[发明专利]一种基于平均值约束的层析反演方法

权利要求书

1.一种基于平均值约束的层析反演方法，其特征在于，具体步骤为：

Ⅰ、采用无线电波坑透获取工作面的原始数据；

Ⅱ、将工作面进行网格离散化，利用直射线理论获得每条射线在工作面内所有网格的截距；其中，网格数目为B，射线条数为A；每个网格称为一个像素，并用x_j代表第j个网格的真实吸收系数，j＝1,2,3…B；

假设任一条射线从发射端穿过工作面达到接收端，该射线在第j个网格的截距为d_ij；其中若设定射线的条数为A，则在第i条射线路径上有：i＝1,2,3…A；

由于已知：

H_i＝H₀-20y_ilge-20lgr_i (2)

将公式(1)和(2)联立，即：

上式中：

H_i为针对第i条射线采集到的无线电波场强数据；

H₀为无线电波的发射初始场强值；

r_i为第i条射线的长度；

Ⅲ、根据原始无线电波坑透数据、网格截距以及直射线理论，构建无线电波层析反演矩阵方程组；

由于煤矿无线电波坑透探测的整个过程是利用多个发射点产生无线电波，其中针对每一个发射点激发产生的无线电波均有多个接收点进行数据的采集，则公式(1)能进一步推广为：

简化后，得出：

[D][X]＝[Y]

式中：

[D]为A*B阶系数矩阵，即每条射线通过每个网格的截距，其中射线条数为A，网格数目为B；

[X]为B*1阶未知系数矩阵，为每个像素的无线电波吸收系数；

[Y]为A*1阶常数矩阵，各观测方式下与实测场强有关的常数，均为已知数据；

其中，[X]为需要反演的目标值，即根据结合上述公式采用已知的反演方法求得每个像素的反演吸收系数值x'_j；

Ⅳ、在通过无线电波坑透技术对工作面内传播介质的吸收系数反演过程中，对得到的每个网格的反演吸收系数值x'_j进行约束处理：

①在煤矿工作面已揭露无地质异常区域范围内，若x'_j小于等于当前反演得到的所有网格的平均吸收系数值x_avg，则x'_j并不改变；若x'_j大于x_avg，则用平均吸收系数值x_avg替代该网格的吸收系数值x'_j；

②在煤矿工作面已揭露存在地质异常区域范围内，若x'_j大于等于当前反演得到的所有网格的平均吸收系数值x_avg，则x'_j并不发生改变；若x'_j小于x_avg，则用平均吸收系数值x_avg替代该网格的吸收系数值x'_j；

具体公式为：

其中：

x'_j为工作面第j个网格对应的反演吸收系数值；

x_avg为当前反演的所有网格的平均吸收系数值；

Q₁为在煤矿工作面已揭露无地质异常区域范围内大于x_avg的网格序号集合；

Q₂为在煤矿工作面已揭露存在地质异常区域范围内小于x_avg的网格序号集合；

通过上述平均值约束对反演得到的每个像素的吸收系数值进行处理，最终将处理后的数据通过图像显示，从而得出工作面内的异常分布情况。