地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量中的CORS技術(shù)研究與應(yīng)用

秦萌

摘要：文章提出一種基于CORS的勘查測(cè)量方法，采用多基站網(wǎng)絡(luò)定位與采集方法進(jìn)行地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量數(shù)據(jù)采集并進(jìn)行深度信息融合，利用小波多尺度分解方法實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量的圖譜信息的多維尺度分解與重構(gòu)，根據(jù)重構(gòu)結(jié)果實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量中的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確測(cè)量和計(jì)算，提高地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量的精度。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)礦產(chǎn);勘查測(cè)量;CORS技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：P618文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2019）11-0114-04

1地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量的數(shù)據(jù)采集及譜分析

1.1地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量的數(shù)據(jù)采集

為了實(shí)現(xiàn)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量?jī)?yōu)化，需要采用CORS信息融合和定位分析方法，結(jié)合GPS進(jìn)行地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量，構(gòu)建地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量的GPS定位模型。首先給出地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量CORS信息的檢測(cè)數(shù)學(xué)模型，采用多傳感檢測(cè)方法，進(jìn)行地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量CORS信息的原始數(shù)據(jù)采集，對(duì)采集的地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量CORS信息進(jìn)行小波變換和濾波分析，給出地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量CORS信息數(shù)學(xué)模型。

在激發(fā)極化效應(yīng)狀態(tài)，地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量CORS監(jiān)測(cè)過(guò)程中，電位差隨時(shí)間變化的關(guān)系描述為一個(gè)以時(shí)刻t為自變量的統(tǒng)計(jì)分析模型，計(jì)算公式如下：

△U₂（t）=△U（t）-△U（O）（1）

式中：AU₂（t）為地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量的二次電位差;△U（t）為在CORS定位過(guò)程中t時(shí)刻的電場(chǎng)電位差;△U（O）為地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量CORS供電瞬時(shí)的總電場(chǎng)電位差。

基于有限單元法構(gòu)建地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量的斷面模型，并求解得到地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量的正演化特征分布模型，以電阻率為約束變量，得到地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量CORS測(cè)量的電阻率，表示為：

式中：ρ_j為地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量CORS激發(fā)極化法的視電阻率;C為地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量CORS電極排列系數(shù);φ（x，y，z）為位函數(shù);ψ（x，k，z）Fourier變換函數(shù);△φ為對(duì)地質(zhì)礦產(chǎn)測(cè)量電極之間的電位差;I為CORS定位的電流;k為三角單元節(jié)點(diǎn)號(hào)。

采用相關(guān)波束形成方法，進(jìn)行地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量CORS信息的跳變節(jié)點(diǎn)定位，得到定位節(jié)點(diǎn)定義為v_m，m∈[1，n]。地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量CORS信息的回波脈沖可表示為：

1.2譜特征分析

對(duì)采集的地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行深度信息融合處理，提取地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量中衛(wèi)星定位服務(wù)參考信息的譜特征量，基于阻尼最小二乘法進(jìn)行地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量數(shù)據(jù)的譜分析，結(jié)合統(tǒng)計(jì)分析原理，采用不規(guī)則三角網(wǎng)模型進(jìn)行地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量的信息融合處理。

式中：H_x、H_y、H_z和是地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量的三坐標(biāo)軸磁場(chǎng)強(qiáng)度。分析地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量的CORS信息頻移特征量，根據(jù)譜分析結(jié)果，進(jìn)行地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量方法優(yōu)化

2.1地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量CORS信息重構(gòu)

在上述進(jìn)行地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量數(shù)據(jù)采集和信息融合的基礎(chǔ)上，進(jìn)行地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量?jī)?yōu)化，結(jié)合CSAMT法，采用電場(chǎng)振幅水平分量和磁場(chǎng)振幅聯(lián)合測(cè)量方法，得到卡尼亞電阻率（視電阻率）和實(shí)際勘探深度，計(jì)算公式如下：

通過(guò)調(diào)節(jié)工作頻率獲得不同深度的地電信息，對(duì)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量值進(jìn)行金屬礦分布形態(tài)特征重構(gòu)，基于電阻率和相位聯(lián)合反演計(jì)算方法，得到地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量CORS信息的基準(zhǔn)分量，則第m個(gè)探測(cè)信息的輸出波束為：

在傳統(tǒng)地質(zhì)測(cè)量條件下，邊界信息通常難以獲得，可以通過(guò)提取地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量CORS信息的譜特征量，構(gòu)建斷面形成約束曲面進(jìn)行回波探測(cè)，得到地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量CORS信息的沖激脈沖頻譜。

在層位和斷層拓?fù)潢P(guān)系約束條件下，基于CORS技術(shù)，進(jìn)行地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量和盲源分離，在網(wǎng)格線上，得到地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量CORS信息重建的4階累積量算子為：

在波束形成空間內(nèi)，根據(jù)地質(zhì)層面邊界信息進(jìn)行定位，得到CORS定位的時(shí)間寬度：

基于層面整體平滑技術(shù)，進(jìn)行地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量CORS信息頻域特征分解，得到逆斷層區(qū)域?qū)游幻嫣匦?，描述為?/p>

由于地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量CORS信息分布是嚴(yán)格周期或者平穩(wěn)的，各斷層之間、所有斷層的探測(cè)信息輸出具有相關(guān)性，結(jié)合關(guān)聯(lián)特征分解方法進(jìn)行信息重構(gòu)。

2.2地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量?jī)?yōu)化

利用小波多尺度分解方法實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量的圖譜信息的多維尺度分解與重構(gòu)，采用如下檢測(cè)門(mén)限進(jìn)行地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量CORS信息檢測(cè)分析，表示為：

結(jié)合頻譜特征分離方法分析地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量CORS信息，得到多維尺度分解結(jié)果為：

其中γ代表對(duì)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量CORS信息檢測(cè)的譜特征量，結(jié)合頻譜特征分離方法分析地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量的邊緣特征量，根據(jù)對(duì)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量CORS信息的重構(gòu)結(jié)果實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量中的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確測(cè)量和計(jì)算，得到CORS信息組合形式為：

y（t）=s（t）+n（t） （16）

在空間拓?fù)潢P(guān)系約束下，地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量中衛(wèi)星定位服務(wù)參考信息的譜特征量為：輸出的地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量的諧波信號(hào)表示為：

結(jié)合頻譜特征分離方法分析地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量CORS信息的譜特征量，根據(jù)CORS信息的重構(gòu)結(jié)果實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確測(cè)量和計(jì)算，提高地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量的精度。綜上分析，得到本文設(shè)計(jì)的地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量模型優(yōu)化的流程如圖1所示。

3實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析

為了驗(yàn)證本文方法在實(shí)現(xiàn)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量中的應(yīng)用性能，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)分析，實(shí)驗(yàn)建立在Simulink地質(zhì)分析軟件基礎(chǔ)上，在GPS-C、D、E級(jí)控制點(diǎn)中進(jìn)行地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量的信息采集，基于CORS技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量的定位設(shè)計(jì)，地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量CORS信息檢測(cè)的GPS節(jié)點(diǎn)為64維陣列，輸出地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量CORS信息的中心波達(dá)角方向?yàn)椋?25°，+60°），特征采樣的頻率為1200kHz，探測(cè)波長(zhǎng)為24dB。根據(jù)上述參量設(shè)定，進(jìn)行地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量，首先進(jìn)行地質(zhì)層重構(gòu)利用小波多尺度分解方法實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量的圖譜信息的多維尺度分解與重構(gòu)，得到重構(gòu)結(jié)果如圖2所示。

結(jié)合圖2的重構(gòu)結(jié)果，提取地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量中衛(wèi)星定位服務(wù)參考信息的譜特征量，根據(jù)對(duì)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量CORS信息的重構(gòu)結(jié)果實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量中的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確測(cè)量和計(jì)算。

本文方法能有效實(shí)現(xiàn)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量，測(cè)試不同方法進(jìn)行地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量的精度，得到對(duì)比結(jié)果如圖3所示，分析圖3得知，本文方法進(jìn)行地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量的精度較高，測(cè)量準(zhǔn)確性較好，準(zhǔn)確檢測(cè)概率趨近于1，明顯優(yōu)于其他2種方法。

4結(jié)語(yǔ)

通過(guò)調(diào)節(jié)工作頻率獲得不同深度的地電信息，對(duì)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量值進(jìn)行金屬礦分布形態(tài)特征重構(gòu)，基于電阻率和相位聯(lián)合反演計(jì)算方法，得到地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量CORS信息的基準(zhǔn)分量，根據(jù)對(duì)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量信息的重構(gòu)結(jié)果實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量中的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確測(cè)量和計(jì)算，提高地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量的精度。研究得知，文中的方法進(jìn)行地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量的重構(gòu)效果較好，測(cè)量準(zhǔn)確性較高。