专利名称：瑞利波堤坝探测空洞位置的自动确定方法
技术领域：
本发明涉及一种瑞利波堤坝探测空洞位置的自动确定方法，与现行方法截然不同的是， 本方法基于瑞利波地震勘探实测数据得到的瑞利波速度映像图及其速度索引条信息，自动确 定堤坝是否存在空洞及其位置，属于智能信息处理技术领域。
背景技术：
堤坝是防洪工程体系的重要组成部分，是防御洪水和风暴潮的主要屏障，在保障人民的 生命财产安全方面，发挥着巨大作用。但是，堤坝堤基水文地质条件复杂、质量参差不齐， 运行工况复杂、自身难以调控。另外，由于自然或人为等各种因素所造成的堤坝裂缝、漏洞、 松散土体、软弱夹层、秸料层、灌鼠洞穴等隐患众多，因此，遇洪水、风浪冲击时极易发生 管涌、滑坡等险情，严重时导致大堤溃决。上述不利因素，要求对堤坝异常区域的稳定性、 位置、范围、边界等进行勘查与评价，及时制定可行方案。随着地球物理勘探技术的发展， 地球物理学家们提出了基于瑞利波探测堤坝地质状况，利用瑞利波的频散特性，研究堤坝物 性。目前大多数堤坝异常探测方法根据频散曲线或瑞利波速度映像图，人工分析地层之间的 速度关系并结合地质构造做出是否存在异常以及位置信息，受主体知识和人为因素影响大， 费时费力。
发明内容
本发明的目的在于针对现有方法不能自动确定堤坝是否存在空洞及其位置，提供一种瑞 利波堤坝探测空洞位置的自动确定方法。
为达到上述目的，本发明的构思是根据瑞利波在不同介质中具有不同的传播速度，且 传播速度与介质密实程度相关，若堤坝存在空洞，则其会直接反映在瑞利波速度映像图中。 因此判定堤坝是否存在空洞，可转化为在瑞利波速度映像图中寻找对应区域。在瑞利波速度 映像图中，不同颜色(或灰度)区域表示不同的速度大小，因此，根据瑞利波速度映像图颜 色信息，可自动判断堤坝是否存在空洞及其位置。
根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案
一种瑞利波堤坝探测空洞位置的自动确定方法，其特征在于利用瑞利波地震勘探实测数 据，获取瑞利波速度映像图及显示速度的速度索引条信息，提取与瑞利波在堤坝空洞中的传 播速度相对应的速度索引信息，寻找是否存在与堤坝空洞对应的速度索引信息相匹配的区域， 判断堤坝是否存在空洞并确定空洞区域的位置，其操作步骤如下
(l)读取瑞利波地震勘探实测数据，获取瑞利波速度映像图及其显示速度的速度索引条;(2) 提取对应堤坝空洞的瑞利波速度索引信息；
(3) 判断堤坝是否存在空洞及确定堤坝空洞位置。
上述步骤(l)读取瑞利波地震勘探实测数据，获取瑞利波速度映像图及其显示速度的速度 索引条的具体步骤如下
1) 读取瑞利波地震勘探实测数据，在该实测数据记录中，将干扰瑞利波的反射波、 折射波和直达波进行滤除，提取瑞利波数据；
2) 对瑞利波数据进行频率域滤波处理，获取瑞利波频散曲线；
3) 根据频散曲线，通过反演和拟合，获取地下地层厚度和瑞利波速度；
4) 由地层厚度和瑞利波速度，绘制瑞利波速度映像图以及显示瑞利波速度的索引 条。
上述步骤(2)提取对应堤坝空洞的瑞利波速度索引信息的具体步骤如下
1) 对瑞利波速度映像图进行边缘检测，根据瑞利波速度索引条的矩形框远小于瑞利波 速度映像图的矩形框，确定瑞利波速度索引条位置；
2) 根据瑞利波速度索引条位置，确定瑞利波速度数值位置；
3) 通过数值识别，提取反映瑞利波速度大小的数值；
4) 根据提取的瑞利波速度数值，确定与堤坝空洞对应的瑞利波速度索引条灰度信息。 上述步骤(3)判断堤坝是否存在空洞及确定堤坝空洞位置的具体步骤为
1) 对瑞利波速度映像图进行边缘检测，根据瑞利波速度映像图的矩形框较瑞利波速度 索引条的矩形框大，确定瑞利波速度映像图位置；
2) 利用步骤(2)提取的堤坝空洞瑞利波速度索引灰度信息，在瑞利波速度映像图中，寻 求是否存在与该速度索引灰度信息一致的区域；
3) 若存在上述区域，则将该区域确定为堤坝空洞区域，表明堤坝存在空洞；否则，堤 坝无空洞；
4) 对堤坝空洞区域进行连通区域分析，确定每一连通区域的左、右、上、下边界范围， 该边界范围为对应堤坝空洞的位置信息。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点根据瑞利 波在不同介质具有不同的传播速度，若堤坝存在空洞，则可直接反映在瑞利波速度映像图中， 因此判定堤坝是否存在空洞，转化为在瑞利波速度映像图中寻找对应区域；在瑞利波速度映 像图中，不同颜色(或灰度)区域表示不同的速度大小，因此，根据瑞利波速度映像图颜色 信息，自动判断堤坝是否存在空洞及其位置。简单、快速地自动确定堤坝空洞位置信息，克服目前人工判断，既耗时又受人为因素影响的不足，自动从瑞利波速度映像图中提取堤坝空
洞位置信息。
图l是本发明方法的操作程序框图。
图2是本发明一个实施例的堤坝探测瑞利波速度映像图。 图3是本发明一个实施例的堤坝空洞区域提取结果显示图。
具体实施例方式
本发明的一个实施例是基于瑞利波堤坝实测数据的瑞利波速度映像图(图2)进行堤坝空 洞位置的自动确定。
参见图2，本瑞利波堤坝探测空洞位置的自动确定方法，其特征在于利用瑞利波地震勘 探实测数据，获取瑞利波速度映像图及其显示速度的速度索引条信息，提取与瑞利波在堤坝 空洞中的传播速度相对应的速度索引信息，寻找是否存在与堤坝空洞对应的瑞利速度索引信 息相匹配的区域，判断堤坝是否存在空洞，并确定空洞的位置；其操作步骤如下
(l)读取瑞利波地震勘探实测数据，获取瑞利波速度映像图读取瑞利波地震勘探实测数 据，对实测数据处理编辑，获取瑞利波速度映像图及其速度索引条，具体步骤如下
1) 读取瑞利波地震勘探实测数据，在该实测数据记录中，将干扰瑞利波的反射波、 折射波和直达波进行滤除，提取瑞利波数据；
2) 对瑞利波数据进行频率域滤波处理，获取瑞利波频散曲线；
3) 根据频散曲线，通过反演和拟合，获取地下地层厚度和瑞利波速度；
4) 由地层厚度和瑞利波速度，绘制瑞利波速度映像图以及显示瑞利波速度的索引 条。
P)对应堤坝空洞的瑞利波速度索引信息的提取根据瑞利波在堤坝中的传播速度反映堤 坝地下岩层密实程度，利用瑞利波速度映像图中的速度索引条，提取与堤坝空洞相对应的速 度索引信息，具体步骤如下-
1) 对瑞利波速度映像图进行边缘检测，根据瑞利波速度索引条的矩形框远小于瑞利波 速度映像图的矩形框，确定瑞利波速度索引条位置；
2) 根据瑞利波速度索引条位置，确定瑞利波速度数值位置；
3) 通过数值识别，提取反映瑞利波速度大小的数值；
4) 根据提取的瑞利波速度数值，确定与堤坝空洞对应的瑞利波速度索引条灰度信息。 (3)堤坝空洞判断及其位置确定，具体步骤如下1) 对瑞利波速度映像图进行边缘检测，根据瑞利波速度映像图的矩形框较瑞利波速度 索引条的矩形框大，确定瑞利波速度映像图位置；
2) 利用步骤(2)提取的堤坝空洞瑞利波速度索引灰度信息，在瑞利波速度映像图中， 寻求是否存在与该速度索引灰度信息一致的区域；
3) 若存在上述区域，则将该区域确定为堤坝空洞区域，表明堤坝存在空洞；否则，堤 坝无空洞；
4) 对堤坝空洞区域进行连通区域分析，确定每一连通区域的左、右、上、下边界范围， 该边界范围为对应堤坝空洞的位置信息。
图3为堤坝空洞位置的确定结果，图中深灰色与灰白色交界线为堤坝空洞区域边界，图 下方为堤坝空洞位置信息。
权利要求
1.一种瑞利波堤坝探测空洞位置的自动确定方法，其特征在于利用瑞利波地震勘探实测数据，获取瑞利波速度映像图及其显示速度的速度索引条信息，提取与瑞利波在堤坝空洞中的传播速度相对应的速度索引信息，寻找是否存在与堤坝空洞对应的速度索引信息相匹配的区域，判断堤坝是否存在空洞并确定空洞区域的位置；其操作步骤如下(1)读取瑞利波地震勘探实测数据，获取瑞利波速度映像图及其显示速度的速度索引条；(2)提取对应堤坝空洞的瑞利波速度索引信息；(3)判断堤坝是否存在空洞及确定堤坝空洞位置。
2. 根据权利要求1所述的瑞利波堤坝探测空洞的自动确定方法，其特征在于所述步骤(l)读 取瑞利波地震勘探实测数据，获取瑞利波速度映像图及其显示速度的速度索引条的具体步 骤如下1) 读取瑞利波地震勘探实测数据，在该实测数据记录中，将干扰瑞利波的反射波、折 射波和直达波进行滤除，提取瑞利波数据；2) 对瑞利波数据进行频率域滤波处理，获取瑞利波频散曲线；3) 根据频散曲线，通过反演和拟合，获取地下地层厚度和瑞利波速度；4) 由地层厚度和瑞利波速度，绘制瑞利波速度映像图以及显示瑞利波速度的索引条。
3. 根据权利要求l所述的瑞利波堤坝探测空洞的自动确定方法，其特征在于所述步骤(2)提 取对应堤坝空洞的瑞利波速度索引信息的具体步骤如下-1) 对瑞利波速度映像图进行边缘检测，根据瑞利波速度索引条的矩形框远小于瑞利波 速度映像图的矩形框，确定瑞利波速度索引条位置；2) 根据瑞利波速度索引条位置，确定瑞利波速度数值位置；3) 通过数值识别，提取反映瑞利波速度大小的数值；4) 根据提取的瑞利波速度数值，确定与堤坝空洞对应的瑞利波速度索引条灰度信息。
4. 根据权利要求l所述的瑞利波堤坝探测空洞的自动确定方法，其特征在于所述步骤(3)判 断堤坝是否存在空洞及确定堤坝空洞位置的具体步骤为1) 对瑞利波速度映像图进行边缘检测，根据瑞利波速度映像图的矩形框较瑞利波速度 索引条的矩形框大，确定瑞利波速度映像图位置；2) 利用步骤(2)提取的堤坝空洞瑞利波速度索引灰度信息，在瑞利波速度映像图中，寻 求是否存在与该速度索引灰度信息一致的区域；3) 若存在上述区域，则将该区域确定为堤坝空洞区域，表明堤坝存在空洞；否则，堤 坝无空洞；4) 对堤坝空洞区域进行连通区域分析，确定每一连通区域的左、右、上、下边界范 围，该边界范围为对应堤坝空洞的位置信息。
全文摘要
本发明涉及一种瑞利波堤坝探测空洞位置的自动确定方法。它利用瑞利波地震勘探实测数据得到的瑞利波速度映像图及其速度索引条信息，提取与瑞利波在堤坝空洞中的传播速度相对应的速度索引信息，寻找是否存在与堤坝空洞对应的速度索引信息相匹配的区域；判断堤坝是否存在空洞，并确定空洞的位置。本发明可以克服目前人工判断，既耗时又受人为因素影响的不足，简单、快速地自动确定堤坝是否存在空洞及其位置。
文档编号G01V1/00GK101661110SQ20091005481
公开日2010年3月3日 申请日期2009年7月15日 优先权日2009年7月15日
发明者熊会军, 管业鹏 申请人:上海大学