一种跨孔超声波波列深度及走时校准方法、装置、设备、介质及产品与流程

本技术涉及校准，尤其涉及一种跨孔超声波波列深度及走时校准方法、装置、设备、介质及产品。

背景技术：

1、跨孔超声波探测技术广泛应用于地下管道埋深检测、岩土工程勘察及地质灾害评估等领域，其通过在不同钻孔中布置超声波发射与接收装置，依据超声波走时与波列特征反演地下结构信息。

2、传统跨孔超声波探测方法通常假设钻孔为理想垂直状态，并采用统一经验波速进行走时计算，未考虑实际钻孔施工中存在的倾斜偏移及不同深度土层介质的波速差异。

3、因此，传统方法在实际应用中存在探测结果偏离，最终导致综合校准的准确度较低。

技术实现思路

1、本技术提供一种跨孔超声波波列深度及走时校准方法、装置、设备、介质及产品，可以提高校准的准确度。

2、为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：

3、第一方面，本技术提供了一种跨孔超声波波列深度及走时校准方法，包括：

4、获取地下管道沿钻孔深度方向的钻孔倾角数据和土层介质数据；

5、根据钻孔倾角数据，确定各深度区间的垂直深度偏移量，并根据各深度区间的垂直深度偏移量确定深度偏差校准系数；

6、根据土层介质数据，确定各深度区间的初始超声波分层传播波速；

7、根据深度偏差校准系数对原始波列深度进行校正，得到更新波列深度；

8、根据更新波列深度和初始超声波分层传播波速，计算超声波在每一深度区间内的理论走时；

9、将理论走时与对应深度区间内的实测走时进行残差比较，得到各深度区间的残差值；

10、根据各深度区间的残差值，对初始超声波分层传播波速进行加权修正，得到修正后分层传播波速；

11、根据修正后分层传播波速，对理论走时进行路径补偿校正，得到最终校准走时。

12、在一些可能的实现方式中，钻孔倾角数据包括每一深度区间的理论长度和每一深度区间的平均倾斜角度，根据钻孔倾角数据，确定各深度区间的垂直深度偏移量，包括：

13、针对每一深度区间的，根据该深度区间的理论长度和该深度区间的平均倾斜角度，计算该深度区间对应的垂直深度偏移量。

14、在一些可能的实现方式中，根据各深度区间的垂直深度偏移量确定深度偏差校准系数，包括：

15、针对每一深度区间，获取该深度区间的理论长度；

16、将该深度区间的理论长度减去该深度区间对应的垂直深度偏移量，得到该深度区间的实际垂直深度；

17、将该深度区间的实际垂直深度与该深度区间的理论长度的比值，确定为该深度区间的深度偏差校准系数。

18、在一些可能的实现方式中，根据各深度区间的残差值，对初始超声波分层传播波速进行加权修正，得到修正后分层传播波速，包括：

19、针对每一深度区间，根据该深度区间的残差值，确定该深度区间的残差绝对值；

20、对于残差绝对值大于预设残差阈值的深度区间，计算残差绝对值与预设残差阈值的差值，并将差值与预设残差阈值的比值确定为提高系数，按照提高系数提高该深度区间对应的初始超声波分层传播波速的修正权重；

21、对于残差绝对值小于或等于预设残差阈值的深度区间，计算预设残差阈值与该残差绝对值的差值，将差值与预设残差阈值的比值确定为降低系数，按照降低系数降低该深度区间对应的初始超声波分层传播波速的修正权重；

22、按照调整后的修正权重对初始超声波分层传播波速进行加权调整，得到修正后分层传播波速。

23、在一些可能的实现方式中，根据更新波列深度和初始超声波分层传播波速，计算超声波在每一深度区间内的理论走时之前，还包括：

24、根据钻孔倾角数据及更新波列深度，将实际钻孔中的超声波发射点与接收点映射至等效垂直钻孔坐标系中；

25、在等效垂直钻孔坐标系中，重新确定发射点与接收点之间的空间相对位置；

26、计算超声波在每一深度区间内的理论走时，包括：

27、在等效垂直钻孔坐标系中，根据初始超声波分层传播波速和重新确定的空间相对位置，计算超声波在每一深度区间内的理论走时。

28、在一些可能的实现方式中，对理论走时进行路径补偿校正，得到最终校准走时，包括：

29、根据修正后分层传播波速与更新波列深度，按照深度区间逐段计算超声波实际传播路径长度，并根据实际传播路径长度与等效垂直路径长度的差值对理论走时进行路径偏差补偿，得到最终校准走时。

30、第二方面，本技术提供了一种跨孔超声波波列深度及走时校准装置，包括：

31、获取模块，用于获取地下管道沿钻孔深度方向的钻孔倾角数据和土层介质数据；

32、深度更新模块，用于根据钻孔倾角数据，确定各深度区间的垂直深度偏移量，并根据各深度区间的垂直深度偏移量确定深度偏差校准系数；根据土层介质数据，确定各深度区间的初始超声波分层传播波速；根据深度偏差校准系数对原始波列深度进行校正，得到更新波列深度；

33、用时校准模块，用于根据更新波列深度和初始超声波分层传播波速，计算超声波在每一深度区间内的理论走时；将理论走时与对应深度区间内的实测走时进行残差比较，得到各深度区间的残差值；根据各深度区间的残差值，对初始超声波分层传播波速进行加权修正，得到修正后分层传播波速；根据修正后分层传播波速，对理论走时进行路径补偿校正，得到最终校准走时。

34、第三方面，本技术提供了一种计算设备，包括存储器和处理器；

35、其中，在所述存储器中存储有一个或多个计算机程序，所述一个或多个计算机程序包括指令；当所述指令被所述处理器执行时，使得所述计算设备执行如第一方面中任一项所述的方法。

36、第四方面，本技术提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储计算机程序，所述计算机程序用于执行如第一方面中任一项所述的方法。

37、第五方面，本技术提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令，在所述计算机指令被计算机执行时，所述计算机执行如第一方面中任一项所述的方法。

38、由上述技术方案可知，本技术至少具有如下有益效果：

39、在本技术中，通过多步骤数据处理与数值运算，可改变传统跨孔超声波探测方式的处理逻辑，形成与现场钻孔状态及地层条件相适应的处理结果；在获取钻孔倾角数据与土层介质数据的基础上，分别完成深度方向与传播速度方向的数值调整，使处理过程与现场条件保持一致；对深度数值与走时数值分别开展校正，降低钻孔倾斜状态对深度计算结果产生的影响，降低土层条件差异对传播速度计算结果产生的影响；通过残差比较实现传播速度的加权修正，使计算得到的走时数值与现场采集数值保持一致；对理论走时进行路径补偿校正，得到最终校准走时，使最终得到的深度数据与走时数据更贴合钻孔实际状态；在不改变现场探测流程的前提下，通过数据处理方式提升跨孔超声波探测结果的稳定性，扩大跨孔超声波探测在不同地层条件下的适用范围。最终减少理想化垂直钻孔假设带来的计算偏差，减少固定波速假设带来的计算偏差，使深度与走时的处理结果满足工程使用条件。即通过连续分段处理实现全深度区间的数据调整，使各深度区间的计算结果相互独立，降低单一区间误差对整体结果的影响。最终，提高校准的准确度。

40、应当理解的是，本技术中对技术特征、技术方案、有益效果或类似语言的描述并不是暗示在任意的单个实施例中可以实现所有的特点和优点。相反，可以理解的是对于特征或有益效果的描述意味着在至少一个实施例中包括特定的技术特征、技术方案或有益效果。因此，本说明书中对于技术特征、技术方案或有益效果的描述并不一定是指相同的实施例。进而，还可以任何适当的方式组合本实施例中所描述的技术特征、技术方案和有益效果。本领域技术人员将会理解，无需特定实施例的一个或多个特定的技术特征、技术方案或有益效果即可实现实施例。在其他实施例中，还可在没有体现所有实施例的特定实施例中识别出额外的技术特征和有益效果。