[发明专利]一种基于面波多尺度窗分析的地下探测方法

权利要求书

1.一种基于面波多尺度窗分析的地下探测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S1、布设接收排列进行面波数据的观测采集；

S2、采用不同尺度的滑动空间窗从面波数据中提取得到局部波场；

S3、对局部波场进行分析处理得到所有滑动空间窗对应的实测频散曲线；

S4、将地下模型离散为网格单元，对每个网格单元的弹性参数赋初值；

S5、计算所有滑动空间窗对应的理论频散曲线；

S6、计算实测频散曲线和理论频散曲线的拟合度，若未拟合则修正地下模型中各网格单元的参数并重复步骤S5～S6直至达到设定拟合精度，实现地下结构波速成像；

步骤S1中接收排列包括L个以一定道间距Δx布置而成的检波器；

步骤S5具体包括：

S51、计算每一列网格单元组合而成的层状模型的局部频散曲线；

S52、计算任意两道之间的相位差

其中，k_p(ω)为m与n道之间的第p列网格单元弹性参数确定的局部空间波数，Δx_p为m与n道之间第p列网格单元的宽度，P为m与n道之间的网格单元总列数；

S53、将相位差代入下式：

P′(ω，v)为理论功率谱，ω为角频率，单位为rad/s，v为试验相速度，单位为m/s，x_mn为m与n道之间的距离，K为滑动空间窗中的检波器总道数；

S54、基于理论功率谱利用局部极大值搜索算法计算得到与每个滑动空间窗对应的理论频散曲线。

2.根据权利要求1所述的一种基于面波多尺度窗分析的地下探测方法，其特征在于，步骤S1进行面波数据的观测采集时设置初始炮点，每激发一次将炮点沿测线方向移动设定距离，每次激发后得到一组面波数据。

3.根据权利要求2所述的一种基于面波多尺度窗分析的地下探测方法，其特征在于，步骤S2具体为：对于每一组面波数据均采用不同尺度的滑动空间窗沿接收排列方向滑动得到局部波场。

4.根据权利要求3所述的一种基于面波多尺度窗分析的地下探测方法，其特征在于，步骤S3具体包括：

S31、对于每一组面波数据提取出的局部波场分别生成各滑动空间窗对应的频散图像；

S32、对于任意一个滑动空间窗，将得到的多个频散图像进行叠加；

S33、根据叠加的频散图像得到各个滑动空间窗对应的实测频散曲线。

5.根据权利要求4所述的一种基于面波多尺度窗分析的地下探测方法，其特征在于，步骤S31中频散图像通过相移法或振幅归一化聚束分析得到，具体为：

Z(ω，v)＝|e^H(ω，v)WS(ω)|

P(ω，v)＝Z(ω，v)²

其中，Z(ω，v)为相移法计算得到的实测振幅谱，P(ω，v)为振幅归一化聚束分析得到的实测功率谱，ω为角频率，单位为rad/s，v为试验相速度，单位为m/s，为平面波导向矢量，e^H(ω，v)为e(ω，v)的共轭转置矩阵，其中x_i为滑动空间窗中每一道的偏移距，K为滑动空间窗中的检波器总道数，为局部波场中每道信号傅里叶谱组成的列向量，为振幅归一化加权矩阵，diag表示对角阵。

6.根据权利要求1所述的一种基于面波多尺度窗分析的地下探测方法，其特征在于，步骤S6修正地下模型中各网格单元的参数包括对网格单元的弹性参数或同时对弹性参数和网格单元的厚度进行更新修正。

7.根据权利要求6所述的一种基于面波多尺度窗分析的地下探测方法，其特征在于，网格单元的弹性参数包括剪切波速度、纵波速度和密度。

8.根据权利要求1所述的一种基于面波多尺度窗分析的地下探测方法，其特征在于，所述的修正通过反演算法进行。