基于缪子探测的地质勘查方法、装置、探测器及设备与流程

本公开涉及缪子探测与地质勘查，具体涉及一种基于缪子探测的地质勘查方法、装置、探测器及设备。

背景技术：

1、基于缪子探测的深部地质分层勘查技术虽可以实现矿体、地下空洞的密度异常定位，但是难以精准识别软硬地层分界面，无法生成分层地质三维模型，不能高效精准刻画地下软硬地层分界面的空间形态。受上述局限，缪子探测技术大多局限于小范围、重点异常目标的排查，难以支撑大面积的深部地质勘查工作，造成地质勘查效率低下。

技术实现思路

1、为克服相关技术中存在的问题，本公开提供了一种基于缪子探测的地质勘查方法、装置、探测器及设备。

2、根据本公开实施例的第一方面，提供了一种基于缪子探测的地质勘查方法，所述方法包括：

3、获取多个目标钻孔中的每个所述目标钻孔在各个深度下缪子的缪子通量与角度参数，其中，所述缪子的数量为至少一个，所述缪子通量由缪子探测器的外层光纤层确定，所述角度参数由所述缪子探测器的内层光纤层确定；

4、根据每个所述目标钻孔在各个所述深度下的所述缪子通量、所述角度参数以及预设的密度确定模型，确定所述目标钻孔沿轴向方向的密度序列以及所述目标钻孔沿径向方向的密度分布；所述密度序列包括所述目标钻孔沿轴向方向各个所述深度对应的第一密度值；所述密度分布用于表征不同所述深度下，所述目标钻孔的径向方向所在平面中相对于该平面的几何中心具有不同径向距离的目标位置的第二密度值；

5、根据所述密度序列中的多个所述第一密度值确定密度梯度，若目标深度对应的密度梯度大于预设梯度阈值，确定在所述目标深度处存在地层分界面；

6、基于边缘提取算法在所述密度分布中确定所述地层分界面的闭合轮廓；

7、根据多个所述目标钻孔中的每个所述目标钻孔对应的所述密度序列和对应的所述闭合轮廓的位置信息，确定地层的分层地质模型，完成所述地层的地质勘查。

8、在一些实施例中，所述所述外层光纤层包括第一探测模块，所述获取多个目标钻孔中的每个所述目标钻孔在各个深度下缪子的缪子通量与角度参数，包括：

9、对所述第一探测模块进行参数校正，确定所述第一探测模块输出的第一信号对应的第一有效信号以及所述第一探测模块的第一校正增益；

10、根据所述第一校正增益确定所述缪子的所述缪子通量；

11、根据所述缪子在所述缪子探测器的坐标系下的初始角度参数、所述缪子探测器在大地坐标系下的姿态角度参数，确定所述缪子在所述大地坐标系下的所述角度参数。

12、在一些实施例中，所述内层光纤层包括第二探测模块，所述初始角度参数的确定包括：

13、对所述第二探测模块进行参数校正，确定所述第二探测模块输出的第二信号对应的第二有效信号以及所述第二探测模块的第二校正增益；

14、根据所述第二校正增益，确定各个所述深度下所述缪子的入射位置；

15、对各个所述入射位置进行拟合，得到所述缪子在所述缪子探测器内部的行进轨迹；

16、在所述缪子探测器的坐标系下，根据所述行进轨迹与所述缪子探测器的中心轴线的夹角，确定所述初始角度参数。

17、在一些实施例中，所述缪子的数量为至少两个，所述根据每个所述目标钻孔在各个所述深度下的所述缪子通量、所述角度参数以及预设的密度确定模型，确定所述目标钻孔沿轴向方向的密度序列以及所述目标钻孔沿径向方向的密度分布，包括：

18、所述角度参数包括第一角度参数和第二角度参数，所述第一角度参数表征所述缪子沿竖直方向入射至所述缪子探测器，所述第二角度参数表征所述缪子沿斜向方向入射至所述缪子探测器；

19、根据以第一缪子在各个所述深度下的第一通量以及所述预设的密度确定模型，确定所述密度序列，其中，所述第一缪子为以所述第一角度参数入射的所述缪子；

20、根据以第二缪子在各个所述深度下的第二通量、所述第二缪子的行进轨迹以及所述预设的密度确定模型，确定所述密度分布，其中，所述第二缪子为以所述第二角度参数入射的所述缪子。

21、在一些实施例中，所述基于边缘提取算法在所述密度分布中确定所述地层分界面的闭合轮廓，包括：

22、对所述密度分布进行梯度增强处理，得到处理后的目标密度分布；

23、基于所述边缘提取算法在所述目标密度分布中确定所述地层分界面的所述闭合轮廓。

24、在一些实施例中，所述根据多个所述目标钻孔中的每个所述目标钻孔对应的所述密度序列和对应的所述闭合轮廓的位置信息，确定地层的分层地质模型，完成所述地层的地质勘查，包括：

25、根据多个所述目标钻孔中的每个所述目标钻孔对应的所述密度序列以及所述闭合轮廓的位置信息，构建目标函数，所述目标函数包括数据拟合项、全变分正则项和分界面约束项；

26、根据所述目标函数确定三维密度场；

27、基于所述三维密度场确定归属为同一地层单元的多个体素，归属为同一所述地层单元的多个所述体素在空间上连通且相邻两个所述体素之间的第三密度值的差值小于预设差值，其中，所述三维密度场包括多个所述体素中的每个所述体素对应的所述第三密度值；

28、根据预设密度区间对所述地层单元进行标定，确定所述地层单元的属性信息；

29、基于所述三维密度场以及所述地层单元的所述属性信息，得到表征所述地层分界面的所述分层地质模型，完成所述地层的地质勘查。

30、根据本公开实施例的第二方面，提供了一种基于缪子探测的地质勘查装置，所述装置包括：

31、缪子探测单元，被配置为获取多个目标钻孔中的每个所述目标钻孔在各个深度下缪子的缪子通量与角度参数，其中，所述缪子的数量为至少一个，所述缪子通量由缪子探测器的外层光纤层确定，所述角度参数由所述缪子探测器的内层光纤层确定；

32、第一确定单元，被配置为根据每个所述目标钻孔在各个所述深度下的所述缪子通量、所述角度参数以及预设的密度确定模型，确定所述目标钻孔沿轴向方向的密度序列以及所述目标钻孔沿径向方向的密度分布；所述密度序列包括所述目标钻孔沿轴向方向各个所述深度对应的第一密度值；所述密度分布用于表征不同所述深度下，所述目标钻孔的径向方向所在平面中相对于该平面的几何中心具有不同径向距离的目标位置的第二密度值；

33、第二确定单元，被配置为根据所述密度序列中的多个所述第一密度值确定密度梯度，若目标深度对应的密度梯度大于预设梯度阈值，确定在所述目标深度处存在地层分界面；

34、第三确定单元，被配置为基于边缘提取算法在所述密度分布中确定所述地层分界面的闭合轮廓；

35、第四确定单元，被配置为根据多个所述目标钻孔中的每个所述目标钻孔对应的所述密度序列和对应的所述闭合轮廓的位置信息，确定地层的分层地质模型，完成所述地层的地质勘查。

36、根据本公开实施例的第三方面，提供了一种缪子探测器，所述缪子探测器包括：

37、壳体、外层光纤层、隔离层、内层光纤层；

38、其中，所述外层光纤层中的第一光纤以第一螺距缠绕，所述内层光纤层中的第二光纤以第二螺距缠绕，所述外层光纤层的光纤缠绕方向与所述内层光纤层的光纤缠绕方向相反，所述外层光纤层中的每个所述第一光纤的两端配置第一探测模块，所述内层光纤层的每个所述第二光纤的两端配置第二探测模块，缪子通量由所述第一探测模块输出的信号确定，角度参数由所述第二探测模块输出的信号确定。

39、在一些实施例中，所述内层光纤层的内部空腔还包括：

40、传感单元，被配置为对地层内部的参数进行检测，输出传感信号，所述传感信号用于对所述缪子探测器内部的所述第一探测模块和所述第二探测模块进行参数校正；

41、预处理单元，被配置为对所述第一探测模块进行参数校正，确定所述第一探测模块输出的第一信号对应的第一有效信号以及所述第一探测模块的第一校正增益；对所述第二探测模块进行参数校正，确定所述第二探测模块输出的第二信号对应的第二有效信号以及所述第二探测模块的第二校正增益；

42、存储单元，被配置为存储所述缪子通量和所述角度参数。

43、根据本公开实施例的第四方面，提供了一种计算机设备，包括处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为执行如第一方面所述的基于缪子探测的地质勘查方法的步骤。

44、本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本公开实施例提供的方法，基于缪子探测器的外层光纤层和内层光纤层分别获取每个目标钻孔在各个深度下缪子的缪子通量与角度参数，通过内外层光纤层的功能分工，两类参数的获取相互独立，实现了缪子通量与角度参数的信号解耦。并结合预设的密度确定模型确定轴向方向的密度序列和径向方向的密度分布，突破仅获取密度序列的局限，为分层地质模型的确定提供数据依据。进而，根据密度梯度和预设梯度阈值确定目标深度处存在地层分界面，并通过边缘提取算法获取地层分界面的闭合轮廓，实现了地层分界面的精准识别。最后，结合多个目标钻孔分别对应的密度序列与闭合轮廓的位置信息，确定分层地质模型，完成地层的地质勘查，减少了传统目标钻孔的布设数量，能够精准还原地层分界面的构造，从而支撑大面积的深部地质勘察工作，提高了地质勘查的效率。

45、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。