一種對地下目標(biāo)的結(jié)構(gòu)和極化屬性的聯(lián)合成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及地球物理勘探領(lǐng)域，尤其涉及一種對地下目標(biāo)的結(jié)構(gòu)和極化屬性進(jìn)行 聯(lián)合成像方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在地球物理勘探領(lǐng)域，應(yīng)用電磁波探測地下介質(zhì)的方法越來越廣泛，通過發(fā)射端 向地下發(fā)射電磁脈沖信號(hào)，接收端接收反射信號(hào)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到有關(guān)地下目標(biāo)體的 結(jié)構(gòu)和屬性信息。由于地下介質(zhì)對電磁波的吸收能力強(qiáng)，單一收發(fā)形式的設(shè)備無法滿足地 球物理勘探領(lǐng)域的需要，近些年來，發(fā)展成為采用不同方式的設(shè)備組合，不僅可以同時(shí)獲取 地下介質(zhì)的共極化信息和交叉極化信息，還可以對地下同一位置進(jìn)行多次疊加測量，提高 信噪比，獲取含有盡可能多的地下介質(zhì)信息的數(shù)據(jù)，使成像更加清晰。但是目前的測量手 段僅僅能反映出目標(biāo)體的結(jié)構(gòu)信息，而無法同時(shí)對地下目標(biāo)的結(jié)構(gòu)和極化屬性進(jìn)行聯(lián)合成 像。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種對地下目標(biāo)的結(jié)構(gòu)和極化屬性進(jìn)行聯(lián) 合成像方法，獲得既反映地下目標(biāo)體結(jié)構(gòu)又反映地下目標(biāo)體極化屬性的圖像。
[0004] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種對地下目標(biāo)的結(jié)構(gòu)和極化屬性的聯(lián)合成像方法，在目 標(biāo)體上方布置一條測線，將全極化共中心點(diǎn)天線組合沿測線方向移動(dòng)，在測線每隔相同距 離布置一個(gè)測點(diǎn)，在每個(gè)測點(diǎn)測量得到包含三種極化天線組合方式的目標(biāo)體散射矩陣，目 標(biāo)體散射矩陣經(jīng)過Pauli分解得到反應(yīng)地下某一被測點(diǎn)的分解系數(shù)α，β，γ，再進(jìn)行偏移 處理，得到偏移后的分解系數(shù)A、B、C，對偏移后的散射矩陣成像得到反映地下目標(biāo)體結(jié)構(gòu)的 剖面圖，同時(shí)，將經(jīng)過偏移處理的分解系數(shù)A、B、C，使用RGB成像方法得到在結(jié)構(gòu)剖面圖中， 通過顏色反應(yīng)目標(biāo)體極化屬性信息的圖像。
[0005] 進(jìn)一步地，全極化共中心點(diǎn)天線組合包括具有共中心點(diǎn)的水平發(fā)射和水平接收的 hh極化天線組合、垂直發(fā)射和垂直接收的vv極化天線組合以及垂直發(fā)射和水平接收的vh 極化天線組合。
[0006] 進(jìn)一步地，目標(biāo)體散射矩陣表示為：
[0008] 其中，S表示辛克萊復(fù)時(shí)域散射矩陣，thh是hh極化天線組合中，電磁波在發(fā)射天 線與接收天線間的傳播時(shí)間，tvv是vv極化天線組合中，電磁波在發(fā)射天線與接收天線間的 傳播時(shí)間，tvh是vh極化天線組合中，電磁波在發(fā)射天線與接收天線間的傳播時(shí)間；
[0009] LlN 丄UO丄丄Λ 1VJ I·* Z/0 JA
[0012] dhh是hh全極化共中心點(diǎn)天線組合中，發(fā)射天線與接收天線間線性距離的1/2,稱 為半偏移距，dvv和d vh分別是vv極化天線組合的半偏移距和vh極化天線組合的半偏移距； X，y為測量點(diǎn)的空間坐標(biāo)；Xciut, Yciut, Z指散射點(diǎn)的空間坐標(biāo)；散射點(diǎn)（X _，Yciut, z)的均 方根速度。
[0013] 進(jìn)一步地，
[0014] 偏移前后的散射矩陣關(guān)系式為：
[0016] 其中：[SciutUciut, Yciut, Z)]為偏移后的辛克萊復(fù)散射矩陣
[0017] 將測量獲得的2X2目標(biāo)體散射矩陣S分解成三個(gè)Pauli基矩陣的線性疊加：[S] =〇 [s]a+e [s]b+T [s]c
[0018] [S]a、[S]b、[S]c為三個(gè) Pauli 基：
[0021] 測量散射矩陣的總功率為：
[0022] SPAN = |Shh|2+|Svv|2+2|Svh| 2= I α I 2+| β |2+| γ I2
[0023] 則偏移前后的散射矩陣關(guān)系公式可寫成：
[0025] [Sout] = A[S]a+B[S]b+C[S]c
[0026] A，B，C為偏移后的α，β，γ，表示為： CN 105116456 A 說明書 3/5 頁
[0030] 式中，r為測量點(diǎn)與散射點(diǎn)間的距離，Θ描述的是電磁波輻射方向和Z軸的夾角；
[0031] 偏移后的分解系數(shù)A、B、C，使用RGB成像方法，在RGB成像中的三種顏色通道分別 定義為，|bI2為紅色通道，Ic| 2為綠色通道，IA| 2為藍(lán)色通道，顏色通道加入到目標(biāo)體結(jié)構(gòu) 的剖面圖中。
[0032] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于：本發(fā)明利用的是具有共極化天線組合和 交叉極化天線組合，且饋電點(diǎn)在同一位置，不僅可以同時(shí)獲取地下目標(biāo)體的共極化信息和 交叉極化信息，還可以對地下同一位置進(jìn)行多次疊加測量，提高信噪比，獲取含有盡可能多 的地下介質(zhì)信息的數(shù)據(jù)，使成像更加清晰。采用Pauli分解方法獲取不同天線組合方式的 數(shù)據(jù)，全極化共中心點(diǎn)天線組合可同時(shí)獲得PauI i分解方法所需的hh，vh和vv三種極化天 線組合的數(shù)據(jù)，為Pauli分解提供所需數(shù)據(jù)體。并將偏移引用于電磁波對地下目標(biāo)體的探 測中，第一次與Pauli分解方法相結(jié)合，在偏移公式中先做極化分解，再對分解系數(shù)做偏移 處理，獲得既反映地下目標(biāo)體結(jié)構(gòu)又反映地下目標(biāo)體極化屬性的圖像。
【附圖說明】
[0033] 圖1為本發(fā)明采用的全極化共中心點(diǎn)天線組合示意圖；
[0034] 圖中，全極化共中心點(diǎn)天線組合由Vivaldi天線單元組成，與電磁波傳播平面平 行的為h方式，垂直的為V方式。
[0035] 式中（a)hh表示全極化共中心點(diǎn)天線組合中，水平發(fā)射和水平接收的天線組合方 式，如圖1中1表示的是hh極化天線組合，距離中心的距離為dhh;
[0036] (b) vv表示全極化共中心點(diǎn)天線組合中，垂直發(fā)射和垂直接收的天線組合方式，如 圖1中2表示的是VV極化天線組合，距離中心的距離為dvv;
[0037] (c)vh表示全極化共中心點(diǎn)天線組合中，垂直發(fā)射和水平接收的天線組合方式，如 圖1中3表示的是vh極化天線組合，距離中心的距離為dvh;
[0038] 圖2為本發(fā)明地下目標(biāo)體的結(jié)構(gòu)和極化屬性的聯(lián)合成像圖；
[0039] 圖3為本發(fā)明地下目標(biāo)體的結(jié)構(gòu)成像圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明 進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于 限定本發(fā)明。
[0041] 參見圖1，采用的是全極化共中心點(diǎn)天線組合，將矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀通過電纜與全極 化共中心點(diǎn)天線組合相連接，三種極化天線組合方式為hh、vv和vh，由于該系統(tǒng)為單站極 化雷達(dá)，根據(jù)互易定理Shv= S vh，在目標(biāo)體上方布置一條測線，將天線組合沿測線方向移動(dòng)， 在測線每隔相同距離布置一個(gè)測點(diǎn)，在每個(gè)測點(diǎn)測量得到包含三種極化天線組合方式的 2X2目標(biāo)體散射矩陣，
[0042]目標(biāo)體散射矩陣表示為：
[0044] 其中，[S (X，y, t)]表示辛克萊復(fù)時(shí)域散射矩陣，Shh (