技术领域
[0001] 本
发明涉及地质检测技术领域，尤其是一种基于地质雷达技术的泥石流堆积物厚度探测方法。
背景技术
[0002] 泥石流是地质灾害的主要类型之一，我国泥石流灾害广泛发育，其成因多样。泥石流流域在历史上形成的泥石流堆积物厚度计算一直是泥石流
风险评价中的一个难题。通过对历史上泥石流堆积物的厚度进行精细探测，可为科学评价泥石流的影响范围以及泥石流的综合治理提供重要参数和依据。
[0003] 目前，现有的探测泥石流堆积物厚度的手段主要有地质素描法、遥感解译法和岩芯钻探法。其中，地质素描法的优点是随时进行、通过对泥石流沟的剖面与对露头的素描来估计堆积物厚度，同时为整条泥石流沟提供了实地记录的地质资料。但是其缺点是仅通过剖面和露头来探测泥石流堆积物的厚度是较为粗略，并且泥石流堆积区的面积越大，通过地质素描法推算出的堆积物厚度就越不准确。另外，通过遥感解译法与地质素描法的结合，可以对泥石流堆积物的厚度变化进行预估计，在此
基础上选取均值来计算堆积区的方量具有一定的可靠性，但在遥感解译的过程中，解译的准确性往往受解译人员
水平与经验的影响，使得最终得到的泥石流堆积物厚度的估算值与实际值存在较大的误差，可信度较低。而岩芯钻探法可以直观地得到小范围内泥石流堆积物的厚度，但在堆积区中其准确性受到钻孔间距和数量的影响，同时高成本也局限了该方法的广泛应用。所以说，常规探测泥石流堆积物厚度的方法存在较多的缺点；第一，探测的工作流程多，在人
力物力的成本上高居不下；第二，分析得到的定量值经验依赖性强，因此必须挑选工作经验丰富、基础扎实的人员；第三，探测
精度低，难以为泥石流的风险评价提供精细数据和参考依据。
[0004] 因此，急需要提出一种操作简便、成本低廉、探测简单的泥石流堆积厚度探测的方法。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种基于地质雷达技术的泥石流堆积物厚度探测方法，本发明采用的技术方案如下：
[0006] 一种基于地质雷达技术的泥石流堆积物厚度探测方法，包括：
[0007] 屏蔽天线，配置至少2个，且采用发射天线和接收天线集合构成，用于向泥石流堆积物发射高频的电磁脉冲波，并接收经泥石流堆积物反射和/或折射的高频的电磁脉冲波。
[0008] 检测主机，与屏蔽天线通讯连接，用于控制所述屏蔽天线发射高频的电磁脉冲波，并接收屏蔽天线反馈的经泥石流堆积物反射和/或折射的高频的电磁脉冲波。
[0009] 计算机终端，与检测主机采用光纤通讯连接，用于获取泥石流堆积物反射和/或折射的高频的电磁脉冲波，并对该电磁脉冲波进行
波形处理，以及
[0010] 锂
电池，分别与检测主机和屏蔽天线连接，用于向检测主机和屏蔽天线提供供电电源。
[0011] 所述泥石流堆积物厚度探测方法，包括以下步骤：
[0012] 步骤S1，将所述屏蔽天线按垂直于泥石流
沟道方向布设，并与检测主机通讯连接。
[0013] 步骤S2，利用检测主机控制屏蔽天线的发射天线向泥石流堆积物发射高频的电磁脉冲波，且利用所述屏蔽天线的接收天线接收经泥石流堆积物反射和/或折射的高频的电磁脉冲波。
[0014] 步骤S3，将步骤S2中的经泥石流堆积物反射和/或折射的高频的电磁脉冲波传输至检测主机；并在计算机终端中进行反射和/或折射的高频的电磁脉冲波波形处理。
[0015] 波形处理依次包括以下步骤：
[0016] (1)波形标号校正；
[0017] (2)对校正后的波形进行去除空气层；
[0018] (3)对去除空气层的波形进行去失真处理；
[0019] (4)多经失真处理后的波形进行增益处理；
[0020] (5)对增益处理后的波形进行去水平
信号处理；
[0021] (6)对经去水平
信号处理后的波形进行
带通滤波处理；
[0022] (7)对经带通滤波处理后的波形进行滑动平均处理；
[0023] 步骤S4，将经步骤S3处理后的波形数据对应的波形图进行划分，获得泥石流堆积物的厚度和分层。
[0024] 进一步地，所述步骤S3中，波形标号校正通过计算机终端
修改采样间隔校正消除屏蔽天线安装选取距离与实际距离的误差。
[0025] 进一步地，所述步骤S3中，去除空气层采用静态校正法消除屏蔽天线与地面间隙干扰。
[0026] 进一步地，其特征在于，所述步骤S3中，波形的失真处理采用
抽取平均道的方法。
[0027] 更进一步地，所述步骤S3中，去水平信号处理采用平均值法，以抑制水平一致
能量。
[0028] 更进一步地，所述步骤S3中，带通滤波处理是在波形的时域中用递归滤波处理。
[0029] 优选地，所述步骤S3中，滑动平均处理是对递归滤波处理后的波形进行
选定道数，以抑制噪声。
[0030] 优选地，所述屏蔽天线的
频率为100MHz。
[0031] 与
现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0032] (1)本发明巧妙地采用高
分辨率的屏蔽天线，通过屏蔽天线向地下介质发射高频的电磁脉冲波，由于地下介质的物理性质(如
介电常数、
电阻率)存在较大的差异，电磁脉冲波遇到不同电性介质的分界面时会发生反射和折射，并被屏蔽天线的接收天线接收和记录。地质雷达技术的穿透深度和分辨率主要取决于雷达波的频率和地下介质的电性差异。发射天线的频率越低，穿透深度越大，分辨率则越低。因此，通过对电磁脉冲波进行分析获得泥石流堆积物的厚度和分层。本发明根据堆积物区域面积，便可求得堆积物的方量，为泥石流的影响范围和风险评价提供科学依据和技术
支撑。
[0033] (2)本发明对检测后的电磁脉冲波进行标号校正，以克服屏蔽天线安装实际距离与选取距离的差异。另外，本发明还采用静态校正法消除直达波以保证异常信号深度的准确性。由于屏蔽天线与地面之间存在有空隙(实际中无法做到屏蔽天线与地面绝对零距离
接触)，该空隙导致在空气层及近地表之间采集到直达波，该直达波直接影响到探测的准确性。
[0034] (3)本发明还采用去失真、增益、去水平、带通滤波等处理，便可准确的获得泥石流堆积物厚度，其采集处理过程依赖专业技术人员经验较少，并且其操作简便。
[0035] (4)本发明采用屏蔽天线，其
数据采集速度快，分辨率高。通过上述方案，本发明具有探测简单、操作简便、节约成本、探测准确等优点，在地质检测技术领域具有很高的实用价值和推广价值。
附图说明
[0036] 为了更清楚地说明本发明
实施例的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定，对于本领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0037] 图1为本发明的探测原理图。
[0038] 图2为本发明的屏蔽天线探测的原始数据图。
[0039] 图3为本发明的波形处理图。
[0040] 图4为本发明的分层厚度图。
具体实施方式
[0041] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
[0042] 实施例
[0043] 如图1至图4所示，本实施例提供了一种基于地质雷达技术的泥石流堆积物厚度探测方法，在本方法中采用如下设备：100MHz屏蔽天线、检测主机、计算机终端和锂电池。其中，屏蔽天线配置至少2个，且采用发射天线和接收天线集合构成，用于向泥石流堆积物发射高频的电磁脉冲波，并接收经泥石流堆积物反射和/或折射的高频的电磁脉冲波。检测主机与屏蔽天线通讯连接，用于控制所述屏蔽天线发射高频的电磁脉冲波，并接收屏蔽天线反馈的经泥石流堆积物反射和/或折射的高频的电磁脉冲波。计算机终端与检测主机采用光纤通讯连接，用于获取泥石流堆积物反射和/或折射的高频的电磁脉冲波，并对该电磁脉冲波进行波形处理，锂电池分别与检测主机和屏蔽天线连接，用于向检测主机和屏蔽天线提供供电电源。其中，屏蔽天线可探测10～15m内的
土壤层厚度和分层，且屏蔽天线的天线偶极子间距为0.5m。
[0044] 下面以北京市房山区某泥石流沟为例说明泥石流堆积物厚度探测方法，包括以下步骤：
[0045] 第一步，前期准备工作：将所述屏蔽天线按垂直于泥石流沟道方向布设，并与检测主机通讯连接。
[0046] 第二步，探测脉冲波的发射与接收：利用检测主机控制屏蔽天线的发射天线向泥石流堆积物发射高频的电磁脉冲波，且利用所述屏蔽天线的接收天线接收经泥石流堆积物反射和/或折射的高频的电磁脉冲波。采集的原始数据如图2所示。
[0047] 第三步，
数据处理过程：将第二步中的经泥石流堆积物反射和/或折射的高频的电磁脉冲波传输至检测主机。并在计算机终端中进行反射和/或折射的高频的电磁脉冲波波形处理。处理后的数据图形如图3所示。
[0048] 波形处理依次包括以下步骤：
[0049] (1)波形标号校正：将波形图中的标号间距修改为实际打标间隔，本方案采用等距打标，因此将打标距离设置为实际标记间隔即可，对于非等距打标的记号则通过修改单个的打标距离以统一实际距离与标号，校正后标记与波形图仍统一且不会错位，得到标号与距离坐标相对应的波形图。
[0050] (2)去除空气层：采用消除屏蔽天线与地面间隙干扰的静态校正法，选取首波中振幅最强的点，即波形中第一个波峰，
指定点上部区域为空气，将其数据置为0以去除空气层。
[0051] (3)去失真处理：抽取平均道，在整个时间范围内，对每道的每个值做滑动平均计算，并从实际数值中减去该滑动平均值以去除深部信号的振幅偏移。
[0052] (4)增益处理：对去失真处理后的数据乘以0.3～0.4的比例因子，以获得增益处理的数据。
[0053] (5)对增益处理后的波形进行去水平信号处理：在此，采用平均值法，该方法作用于选定的道数，它对每个时间段中选定的道数进行抽取平均，参数平均道设置为500以获得去水平信号处理的数据。
[0054] (6)对经去水平信号处理后的波形进行带通滤波处理：滤波带通过设置两个频率值指定，第一点和第二点分别决定低切频率和高切频率，低于低切和高于高切的
频谱都设为0，以去除整个信号频段范围内无用的频段信号。滤波带中必须包括所选天线频率。
[0055] (7)对经带通滤波处理后的波形进行滑动平均处理：对每个时间段中选定的道数进行滑动平均，作用是抑制噪声，效果表现在水平方向的能量一致性。
[0056] 第四步，将经第三步处理后的波形数据对应的波形图进行划分，主要通过同相轴的连续性及反射信号的强弱进行
地层界面的追索，根据成组的波形数量确定层数、拾取振幅最强点的深度来勾画地层界面，获得泥石流堆积物的厚度和分层。最终获得如图4所示的分层、厚度结果。
[0057] 本发明采用高分辨率的屏蔽天线发射高频的电磁脉冲波，根据地下介质的物理性质存在较大的差异，获得反射和/或折射电磁脉冲波，并被屏蔽天线的接收天线接收和记录。另外，对接收的电磁脉冲波进行一些列数据处理，以获得准确泥石流堆积物厚度。与现有技术相比，本发明具有突出的实质性特点和显著的进步，在地质检测技术领域具有广阔的市场前景。
[0058] 上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。
