针对冻结壁发育情况的GPR探测成像方法、装置及处理设备

1.一种针对冻结壁发育情况的GPR探测成像方法，其特征在于，所述方法包括：获取待探测冻结岩土体进行GPR探测处理得到的第一信号，其中，所述待探测冻结岩土体通过AGF处理形成相应的冻结壁；对所述第一信号进行数据预处理，得到第二信号，以初步增强信号质量；在所述第二信号的基础上，采用反向投影算法进行成像处理的过程中，考虑各道信号之间的相关性，通过互相关反投影算法来实现二次成像，得到重构图像；对所述重构图像进行信号二次处理，得到第三信号，以继续加强信号质量；所述反向投影算法包括以下内容：设指定的检测区域被划分为m×n个像素，A-scan数据第p道信号中像素A的双程传播时间τ A,P 表示如下：其中，ε 1 为冻土区域的相对介电常数，dx为像素宽度，dz为像素高度，c为光在真空中的传播速度，i A 为所述像素A的横坐标，j A 为所述像素A的纵坐标，每一个像素点对应的响应幅值RA A,P 表示如下：RA A，p ＝s p (t＝τ A，p )，其中，S p 为GPR移动到所述第p道信号记录到的反射电磁波，信号中每个成像点的响应分布在GPR测量生成的n组A-scan数据中，对应所述像素A，有n组响应幅值，向量组合为一种成像输出结果，表示如下： 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各道信号之间的相关性通过下式构建的相关矩阵V来表示：相关叠加过程表示如下：其中，E A CBP 为通过所述互相关反投影算法计算得到的响应幅值总和，i和j分别为当前元素在所述相关矩阵v中的所在行数和所在列数。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述GPR探测处理包括以下处理内容：在进行了雷达选型、测线布置和探测环境优化之后，进入具体探测工作，GPR主机保持紧贴于管片表面，并沿测线方向进行匀速直线前进，速度不高于5cm/s并始终保持一致，每次工作时沿测线前进的距离一致且误差不超过5cm，探测时间节点从冻结前开始，并在积极冻结期保证每6h探测一次，每条测线每次探测3次。 4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据预处理包括存在异常噪点的数据点的去除处理、内容丢失的数据点的去除处理、时间零点校正处理、背景噪声去除处理和增益处理。 5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信号二次处理包括滤波处理和数据增强处理；所述滤波处理包括高通滤波、低通滤波、带通滤波和去除直达波；所述数据增强处理包括频域转换、通过卷积运算消除随机噪声和对不同时间点的数据进行比较。 6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述重构图像进行信号二次处理，得到第三信号，以继续加强信号质量之后，所述方法还包括：基于所述第三信号，展开进一步的数据分析处理；其中，所述数据分析处理包括反射信号分析、冻结壁发育情况识别和差分成像；所述反射信号分析具体根据包括强度和相位变化的信号特征，分析冻结前后介质中的变化，强反射区域对应冻结区域或者异常结构；所述冻结壁发育情况识别具体基于反射时间与速度的关系，推算冻结壁厚度及冻结壁发育异常区域，结合测温反演温度场方法验证探测成像结果；所述差分成像具体将冻结前后的雷达数据进行背景减法处理，以消除不变的背景信号。 7.一种针对冻结壁发育情况的GPR探测成像装置，其特征在于，所述装置包括：获取单元，用于获取待探测冻结岩土体进行GPR探测处理得到的第一信号，其中，所述待探测冻结岩土体通过AGF处理形成相应的冻结壁；预处理单元，用于对所述第一信号进行数据预处理，得到第二信号，以初步增强信号质量；成像单元，用于在所述第二信号的基础上，采用反向投影算法进行成像处理的过程中，考虑各道信号之间的相关性，通过互相关反投影算法来实现二次成像，得到重构图像；二次处理单元，用于对所述重构图像进行信号二次处理，得到第三信号，以继续加强信号质量；所述反向投影算法包括以下内容：设指定的检测区域被划分为m×n个像素，A-scan数据第p道信号中像素A的双程传播时间τ A,P 表示如下：其中，ε 1 为冻土区域的相对介电常数，dx为像素宽度，dz为像素高度，c为光在真空中的传播速度，i A 为所述像素A的横坐标，j A 为所述像素A的纵坐标，每一个像素点对应的响应幅值RA A,P 表示如下：RA A，p ＝s p (t＝τ A，p )，其中，S p 为GPR移动到所述第p道信号记录到的反射电磁波，信号中每个成像点的响应分布在GPR测量生成的n组A-scan数据中，对应所述像素A，有n组响应幅值，向量组合为一种成像输出结果，表示如下： 8.一种处理设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时执行如权利要求1至6任一项所述的方法。 9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有多条指令，所述指令适于处理器进行加载，以执行权利要求1至6任一项所述的方法。