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《地下水平管道重力異常和磁異常反演探測研究方法》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、中圖分類號：P318.6+2單位代碼：11414學(xué)號：2014315003題目地下水平管道重力異常和磁異常反反反演探測研究方法學(xué)科專業(yè)控制理論與控制工程研究方向復(fù)雜系統(tǒng)檢測、控制與優(yōu)化博士生潘琦指導(dǎo)教師劉得軍教授二○一七年十月GravityanomalyandmagneticanomalyinversiondetectionmethodsoveranundergroundhorizontalpipelineDissertationsubmittedtoChinaUniversityofPetroleum，Beijinginpartialfulfillmentoftherequiremen
2、tsforthedegreeofDoctorofEngineeringByPanQi（ControlTheoryandControlEngineering）DissertationSupervisorProf.Dejun-LiuOctober，2017摘要摘要在建筑施工過程中，未被探測的地下管道可能會面臨被損毀的危險，從而造成經(jīng)濟損失和人員傷亡。因此探測地下管道的水平定位和埋深坐標有著重要的研究意義。眾所周知，正演建模為實際反演和數(shù)據(jù)處理提供了基礎(chǔ)，當正演模型所形成的合成數(shù)據(jù)與反演模型計算的仿真數(shù)據(jù)匹配時，反演算法的適用性和精確度獲得了驗證。本文以有限長地下鐵質(zhì)管道為實驗研究對象，分別從
3、重力異常和磁異常角度，提出不同的管道正演算法，通過對比驗證正演算法的正確性。并分別通過遺傳算法和歐拉反褶積算法對管道進行反演探測定位研究，分析兩種反演算法的快速性和準確度。第一章緒論對課題的研究背景和意義進行了綜述。以管線探測技術(shù)的發(fā)展歷程和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀為主題，對管線重力異常和磁異常的正演建模和反演探測定位的多種方法進行闡述介紹。第二章本文首先對有限長單直水平管道而言，提出了兩種管道重力異常及其梯度張量的正演算法。一種是從理論上通過水平圓柱體公式推導(dǎo)出有限長水平管道的重力表達式；另一種是通過球體單元公式疊加計算出整個水平管道的重力數(shù)據(jù)，并與前者對比驗證了該算法的正確性。第三章本文提出了
4、兩種邊界識別函數(shù)—HGA和Vzz-HDR來研究水平管道的邊界識別效果。當管道方位角從90°減小到45°時，重力梯度張量和邊界識別函數(shù)對管道輪廓的識別有效性逐漸降低。當管道的探測徑距比變化時，重力梯度張量解析信號和邊界識別函數(shù)在管道長度和半徑的識別呈現(xiàn)出不同效果。第四章本文分別將重力梯度張量及其解析信號應(yīng)用到歐拉反褶積，對地下水平管線進行反演定位研究。在考慮噪聲因素的影響下，分析管道方位角和測距變化對源定位精度的影響。第五章本文針對有限長單直水平鐵質(zhì)管道，首先基于磁偶極子構(gòu)造法分別提出分塊級和分環(huán)級兩種管道劃分策略，進行正演對比。結(jié)果表明在不同高度、磁傾角和磁偏角的情況下，兩種方法計算的管
5、道磁異常幾乎相等。之后通過水平管道磁梯度張量的推導(dǎo)公式，分析探測距離d、磁傾角Ic和磁偏角D三個參數(shù)對管道中心定位和邊界識別的影響。-III-摘要第六章在使用水平管道總磁異常的遺傳算法進行優(yōu)化反演時，分別使用分塊級和分節(jié)級管道單元分割法代入反演運算，結(jié)果表明分環(huán)級分割法保持著較高精確度的同時運算效率明顯提高，其中管道埋深的反演精度較高。之后將磁梯度張量理論公式代入歐拉反褶積進行反演定位，分析探測距離d、地磁傾角Ic和地磁偏角D對管道中心定位的影響。在此基礎(chǔ)上提出一種觀測磁梯度張量的表達式，通過磁力梯度儀完成實際測量，并對反演結(jié)果進行管道邊界識別和中心定位分析。關(guān)鍵詞：水平管道；重磁異常；
6、磁偶極子構(gòu)造法；遺傳算法；歐拉反褶積-IV-ABSTRACTGravityAnomalyandMagneticAnomalyInversionDetectionMethodsoverAnUndergroundHorizontalPipelineABSTRACTDuringtheexcavationconstruction，unknownundergroundpipelinescouldbeattheriskofbeingdamaged，whichmightcauseeconomiclossesandevencasualties.Therefore，itisextremelyimporta
7、nttodetecttheburieddepthandhorizontallocationoftheundergroundpipeline.Forwardmodelingisfundamentaltodataprocessingandpracticalinversion.Thesyntheticdataobtainedbyforwardmodelingissupposedtomatchwiththesimulationdataint
