电塔和高压输电线的干扰，确保了数据质量，在实际使用探地雷达进行地下隐蔽病害探测工作中减少工作量和费用支出。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
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为本发明实施例1提供的基于探地雷达数据的输电塔间地下病害定位方法的实施步骤流程图；
图2为本发明实施例1提供的根据高压输电塔的干扰特征与地下隐蔽病害特征之间电磁波往返程时差及在介质中传播波速，确定二者之间距离原理示意图；
图3为本发明实施例1提供的根据高压输电线的干扰特征与地下隐蔽病害特征之间电磁波往返程时差及在介质中传播波速，确定二者之间距离原理示意图；
图4为本发明实施例1提供的数据中存在两座高压输电塔的干扰响应时，根据画出的两个圆形之间的交点来确定地下隐蔽病害可能位置的原理示意图；
图5为本发明实施例1提供的数据中仅存在一座高压输电塔的干扰响应时，根据所画出的圆形和圆柱体之间的交点来确定地下隐蔽病害可能位置的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1：
本发明实施例1提供了一种基于探地雷达数据的输电塔间地下病害定位方法，在使用探地雷达在高压输电线周围进行地下隐蔽病害探测时，会受到高压输电线的强干扰，数据会基于高压输电塔和高压输电线产生响应异常，在实际地下隐蔽病害探测中，可以利用高压输电塔所产生的响应异常与地下隐蔽病害所产生的响应异常确定一个以高压输电塔为中心的圆，地下隐蔽病害的位置就在圆上某一点。
当相邻两座高压输电塔可以确定两个圆，两个圆会存在交点，这些交点就是地下隐蔽病害可能的位置，随后利用测线的布置最终确定地下隐蔽病害的实际位置；若两座高压输电塔相距过远，无法同时接收到两座高压输电塔的信号，高压输电塔上高压输电线也会产生响应异常，随后可以利用此异常来确定一个以电线为轴心的圆柱体，此圆柱体与先前确定的圆存在交点，这些交点就是地下隐蔽病害可能的位置，最后利用测线与这几个可能点之间的位置关系来确定地下隐蔽病害的实际位置，定位完成后使用FK滤波技术去除高压输电塔和高压输电线的干扰来保证数据质量。
本实施例中，按照探测区域的形状和尺寸进行相应的测线布置，利用高压输电线的干扰来进行地下隐蔽病害的快速探测及定位，不需要进行RTK定位，大大减少了工作量，并且在很大程度上提升了利用探地雷达进行地下隐蔽病害快速探测及定位的可行性。
具体的，如图1所示，包括：
S1：使用探地雷达进行现场测量，包括：
S1.1：探地雷达探测深度选择，探测深度即探地雷达所能探测到的最远距离。
由于在应用此方法时，探测区域通常离高压输电塔和高压输电线距离较远，所以探测深度的最小值需要能够保证在探测时能够清楚地探测到高压输电塔的响应，若设探测距离为D，则D应该根据测线位置到高压输电塔的距离，以及电磁波在空气中的传播速度由以下公式确定：（1）；/>（2）；
其中，为电磁波在空气中的传播速度，/>为电磁波在真空中的传播速度，/>为空气的相对介电常数，/>为电磁波的双程走时。
探地雷达的探测距离由两部分控制，其一是探地雷达系统的增益指数或动态范围；其二是探地雷达应用中，介质的电性质，特别是电阻率和介电常数，探地雷达系统的增益Qs和发射接收过程中的功率损耗Q可分别由下列两个方程来定义：（3）；（4）；
其中，WT为最大发射的功率，为最小可探测信号功率，μt，μr分别为发射天线与接收天线的效率，Gt，Gr分别为在入射方向与接收方向上天线的方向增益性，g为目标体向接收天线方向的向后散射增益，/>为目标体的散射截面，β为介质的吸收系数，r为天线到目标的距离，γ为雷达子波在介质中的波长。
满足下列关系式的距离r，成为探地雷达的探测距离，亦即处在该范围内的目标体的反射信号可以为雷达系统所观测：（5）；
采用此方法探测，在探测深度选择时，应该考虑上述两个因素，综合确定探测深度的最终值，保证探测深度可以探测出地下隐蔽病害的响应特征，还要清楚地探测出高压输电塔和高压输电线的特征便于准确定位地下隐蔽病害的具体位置，最终探测深度R由以下公式确定：（6）。
S1.2：分辨率的选择，分辨率是分辨最小异常体的能力。
在实际过程中，高压输电塔和高压输电线的尺寸往往很小，呈现的多是绕射波的形态，在处理完成的探地雷达数据中多呈现单边双曲线，分辨率如果太低，会忽略高压输电塔电和高压输电线的信号，导致地下隐蔽病害的无法准确定位，因此，本发明根据实际高压输电塔及探测位置考虑探测分辨率。
目前商用的探地雷达系统通常采用高斯脉冲形式的调幅脉冲源，设其子波形式为：（7）；
其中，w 0为中心频率，a为脉冲衰减速率的决定系数。
该子波的频谱为：（8）；
该子波形式是分析探地雷达的分辨率的基础，分辩率可分为纵向分辨率与横向分辨率，探地雷达纵向分辨率的理论值为1/4波长，但实际中探地雷达很难达到这一分辨率，在野外估算中，通常采用探测深度的十分之一或波长的一倍，而横向分辨率rf通常采用下式来计算：（9）；
其中，为波长，h为探测深度。
最终分辩率的确定应该由高压输电塔和高压输电线尺寸、地下隐蔽病害的可能大小来综合确定，在能够确保探测到地下隐蔽病害的同时，也能够分辨出高压输电塔和高压输电线的响应特征用来准确定位地下隐蔽病害的位置。
S1.3：测量方式的选择。
目前探地雷达的探测中，可选择的测量方式包括连续测量方式和点测方式：①连续测量方式一般采用测量轮或人工设置标志点来确定距离，这种测量方式一般应用在地形比较平坦或障碍物很少的情况下，如公路、铁路评价、建筑场地评价探测等情况；②点测量方式通过人为控制主机或天线来进行数据采集，以测点为单位进行移动和测量，一般在地形比较复杂或障碍物较多的情况下开展，在确定适合的测量方式后在待探测区域进行相应的测线布置，应先用大网格、小比例尺初查以确定地下隐蔽病害的大致范围，然后用小网格、大比例尺进行详查。
测量方式的选择与地形情况有很大的联系，但采取本发明进行地下隐蔽病害的快速探测与准确定位，测量方式的选择不会影响探测和定位的效果，这在很大程度上方便了测量方式的选择，同时也便于探测的顺利开展，不会因为地形原因导致无法探测。
S1.4：天线中心频率的选择，天线中心频率的选择通常需要考虑三个主要因素，即设计的空间分辨率、杂波的干扰和探测深度。
一般来说，在满足分辨率且场地条件又许可时，应该尽量使用中心天线频率较低的天线，如果要求的空间分辨率为x（单位为m），围岩相对介电常数，则天线中心频率可由下式初步选定：/>（10）。
在野外条件较复杂时，在介质中通常包含有非均匀体的干扰，频率越高其响应越明显，但频率增加到一定程度时，很难分辨主要目标体和干扰提的响应。可见降低频率能提高较大目标体的响应，减小散射体的干扰，假设地下非均匀体尺寸，则选择的探地雷达中心频率为：/>（11）。
根据探测深度，也可以获得中心频率的选择值，探测深度为D，则：（12）。
通常探测时三种频率都可以计算出来，如果获得的野外参数如相对介电常数较准确，探测设计较合理，将会得到：（13）；
天线中心频率的选择应该综合高压输电线到测线之间的距离来确定，要保证既能够清楚地探测到地下隐蔽病害的响应异常，也能够确保探测到高压输电线的异常来进行地下隐蔽病害的定位。
S1.5：时窗的选择。
时窗选择主要取决于最大探测深度hmax（单位为m）与地层电磁波速度v（单位m/ns），最大探测深度的选择应该大于测线到邻近的高压输电塔与高压输电线之间的距离，保证在得到的数据中存在高压输电塔和高压输电线的异常干扰响应，便于地下隐蔽病害的定位，时窗W可由下式估算：（14）；
上式中时窗的选用值应增加30%，这是为底层速度与目标深度的变化所留出的余量。
S1.6：采样率的选择。
采样率是记录反射波采样点之间的时间间隔。采样率由奈奎特斯采样定律控制，即采样率至少应达到记录的反射波中最高频率的2倍，为使记录波形更完整，采样率为天线中心频率的6倍，当天线中心频率为f（单位MHz）时，则采样率为：/>（15）。
S1.7：测点距的确定。
在离散测量时，测点距选择取决于天线中心频率于地下介质的介电特性。为确保地下介质的响应在空间上不重叠，亦应遵循奈奎斯特定律，采样间隔（单位为m）应为围岩中子波波长的1/4，即：/>（16）。
其中，f为天线中心频率，单位为MHz；是围岩的相对介电常数。
S1.8：天线极化方向。
比较极化方式的能量大小，参考高压输电塔的位置远近，选择合适能量的探测方式，在GPR勘测期间，使用发射器和接收器，设计GPR勘测的一个非常重要的因素是它们相对于测线方向、自身以及有限尺寸目标的方向，在使用本方法进行地下隐蔽病害快速探测及定位时，需要探测的目标除了地下隐蔽病害外，还应保证得到的数据中存在高压输电塔和高压输电线的异常干扰，用于对地下隐蔽病害进行定位。虽然当将发射天线放置在地面界面上时，大部分发射的能量被向下拉入地面，但总是存在能量泄漏到空气中并从各个方向泄漏到侧面。为了使高压输电塔和高压输电线干扰响应明显，故选用PR-BD 配置，即发射天线和接收天线相互平行，且都与测线垂直，这种天线极化方式往往与位于测量线一侧的地上特征（例如本方法需要用到的高压输电塔和高压输电线）耦合更紧密。
S2：探地雷达数据处理。
S2.1：零点校正，因为探地雷达在进行地下隐蔽病害探测时，无论是点测还是连续探测，雷达发射天线都与地面有一定距离，所得到的数据最上层会有一层空气层，需要进行零点校正，使反射波的起始位置归为零点。
S2.2：去直流，对零点校正后的数据进行去直流处理。
S2.3：对去直流后的数据选择合理的增益形式进行增益，在增益时，应调整增益系数，确保高压电信号能够被识别，但不影响目标信号的清晰度。
S2.4：对增益后的数据进行带通滤波处理，过滤掉高压输电塔超高频的干扰波，保留高压输电塔本身的高频反射和其它频段干扰。
S2.5：对带通滤波后的数据进行背景消除处理，由于本发明需要用到高压输电线的响应特征，而高压输电线双曲线回波信号开口较宽，背景消除的参考道应该尽可能的宽，保证能够利用高压输电线的双曲线回波信号进行地下隐蔽病害的准确定位。
S2.6：最后对数据进行滑动平均操作，确保能够得到平滑的地下隐蔽病害、高压输电塔和高压输电线的响应。
在处理完成的数据中可以明显看出高压输电塔、高压输电线和地下隐蔽病害所对应的特征，根据双曲线回波信号的不同来进行三种探测物体的区分。
如图2和图4所示，若雷达数据中存在两座高压输电塔的信号干扰，则从地下隐蔽病害双曲线回波信号顶点位置向高压输电塔信号干扰作垂线（即垂直于水平线的竖线），垂线与高压输电塔所对应的双曲线回波信号相交于一点，求出该交点双曲线回波信号的双程走时。
根据下式来计算地下隐蔽病害与高压输电塔之间的距离：/>（17）；（18）；/>（19）；
其中，v为电磁波在介质中的传播速度，c为电磁波在真空中的传播速度，为介质的相对介电常数。
以为半径，以两座高压输电塔为圆心画圆，两个圆会存在交点，这些交点就是地下隐蔽病害的可能位置。
如图3和图5所示，若两座高压输电塔之间距离过远，数据中只存在一座高压输电塔的信号干扰，则从地下隐蔽病害双曲线回波信号顶点位置做垂线（即垂直于水平线的竖线），垂线与高压输电塔、高压输电线所对应的双曲线回波信号分别相交于一点，求出这两个交点双曲线回波信号双程走时（/>和/>）根据下式来计算地下隐蔽病害与高压输电塔及高压输电线之间的距离/>和/>：
（20）；
（21）；
（22）；
其中，v为电磁波在介质中的传播速度，c为电磁波在真空中的传播速度，为介质的相对介电常数。
以为半径，高压输电塔为圆心来确定一个圆，以高压输电线为轴线，地下隐蔽病害与高压输电塔之间的距离/>为半径确定一个圆柱体，所得到圆和圆柱存在交点，这些交点就是地下隐蔽病害的可能位置。
根据探地雷达探测区域所包含的面积，去排除那些在探地雷达探测区域之外的交点，根据测线位置最终确定地下隐蔽病害的实际位置，实际位置应该沿测线方向。
利用F-K滤波去除高压输电塔和高压输电线的干扰，原数据为时域数据，首先利用以下傅里叶变换公式将其变换到频域：
（23）。
其中，k表示频率，表示时域中的函数，e为自然对数的底，在频域数据中，干扰信号地频率远大于地下隐蔽病害特征的频率，故在频域数据中便于使用滤波器将干扰信号去除。
将在频域去除干扰后的数据利用以下傅里叶逆变换公式转换回时域：
（24）。
最终得到去除干扰后的时域数据图像。
实施例2：
本发明实施例2提供了一种基于探地雷达数据的输电塔间地下病害定位系统，包括：
双程走时生成模块，被配置为：若探地雷达数据中存在两座高压输电塔的信号干扰，从地下隐蔽病害双曲线回波信号顶点位置向高压输电塔信号干扰作垂线，垂线与高压输电塔所对应的双曲线回波信号相交于一点，得到交点位置的双曲线回波信号的双程走时；
可能位置生成模块，被配置为：根据所述双程走时，计算地下隐蔽病害与第一高压输电塔的第一距离以及与第二高压输电塔的第二距离，以第一距离为半径以第一高压输电塔的中心为圆心画圆，以第二距离为半径以第二高压输电塔的中心为圆心画圆，两个圆交点为地下隐蔽病害的可能位置；
实际位置生成模块，被配置为：排除探测区域外的点，根据测线位置确定地下隐蔽病害的实际位置，其中，实际位置应该沿测线方向。
实施例3：
本发明实施例3提供了一种基于探地雷达数据的输电塔间地下病害定位系统，包括：
双程走时生成模块，被配置为：若探地雷达数据中仅存在一座高压输电塔的信号干扰，从地下隐蔽病害双曲线回波信号顶点位置做垂线，垂线与高压输电塔、高压输电线所对应的双曲线回波信号分别相交于一点，得到两个交点双曲线回波信号双程走时；
可能位置生成模块，被配置为：根据两个交点双曲线回波信号双程走时，得到地下隐蔽病害与高压输电塔之间的第三距离以及与高压输电线之间的第四距离，以第三距离为半径，以高压输电塔的中心为圆心确定一个圆，以高压输电线的中心线为轴线，以第四距离为半径确定一个圆柱体，以圆和圆柱体之间的交点为地下隐蔽病害的可能位置；
实际位置生成模块，被配置为：排除探测区域外的点，根据测线位置确定地下隐蔽病害的实际位置，其中，实际位置应该沿测线方向。
实施例4：
本发明实施例4提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本发明实施例1所述的基于探地雷达数据的输电塔间地下病害定位方法中的步骤。
实施例5：
本发明实施例5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程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明实施例1所述的基于探地雷达数据的输电塔间地下病害定位方法中的步骤。
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)
1.一种基于探地雷达数据的输电塔间地下病害定位方法，其特征在于，包括以下过程：
若探地雷达数据中存在两座高压输电塔的信号干扰，从地下隐蔽病害双曲线回波信号顶点位置向高压输电塔信号干扰作竖线，竖线与高压输电塔所对应的双曲线回波信号相交于一点，得到交点位置的双曲线回波信号的双程走时；
根据所述双程走时，计算地下隐蔽病害与第一高压输电塔的第一距离以及与第二高压输电塔的第二距离，以第一距离为半径以第一高压输电塔的中心为圆心画圆，以第二距离为半径以第二高压输电塔的中心为圆心画圆，两个圆交点为地下隐蔽病害的可能位置；
排除探测区域外的点，根据测线位置确定地下隐蔽病害的实际位置。
2.如权利要求1所述的基于探地雷达数据的输电塔间地下病害定位方法，其特征在于，
根据双程走时，计算地下隐蔽病害与第一高压输电塔的第一距离R1以及与第二高压输电塔的第二距离R2，包括：/>，/>，/>，其中，v为电磁波在介质中的传播速度，c为电磁波在真空中的传播速度，/>为介质的相对介电常数。
3.如权利要求1或2所述的基于探地雷达数据的输电塔间地下病害定位方法，其特征在于，
利用F-K滤波去除高压输电塔和高压输电线的干扰；
根据电磁波在空气中的传播速度以及电磁波的双程走时确定探测距离初判值，以探测距离初判值和天线到目标体的距离的最大值为最终的探地雷达探测深度；
探地雷达的发射天线和接收天线相互平行，且都与测线垂直；
探地雷达的时窗为：，其中，hmax为最大探测深度，v为地层电磁波速度。
4.一种基于探地雷达数据的输电塔间地下病害定位方法，其特征在于，包括以下过程：
若探地雷达数据中仅存在一座高压输电塔的信号干扰，从地下隐蔽病害双曲线回波信号顶点位置做竖线，竖线与高压输电塔、高压输电线所对应的双曲线回波信号分别相交于一点，得到两个交点双曲线回波信号双程走时；
根据两个交点双曲线回波信号双程走时，得到地下隐蔽病害与高压输电塔之间的第三距离以及与高压输电线之间的第四距离，以第三距离为半径，以高压输电塔的中心为圆心确定一个圆，以高压输电线的中心线为轴线，以第四距离为半径确定一个圆柱体，以圆和圆柱体之间的交点为地下隐蔽病害的可能位置；
排除探测区域外的点，根据测线位置确定地下隐蔽病害的实际位置。
5.如权利要求4所述的基于探地雷达数据的输电塔间地下病害定位方法，其特征在于，
根据两个交点双曲线回波信号双程走时和/>得到地下隐蔽病害与高压输电塔之间的第三距离/>以及与高压输电线之间的第四距离，/>，/>，/>，其中，v为电磁波在介质中的传播速度，c为电磁波在真空中的传播速度，/>为介质的相对介电常数。
6.如权利要求4或5所述的基于探地雷达数据的输电塔间地下病害定位方法，其特征在于，
利用F-K滤波去除高压输电塔和高压输电线的干扰；
根据电磁波在空气中的传播速度以及电磁波的双程走时确定探测距离初判值，以探测距离初判值和天线到目标体的距离的最大值为最终的探地雷达探测深度；
探地雷达的发射天线和接收天线相互平行，且都与测线垂直；
探地雷达的时窗为：，其中，hmax为最大探测深度，v为地层电磁波速度。
7.一种基于探地雷达数据的输电塔间地下病害定位系统，其特征在于，包括：
双程走时生成模块，被配置为：若探地雷达数据中存在两座高压输电塔的信号干扰，从地下隐蔽病害双曲线回波信号顶点位置向高压输电塔信号干扰作竖线，竖线与高压输电塔所对应的双曲线回波信号相交于一点，得到交点位置的双曲线回波信号的双程走时；
可能位置生成模块，被配置为：根据所述双程走时，计算地下隐蔽病害与第一高压输电塔的第一距离以及与第二高压输电塔的第二距离，以第一距离为半径以第一高压输电塔的中心为圆心画圆，以第二距离为半径以第二高压输电塔的中心为圆心画圆，两个圆交点为地下隐蔽病害的可能位置；
实际位置生成模块，被配置为：排除探测区域外的点，根据测线位置确定地下隐蔽病害的实际位置。
8.一种基于探地雷达数据的输电塔间地下病害定位系统，其特征在于，包括：
双程走时生成模块，被配置为：若探地雷达数据中仅存在一座高压输电塔的信号干扰，从地下隐蔽病害双曲线回波信号顶点位置做竖线，竖线与高压输电塔、高压输电线所对应的双曲线回波信号分别相交于一点，得到两个交点双曲线回波信号双程走时；
可能位置生成模块，被配置为：根据两个交点双曲线回波信号双程走时，得到地下隐蔽病害与高压输电塔之间的第三距离以及与高压输电线之间的第四距离，以第三距离为半径，以高压输电塔的中心为圆心确定一个圆，以高压输电线的中心线为轴线，以第四距离为半径确定一个圆柱体，以圆和圆柱体之间的交点为地下隐蔽病害的可能位置；
实际位置生成模块，被配置为：排除探测区域外的点，根据测线位置确定地下隐蔽病害的实际位置。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述的基于探地雷达数据的输电塔间地下病害定位方法中的步骤。
10.一种电子设备，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任一项所述的基于探地雷达数据的输电塔间地下病害定位方法中的步骤。
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