隧道地质预报探地雷达信号干扰消除方法

刘宗辉^1,2,3，吴一帆²，刘毛毛²，蓝日彦¹，孙怀凤³

1. 广西新发展交通集团有限公司2. 广西大学土木建筑工程学院3. 山东大学土建与水利学院

摘 要：受探测环境制约,隧道超前地质预报过程中探地雷达反射波往往具有"弱信号,强干扰"的特征,给数据处理和解译带来极大的困难.将剪切变换(shearlet变换,ST)引入探地雷达信号处理,根据有效信号和干扰信号在剪切域中不同尺度、不同方向上的能量差异,提出一种基于自适应阀值的随机干扰去除方法,并通过正演模拟数据验证了该方法在随机干扰去除上的优势;在此基础上针对隧道超前地质预报中常见的能量接近、频率异常干扰信号,以实际数据为例说明小波变换(WT)对其去除效果;从而进一步提出小波变换与剪切变换联合干扰压制方法,即首先使用小波变换对异常频率干扰进行分离,然后采用基于自适应阀值的剪切变换对随机干扰进行压制.现场溶洞探测案例应用效果表明,本文所提出的方法能在去除干扰的同时很好地保留有效信号,根据处理后的波形堆积图可以很好地凸显地质异常区域,从而提高探地雷达资料解译精度.

关键词：隧道地质预报;探地雷达;剪切变换;小波变换;干扰消除;