[发明专利]基于雷达小波变换时能密度的隧道地质体三维识别方法

摘要

本发明属于隧道施工地质预报技术领域，公开了一种基于雷达小波变换时能密度的隧道地质体三维识别方法；根据隧道勘察设计资料与长距离预报成果，确定可能存在不良地质体的大致位置。采用地质雷达对隧道掌子面进行多条测线测试，测线与测点的空间坐标将用于确定与记录每条单道信号的空间具体位置。根据地质雷达发射子波的特点，构造与子波信号匹配度高的模式自适应地质雷达小波，编制雷达小波变换时能密度法的分析程序，对每条单道信号进行奇异性分析。确定隧道掌子面前方不良地质体的前、后、左、右、上、下边界。本发明具有识别精度高、分辨效果好与三维立体显示直观等优点，提高了隧道地质预报中识别不良地质体的准确性与立体性。

主权项

1.一种基于雷达小波变换时能密度的隧道地质体三维识别方法，其特征在于，所述一种基于雷达小波变换时能密度的隧道地质体三维识别方法包括：第一步，根据隧道勘察设计资料与长距离超前地质预报成果，确定可能存在不良地质体的大致位置。采用地质雷达对隧道掌子面进行多条测线测试，保证每条测线长度一致，测点与测点间距相等，测线与测点的空间坐标将用于确定与记录每条单道地质雷达信号的空间具体位置。由于地质雷达反射波信号遇到隧道掌子面前方不良地质体时会发生反射和折射，与不良地质体接触的每条地质雷达信号都会携带不良地质体的信息；第二步，在MATLAB语言工作平台上，利用小波工具箱中的小波设计工具，将逼近方法和边界条件分别设置为常数正交函数空间投影法和[0，1]；根据地质雷达发射子波的特点，构造与子波信号匹配度高的模式自适应地质雷达小波；第三步，在添加之前，做好以下准备工作：①设置1个模式自适应地质雷达小波的全名，一般为1个字符串；②设置1个模式自适应地质雷达小波的缩写名，由不多于4个字符所组成；③选取1个模式自适应地质雷达小波的类型；④定义1个在模式自适应地质雷达小波系列中的序列号；⑤新建1个*.m文件或*.mat文件，对于1个由许多小波函数组成的模式自适应地质雷达小波系，必须要定义1个*.m文件；第四步，将所构造的模式自适应地质雷达小波的*.mat数据作为1个基本小波，进入MATLAB的工作界面，然后调用wavemngr函数，即可对模式自适应地质雷达小波进行添加。在后续信号分析与处理中，将模式自适应地质雷达小波作为1个新的基函数进行选用；第五步，采用模式自适应地质雷达小波作为基函数，调整尺度因子的上、下限和尺度间隔，编制雷达小波变换时能密度法的程序，对每条单道地质雷达信号进行奇异性分析；根据每条单道地质雷达信号的小波变换时能密度曲线中出现奇异值点的位置以及各条单道信号在测线、测点上的空间位置坐标，确定隧道掌子面前方不良地质体的前、后、左、右、上、下边界，即隧道不良地质体三维空间形态与规模大小。