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申请/专利权人：深地科学与工程云龙湖实验室;中国矿业大学

摘要：本发明公开了一种基于隧道随掘超前探测的多物理场数据融合成像方法，先获取隧道前方的地震反射波超前探测、瞬变电磁超前探测与直流电法超前探测各自成果图进行网格化，并确定各个小网格在三种图上对应值，接着结合设定先验判定条件和以往已验证震电磁超前探测数据计算概率统计，得出各个先验判定条件对应的存在不存在地质异常的概率，最后计算各个小网格三值融合后存在不存在地质异常时的概率；通过判断各个小网格内存在概率大于不存在概率情况，获得震电磁三场融合后确定的地质异常区域；该方法避免多解性的同时，有效提升综合地球物理方法的超前探测准确度，为后续服务隧道掘进前方地质异常识别，以及隧道随掘地质安全提供理论支撑。

主权项：1.一种基于隧道随掘超前探测的多物理场数据融合成像方法，其特征在于，具体步骤为：步骤一、对隧道掘进前方同一范围内分别进行地震波超前探测、瞬变电磁超前探测和直流电法超前探测，从而获得地震反射波超前探测成果图、瞬变电磁超前探测成果图与直流电法超前探测成果图，对三种成果图分别进行网格剖分处理，且横坐标和纵坐标分别剖分为m×n个小网格，每种成果图网格化后形成的各个小网格分别记为i,j，其中i=1~m、j=1~n；步骤二、对地震反射波超前探测成果图剖分后的单个小网格进行赋值，单个小网格的值Si,j为该网格内所有地震幅值的平均值；求取所有单个小网格的最大值Si,jmax；将上述剖分得到的单个小网格值进行归一化处理，处理后的小网格值为Ai,j；步骤三、对瞬变电磁超前探测成果图剖分后的单个小网格进行赋值，单个小网格的值RTEMi,j为该网格内所有瞬变电磁电阻率值的平均值；求取剖分得到的所有单个小网格的最大值RTEMi,jmax；将上述剖分得到的单个小网格值进行归一化处理，处理后的小网格值为Bi,j；步骤四、对直流电法超前探测剖分后的单个小网格进行赋值，单个小网格的值RDCi,j为该网格内所有直流电法电阻率值的平均值；求取剖分得到的所有单个小网格的最大值RDCi,jmax；将上述剖分得到的单个小网格值进行归一化处理，处理后的小网格值为Ci,j；步骤五、设定隧道掘进前方是否有异常的先验判定条件，具体设定为：对于地震反射波超前探测数据，若Ai,j≥α，则认为存在地质异常，若Ai,j＜α，则判定不存在地质异常；对于瞬变电磁超前探测数据，若Bi,jβ或＜γ，则判定存在地质异常，若γ≤Bi,j≤β，则判定不存在地质异常；对于直流电法超前探测数据，若Ci,jβ或＜γ，则判定存在地质异常，若γ≤Ci,j≤β，则判定不存在地质异常；步骤六、根据以往已验证震电磁超前探测数据计算概率统计，PY代表存在地质异常的概率，P-Y代表不存在地质异常的概率，计算得到P[Ai,j≥α|Y]、P[Ai,j＜α|Y]、P[Bi,jβ|Y]、P[Bi,j＜γ|Y]、P[γ≤Bi,j≤β|Y]、P[Ci,jβ|Y]、P[Ci,j＜γ|Y]、P[γ≤Ci,j≤β|Y]和P[Ai,j≥α|-Y]、P[Ai,j＜α|-Y]、P[Bi,jβ|-Y]、P[Bi,j＜γ|-Y]、P[γ≤Bi,j≤β|-Y]、P[Ci,jβ|-Y]、P[Ci,j＜γ|-Y]、P[γ≤Ci,j≤β|-Y]；步骤七、假设地震反射波超前探测结果、瞬变电磁超前探测结果及直流电法超前探测结果没有联系，则计算每个小网格i,j内有地质异常时的概率统计数据P[Y|Ai,j,Bi,j,Ci,j]=PY·P[Ai,j|Y]·P[Bi,j|Y]·P[Ci,j|Y],其中P[Ai,j|Y]=P[Ai,j≥α|Y]，P[Bi,j|Y]=P[Bi,jβ|Y]+P[Bi,j＜γ|Y]，P[Ci,j|Y]=P[Ci,jβ|Y]+P[Ci,j＜γ|Y]；无地质异常时的概率统计数据P[-Y|Ai,j,Bi,j,Ci,j]=P-Y·P[Ai,j|-Y]·P[Bi,j|-Y]·P[Ci,j|-Y]，其中P[Ai,j|-Y]=P[Ai,j＜α|-Y]，P[Bi,j|-Y]=P[γ≤Bi,j≤β|-Y]，P[Ci,j|-Y]=P[γ≤Ci,j≤β|-Y]；若某一小网格的P[Y|Ai,j,Bi,j,Ci,j]P[-Y|Ai,j,Bi,j,Ci,j]，则判定该小网格内存在地质异常，并进行标注；若某一小网格的P[Y|Ai,j,Bi,j,Ci,j]≤P[-Y|Ai,j,Bi,j,Ci,j]，则判定该小网格内不存在地质异常；偏历所有小网格后，最终被标注小网格覆盖区域为震电磁三场融合后确定的地质异常区域。

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