利用探地雷达波阻抗反演进行土遗址考古调查的方法

申请号 CN201710736517.0 申请日 2017-08-24 公开(公告)号 CN107356985A 公开(公告)日 2017-11-17
申请人 浙江大学; 发明人 石战结; 刘钰; 王帮兵; 余天祥;
摘要 本 发明 公开了一种利用探地雷达波阻抗反演进行土遗址考古调查的方法。它首先进行探地雷达共偏移距 数据采集 和钻井取芯,对取出的土芯按一定间隔测量和记录 介电常数 值以获得井数据;然后,对探地雷达数据做预处理,并对井数据做处理得到一个低频阻 抗体 ;利用处理后的探地雷达和井数据做波阻抗反演,得到全频带的波阻抗结果,将波阻抗转换为介电常数,得到一个高 分辨率 的地下介电常数分布剖面;对比记录的若干 位置 的土芯的介电常数值,可以得出地下不同考古目标的分布特征。本发明提供了地下介质的高分辨率的物性参数的详细分布信息,利用物性参数信息可以准确推断出地下考古目标的分布情况,从而提高了探地雷达对考古目标的探测能 力 。
权利要求

1.一种利用探地雷达波阻抗反演进行土遗址考古调查的方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:
(1)探地雷达和钻井数据采集
根据考古目标设计测线,使用共偏移距方式采集探地雷达数据,在测线上选取若干位置进行钻井取芯,按一定间隔测量和记录土芯的介电常数值。
(2)探地雷达和钻井数据处理
对步骤(1)中采集到的探地雷达数据做预处理,将步骤(1)中测得的土芯的介电常数转换为波阻抗,通过插值处理得到一个低频阻抗体
(3)波阻抗反演和资料解释:
使用波阻抗反演将预处理后的探地雷达数据和低频阻抗体进行融合,得到一个全频带的波阻抗结果,将波阻抗转换为介电常数,即可得到一个高分辨率的地下介电常数分布剖面,对比步骤(1)记录的若干位置的土芯的介电常数值,即可分析出地下不同考古目标的分布情况。
2.根据权利要求1所述的一种利用探地雷达波阻抗反演进行土遗址考古调查的方法,其特征在于,所述步骤(2)中的预处理包括dewow、振幅补偿、平滤波、反褶积、带通滤波和偏移处理。

说明书全文

利用探地雷达波阻抗反演进行土遗址考古调查的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及田野考古调查领域,尤其涉及一种利用探地雷达波阻抗反演进行土遗址考古调查的方法。

背景技术

[0002] 探地雷达技术具有快速无损且分辨率较高的优点,目前已经在田野考古调查中广泛应用。然而,目前对探地雷达数据只是进行常规处理,其结果只能提供如界面的位置形态这样有限的信息,而不能提供地层物性参数分布,严重制约了对地下考古目标性质的判别。
[0003] 钻井取芯是一项传统有效的土遗址考古调查手段,利用洛阳铲进行钻井取芯施工简单且对遗址破坏性很小,通过分析钻井取出的土芯,能够在垂直方向上精确确定考古目标的性质,但往往只是一孔之见,无法获得横向完整的土遗址考古调查结果。
[0004] 因此,无论是探地雷达还是钻井取芯方法,应用效果都受到严重的制约。

发明内容

[0005] 本发明的目的是克服现有技术的不足,提供一种利用探地雷达波阻抗反演进行土遗址考古调查的方法。
[0006] 本发明所采用的技术方案如下:一种利用探地雷达波阻抗反演进行土遗址考古调查的方法,该方法包括如下步骤:
[0007] (1)探地雷达和钻井数据采集
[0008] 根据考古目标设计测线,使用共偏移距方式采集探地雷达数据,在测线上选取若干位置进行钻井取芯,按一定间隔测量和记录土芯的介电常数值;
[0009] (2)探地雷达和钻井数据处理
[0010] 对步骤(1)中采集到的探地雷达数据做预处理,将步骤(1)中测得的土芯的介电常数转换为波阻抗,通过插值处理得到一个低频阻抗体
[0011] (3)波阻抗反演和资料解释:
[0012] 使用波阻抗反演将预处理后的探地雷达数据和低频阻抗体进行融合,得到一个全频带的波阻抗结果,将波阻抗转换为介电常数,即可得到一个高分辨率的地下介电常数分布剖面,对比步骤(1)记录的若干位置的土芯的介电常数值,即可分析出地下不同考古目标的分布情况。
[0013] 进一步的,所述步骤(2)中的预处理包括dewow、振幅补偿、平滤波、反褶积、带通滤波和偏移处理。
[0014] 与现有技术相比,本发明将探地雷达和钻井数据利用波阻抗反演进行融合,结果能够提供高分辨率的物性参数的详细分布信息,从而增加了对土遗址考古目标性质的判别能;将钻探取芯的功能进行了延伸,使其与探地雷达数据有机地结合起来,解决了其横向信息缺失的问题;整个流程较为省时省力,且场地破坏性较小,提高了探地雷达在田野考古调查领域的探测能力。附图说明
[0015] 图1是利用探地雷达波阻抗反演进行考古调查的流程图
[0016] 图2是设计测线和钻孔位置的示意图;
[0017] 图3是探地雷达数据处理的结果示意图;
[0018] 图4是井数据处理的结果示意图;
[0019] 图5是探地雷达波阻抗反演的结果示意图。

具体实施方式

[0020] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
[0021] 如图1所示,本实施例提供一种利用探地雷达波阻抗反演进行土遗址考古调查的方法,该方法包括如下步骤:
[0022] 1)探地雷达和钻井数据采集
[0023] 本例考古目标为一古河道,根据已知信息设计一个与古河道方向垂直的25m长的测线,如图2所示。使用PulseEKKO Pro系统及配套100MHz天线以共偏移距方式进行探地雷达数据采集,天线间隔1m,步长0.1m,采样间隔0.4ns,每道64次叠加;在测线上做共中心点速度分析,得到参考速度为0.075m/ns;根据采集到的探地雷达数据特征,选取5m、15m、25m三个位置使用洛阳铲进行钻井取芯,钻探深度为2m,都探测到了生土层,对土芯做考古分析,按照0.1m的间隔使用Percometer V.7测量土芯的介电常数值并记录;
[0024] 2)探地雷达和钻井数据处理
[0025] 使用版本号为5.0的Reflexw软件对探地雷达数据做dewow和振幅补偿,使用水平滤波去除直达波,再用最小平方反褶积和带通滤波提升数据的分辨率和信噪比,用f-k偏移对反射信息进行准确归位;根据参考速度做时深转换,并切除2m以下数据,将剩余数据转换回时间域得到的结果如图3所示;将测井得到的介电常数资料转换为波阻抗资料,对每口井数据做一维线性插值得到与探地雷达每道数据相同的采样点,再对三口井数据做二维线性的内插外推,并做深时转换得到时间域上的低频阻抗体如图4;
[0026] 3)波阻抗反演和资料解释
[0027] 利用处理后的探地雷达数据和钻井数据得到的低频阻抗体,采用波阻抗反演对探地雷达和井数据进行融合,得到一个全频带的波阻抗结果;将波阻抗转换为介电常数,可得到一个高分辨率的地下介电常数分布剖面结果如图5;根据之前土芯分析和测量,得知河道淤积比生土有着更高的介电常数,从而可以清晰地辨识古河道的下界面如图5中的虚线所示,并可以准确识别出古河道淤积的纵横向详细分布情况。
[0028] 综上看来,相比传统的仅提供界面位置等有限信息的探地雷达考古调查方法,本方法将探地雷达和钻井数据利用波阻抗反演进行融合,结果能够提供高分辨率的物性参数的详细分布信息,从而增加了对土遗址考古目标性质的判别能力;将钻探取芯的功能进行了延伸,使其与探地雷达数据有机地结合起来,解决了其横向信息缺失的问题;整个流程较为省时省力,且场地破坏性较小,提高了探地雷达在田野考古调查领域的探测能力。
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