[发明专利]一种用于超重力地质构造物理模拟实验的数据处理方法

权利要求书

1.一种用于超重力地质构造物理模拟实验的数据处理方法，其特征在于：

步骤1)采用特殊设计带有曲面模型表面的超重力地质构造物理模拟实验装置进行二维拍摄和三维高程扫描采集获得初始高程数据和初始速度场数据；

所述步骤1)具体为：采用超重力地质构造物理模拟实验装置，其中形变材料(15)置于离心机吊篮的曲面台(2)上，曲面台(2)上表面为弧形柱曲面，曲面台(2)上放置模型边框(14)，模型边框(14)内围成的区域内放置实验形变材料(15)，曲面台(2)正上方设有工业相机/三维扫描仪(16)；在离心机旋转过程中，吊篮上曲面台(2)弧形柱曲面绕离心机旋转轴旋转，离心机旋转工作时曲面台(2)的弧形柱曲面的各处运动轨迹均在以离心机旋转轴为圆心轴的同一圆柱面上，实验数据的获取是通过工业相机/三维扫描仪(16)对形变材料(15)的上表面进行二维拍摄和三维高程扫描采集获得初始高程数据和初始速度场数据；

所述超重力地质构造物理模拟实验装置包括底板(1)和曲面台(2)；底板(1)置于离心机的吊篮上，底板(1)的两侧均安装有丝杆组件，丝杆组件包括丝杆(6)、滑动导轨(8)、转向器(5)和丝杆支撑柱(7)，丝杆(6)平行于底板(1)布置，丝杆(6)的两端分别支撑连接在转向器(5)和丝杆支撑柱(7)之间，转向器(5)和丝杆支撑柱(7)固定在底板(1)上，丝杆(6)下方的底板(1)上均固定有滑动导轨(8)；两根丝杆(6)同一端之间的底板(1)上固定有电机(3)，电机(3)两端对称设有输出轴，电机(3)两端的输出轴均经各自的传动轴(4)和两个丝杆组件中的两个转向器(5)的一端连接，每个转向器的另一端均和丝杆(6)端部连接；固定挡板(9)连接在两个丝杆组件的两根丝杆(6)之间，固定挡板(9)的两端端部均和丝杆(6)螺纹连接且底部和滑动导轨(8)嵌合，固定挡板(9)的两端底部固定连接有滑块(10)，滑块(10)嵌装滑动导轨(8)上；固定挡板(9)下部安装有可拆卸挡板(11)，可拆卸挡板(11)的下端通过铰链(12)和摆动挡板(13)铰接连接；底板(1)上中间固定有曲面台(2)，曲面台(2)上表面为弧形柱曲面，弧形柱曲面的切线方向与丝杆(6)平行，柱面的母线方向与固定挡板(9)平行；离心机旋转工作时曲面台(2)的弧形柱曲面的各处运动轨迹均在以离心机旋转轴为圆心轴的同一圆柱面上，摆动挡板(13)采用柔性材料，并覆盖接触曲面台(2)的弧形柱曲面；

步骤2)对初始高程数据和初始速度场数据进行校正处理获得调整后的高程数据和速度场数据；

所述步骤2)中，针对超重力地质构造物理模拟实验所采集的初始高程数据，建立三维坐标系，初始高程数据中的每个高程点均带有初始二维平面坐标和初始三维高程，针对每一高程点采用以下方式进行校正处理：

第一步，根据高程点的初始二维平面坐标和初始三维高程，计算因曲面模型表面起伏所导致的高程点平面坐标偏移差；

第二步，根据高程点的初始二维平面坐标和上一步计算得到的高程点平面坐标偏移差，计算高程点所对应正射点的二维平面坐标；

第三步，根据上一步计算得到对应正射点的二维平面坐标以及曲面台上表面已知的表面圆弧方程和弧长公式，计算校正后的高程点二维平面坐标和高程投影差；

第四步，根据高程点的初始三维高程以及上一步计算得到的高程投影差，计算校正后的高程点三维高程；

最终，将校正后的高程点二维平面坐标和高程点三维高程整合为校正后高程点的高程数据；

所述步骤2)中，针对超重力地质构造物理模拟实验所采集的初始速度场数据，建立二维坐标系，初始速度场数据中的每个特征点均带有时步开始时的起点的二维平面坐标和时步内起点到终点的位移距离，针对每一特征点采用以下方式进行校正处理：

第一步，根据特征点的起点二维平面坐标和位移距离，计算特征点的终点二维平面坐标；

第二步，根据特征点的起点二维平面坐标和终点二维平面坐标以及起点和终点的三维高程，分别计算因曲面模型表面起伏所导致的起点和终点的平面坐标偏移差；

第三步，根据起点和终点的二维平面坐标和上一步所计算得到的起点和终点各自的平面坐标偏移差，计算起点和终点各自分别对应正射点的二维平面坐标；

第四步，根据上一步算得起点和终点所分别对应的正射点的二维平面坐标以及曲面台上表面已知的表面圆弧方程和弧长公式，分别计算校正后的起点和终点的二维平面坐标；

第五步，根据校正后的起点和终点的二维平面坐标，计算出校正后特征点的位移距离；

最终将校正后的起点二维平面坐标和特征点的位移距离整合为校正后特征点的的速度场数据。