一种城市地下空间多场源动态勘测方法及系统与流程

本发明涉及城市地下空间勘测，尤其涉及一种城市地下空间多场源动态勘测方法及系统。

背景技术：

1、目前针对城市地下空间勘测的方法主要方式要么是被动源(天然场)，要么是主动源(人工激发的场)，且都是静态勘测方法(一次性勘测完)，勘测的结果反映的是当时地下岩土体的一种状态，不能描述地下空间城市地下空间作用的变化特征，如地质体在工程活动扰动后几何形态的变化以及属性的变化，无法高精度动态监测地下空间岩土体变化。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种城市地下空间多场源动态勘测方法及系统。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种城市地下空间多场源动态勘测方法，包括如下步骤：

3、s1：构建城市地下空间褶积模型，基于采集的基础数据进行数值模拟，生成城市地下空间多源时移勘测可行性分析基本数据表，判断是否具备开展多源时移勘测的条件；

4、s2：在具备开展多源时移勘测的条件时标定监测位置，间隔预设时间重复采集城市地下空间数据，并生成勘测测线信息；

5、s3：根据多源时移勘测公式将所述勘测测线信息进行一致性处理，得到差异信息，对所述差异信息进行互均化处理；

6、s4：根据所述差异信息确定城市地下空间的岩土体形变及流体信息，并对城市地下空间进行动态预测。

7、本发明的有益效果是：本发明的城市地下空间多场源动态勘测方法，通过构建城市地下空间褶积模型并基于基础数据进行数值模拟，以构建多源时移勘测可行性分析基本数据表进行多源时移勘测的可行性分析，在可行性满足要求时对标定监测位置并重复采样，进行一致性处理，得到差异信息，综合分析差异数据，从而确定城市地下空间的岩土体形变及流体信息，实现复杂城市地下空间体的动态勘测和管理，避免单一单源方法的多解性，提高勘测结果的准确度。

8、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

9、进一步：所述s1中，所述构建城市地下空间褶积模型并基于采集的基础数据进行数值模拟，生成城市地下空间多源时移勘测可行性分析基本数据表具体包括如下步骤：

10、s11：构建城市地下空间褶积模型：

11、j(t)＝g(t)*d(t)*w(t)

12、其中，g(t)表示城市地下工程系统，d(t)表示地质内部营力系统，w(t)表示地质外部营力系统，j(t)表示城市地下工程系统g(t)、地质内部营力系统d(t)和地质外部营力系统w(t)相互作用的总输出结果；

13、s12：将采集的基础数据输入所述城市地下空间褶积模型，并进行计算，得到城市地下空间数据，并构建城市地下空间多源时移勘测可行性分析基本数据表。

14、上述进一步方案的有益效果是：通过构建所述城市地下空间褶积模型，这样可以根据采集的基础数据进行数值模拟，从而得到地下空间多源时移勘测可行性分析基本数据表，以便于后续根据地下空间多源时移勘测可行性分析基本数据表准确分析是否具备开展多源时移勘测的条件。

15、进一步：所述s1中，所述判断是否具备开展多源时移勘测的条件具体包括如下步骤：

16、s13：根据所述城市地下空间多源时移勘测可行性分析基本数据表读取成像质量指标和重复性指标，并在成像质量指标和重复性指标均满足对应的预设标准时，进入s14，否则确定不具备开展多源时移勘测的条件；

17、s14：分别根据工程系统、地质内部营力系统和地质外部营力系统中的多个可行性指标与对应预设的预设标准确定各所述可行性指标的影响因子；

18、s15：根据各所述可行性指标的影响因子计算得到可行性指数，并在所述可行性指数大于等于预设可行性指数阈值时，确定具备开展多源时移勘测的条件，否则确定不具备开展多源时移勘测的条件。

19、上述进一步方案的有益效果是：通过读取成像质量指标和重复性指标，并判断所述读取成像质量指标和重复性指标是否满足对应的预设标准，这样可以保证成像质量指标和重复性指标符合预设标准的前提下进行工程系统、地质内部营力系统和地质外部营力系统中的多个可行性指标分析，保证分析结果的准确性。

20、进一步：所述s3中，所述根据多源时移勘测公式将所述勘测测线信息进行一致性处理，得到差异信息，对所述差异信息进行互均化处理包括如下步骤：

21、s31：读取城市地下工程系统所在区域接收的所述勘测测线信息，并对所述勘测测线信息进行均方根振幅校正处理，校正算子为：

22、amp＝a1/a2

23、其中，a1和a2分别为基础测线信号与勘测测线信号在时窗内的均方根振幅极大值；

24、s32：对在城市地下工程系统所在区域上方采集的勘测测线信号进行互相关时延校正，计算公式如下：

25、j1(t)＝s(t)+n1(t)

26、j2(t)＝α*s(t-td)+n2(t)

27、其中，s(t)为城市地下工程系统所在区域上方信号的期望，n1(t)和n2(t)分别为高斯白噪声，td为延迟时间，α为衰减系数，j1(t)和j2(t)分别为基础测线与勘测测线在城市地下工程系统所在区域上方的基础测线信号和勘测测线信号，j1(t)和j2(t)的互相关函数为:

28、rj1j2(τ)＝e{j1(t)j2(t+τ)}

29、s33：以基础测线信号为基准，对勘测测线在城市地下工程系统所在区域上方的勘测测线信号进行相位旋转，选取基础测线信号和勘测测线信号中相似系数极大值所对应的相位角，以所述相位角对勘测记录测进行相位旋转；

30、s34：对勘测测线信号求解褶积滤波因子，并进行匹配滤波，计算公式为：

31、r＝f*j1-j2

32、其中，f为褶积滤波因子，j1和j2分别代表时窗内目标层上方的记录道，r为最小平方意义下达到最小的预设变量。

33、上述进一步方案的有益效果是：通过结合基础测线信息将所述勘测测线信息依次进行均方根校正处理、互相关延时校正处理、相位校正和匹配滤波处理，可以将基础测线信息的振幅、时间、相位、频率校正到与基础测线一致，然后将求出的校正算子应用在勘测测线信息上，从而实现对所述勘测测线信息的一致性处理，进而精确得到差异信息。

34、本发明还提供了一种城市地下空间多场源动态勘测系统,包括可行性分析模块、定位采集模块、差异信息模块和预测模块；

35、所述可行性分析模块，用于构建城市地下空间褶积模型，基于采集的基础数据进行数值模拟，生成城市地下空间多源时移勘测可行性分析基本数据表，判断是否具备开展多源时移勘测的条件；

36、所述定位采集模块，用于在具备开展多源时移勘测的条件时标定监测位置，间隔预设时间重复采集城市地下空间数据，并生成勘测测线信息；

37、所述差异信息模块，用于根据多源时移勘测公式将所述勘测测线信息进行一致性处理，得到差异信息，对所述差异信息进行互均化处理；

38、所述预测模块，用于根据所述差异信息确定城市地下空间的岩土体形变及流体信息，并对城市地下空间进行动态预测。

39、本发明的城市地下空间多场源动态勘测系统，通过构建城市地下空间褶积模型并基于基础数据进行数值模拟，以构建多源时移勘测可行性分析基本数据表进行多源时移勘测的可行性分析，在可行性满足要求时对标定监测位置并重复采样，进行一致性处理，得到差异信息，综合分析差异数据，从而确定城市地下空间的岩土体形变及流体信息，实现复杂城市地下空间体的动态勘测和管理，避免单一单源方法的多解性，提高勘测结果的准确度。

40、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

41、进一步：所述可行性分析模块构建城市地下空间褶积模型并基于采集的基础数据进行数值模拟，生成城市地下空间多源时移勘测可行性分析基本数据表的具体实现为：

42、构建城市地下空间褶积模型：

43、j(t)＝g(t)*d(t)*w(t)

44、其中，g(t)表示城市地下工程系统，d(t)表示地质内部营力系统，w(t)表示地质外部营力系统，j(t)表示城市地下工程系统g(t)、地质内部营力系统d(t)和地质外部营力系统w(t)相互作用的总输出结果；

45、将采集的基础数据输入所述城市地下空间褶积模型，并进行计算，得到城市地下空间数据，并构建城市地下空间多源时移勘测可行性分析基本数据表。

46、上述进一步方案的有益效果是：通过构建所述城市地下空间褶积模型，这样可以根据采集的基础数据进行数值模拟，从而得到地下空间多源时移勘测可行性分析基本数据表，以便于后续根据地下空间多源时移勘测可行性分析基本数据表准确分析是否具备开展多源时移勘测的条件。

47、进一步：所述可行性分析模块判断是否具备开展多源时移勘测的条件的具体实现为：

48、根据所述城市地下空间多源时移勘测可行性分析基本数据表读取成像质量指标和重复性指标，并在成像质量指标和/或重复性指标不满足对应的预设标准时，确定不具备开展多源时移勘测的条件；

49、否则；

50、分别根据工程系统、地质内部营力系统和地质外部营力系统中的多个可行性指标与对应预设的预设标准确定各所述可行性指标的影响因子；

51、根据各所述可行性指标的影响因子计算得到可行性指数，并在所述可行性指数大于等于预设可行性指数阈值时，确定具备开展多源时移勘测的条件，否则确定不具备开展多源时移勘测的条件。

52、上述进一步方案的有益效果是：通过读取成像质量指标和重复性指标，并判断所述读取成像质量指标和重复性指标是否满足对应的预设标准，这样可以保证成像质量指标和重复性指标符合预设标准的前提下进行工程系统、地质内部营力系统和地质外部营力系统中的多个可行性指标分析，保证分析结果的准确性。

53、进一步：所述差异信息模块根据多源时移勘测公式将所述勘测测线信息进行一致性处理，得到差异信息，对所述差异信息进行互均化处理的具体实现为：

54、读取城市地下工程系统所在区域接收的所述勘测测线信息，并对所述勘测测线信息进行均方根振幅校正处理，校正算子为：

55、amp＝a1/a2

56、其中，a1和a2分别为基础测线信号与勘测测线信号在时窗内的均方根振幅极大值；

57、对在城市地下工程系统所在区域上方采集的勘测测线信号进行互相关时延校正，计算公式如下：

58、j1(t)＝s(t)+n1(t)

59、j2(t)＝α*s(t-td)+n2(t)

60、其中，s(t)为城市地下工程系统所在区域上方信号的期望，n1(t)和n2(t)分别为高斯白噪声，td为延迟时间，α为衰减系数，j1(t)和j2(t)分别为基础测线与勘测测线在城市地下工程系统所在区域上方的基础测线信号和勘测测线信号，j1(t)和j2(t)的互相关函数为:

61、rj1j2(τ)＝e{j1(t)j2(t+τ)}

62、以基础测线信号为基准，对勘测测线在城市地下工程系统所在区域上方的勘测测线信号进行相位旋转，选取基础测线信号和勘测测线信号中相似系数极大值所对应的相位角，以所述相位角对勘测记录测进行相位旋转；

63、对勘测测线信号求解褶积滤波因子，并进行匹配滤波，计算公式为：

64、r＝f*j1-j2

65、其中，f为褶积滤波因子，j1和j2分别代表时窗内目标层上方的记录道，r为最小平方意义下达到最小的预设变量。

66、上述进一步方案的有益效果是：通过结合基础测线信息将所述勘测测线信息依次进行均方根校正处理、互相关延时校正处理、相位校正和匹配滤波处理，可以将基础测线信息的振幅、时间、相位、频率校正到与基础测线一致，然后将求出的校正算子应用在勘测测线信息上，从而实现对所述勘测测线信息的一致性处理，进而精确得到差异信息。

67、本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现所述的城市地下空间多场源动态勘测方法。

68、本发明还提供了一种城市地下空间多场源动态勘测设备，其特征在于，所述城市地下空间多场源动态勘测设备包括：

69、至少一个处理器和存储介质，所述存储器与所述处理器通信连接；

70、其中，所述存储介质上存储有可被所述至少一个所述处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行所述的城市地下空间多场源动态勘测方法。