[发明专利]一种基于希尔伯特极化成像的断点三维精细定位方法

摘要

本发明公开了一种基于希尔伯特极化成像的断点三维精细定位方法，通过三分量检波器接收到反馈的地震波信号，得出每个三分量检波器的断失翼煤层断点绕射波组；对断点绕射波组采用基于希尔伯特变换复协方差矩阵极化分析方法，分别获得各个三分量检波器的主极化方向射线；将各个射线两两分组，使每组的两个主极化方向射线相交或距离最小；并得出各组的交点的位置坐标或中点的位置坐标；最后统计得出各个三维网格中存在最多的交点及中点的即为断失翼煤层断点的三维空间位置；本发明通过上述分组及统计的方式分散每个检波器探测时产生的误差，最终确定断失翼煤层断点的三维坐标；从而提高探测断失翼煤层断点的精确度。

主权项

1.一种基于希尔伯特极化成像的断点三维精细定位方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：/nA、在煤巷迎头且底板下方2m位置布设一个激发点，用于激发地震波；在激发点后方的巷道一侧帮设置偶数个三分量检波器，偶数个三分量检波器等间距排列并与激发点位置处于同一条直线上、且该直线与巷道走向平行；/nB、在激震点向迎头前方激发地震波，然后各个三分量检波器实时接收反馈的地震波并传递给地震记录仪；/nC、地震记录仪根据各个三分量检波器接收的地震波绘制成地震波形图，然后根据地震波形图得出每个三分量检波器的断失翼煤层断点绕射波组；/nD、对步骤C中得出的断失翼煤层断点绕射波组采用基于希尔伯特变换复协方差矩阵极化分析方法进行处理，分别获得各个三分量检波器的主极化方向射线；/nE、根据希尔伯特极化成像确定断失翼煤层断点位置，具体过程为：/n①建立空间坐标系，设任一检波器R的空间坐标为(x_R,y_R,z_R)，检波器R接收的绕射波的方位角和倾角的方向信息为(m,n,p)，列出参数方程，其中t表示时间：/n /n计算任意两个主极化方向射线相交的交点位置：/n /n上述方程可用以下矩阵形式表示：/nVT＝P (3)/n其中：/n /n地震记录仪获取的地震记录由于噪声干扰和极化方法误差的影响，若能得出两个相交的主极化方向射线，则将该交点的位置坐标记录；若未能得出两个相交的主极化方向射线，则使式(4)的目标函数解J达到最小，J表示为：/nJ＝||T-V^-1P||² (5)/n采用最小二乘法进行求解，即/nT＝(V^TV)^-1V^TP/n从而得出两个未相交的主极化方向射线的最小距离，并记录该最小距离中点的位置坐标；/n采用上述方法将偶数个主极化方向射线两两分组，使每组的两个主极化方向射线相交或距离最小；并得出各组的交点的位置坐标或中点的位置坐标；/n②将各组得出的交点的位置坐标或中点的位置坐标，反映在建立的三维空间坐标系内，然后将三维空间坐标系以1m为单位划分三维空间网格；/n③统计每个三维空间网格内落入的交点和中点数量，将落入交点和中点数量最多的三维空间网格确定为断失翼煤层断点的三维空间位置。/n