钻孔周围地质的光声融合多尺度探测方法及相关装置与流程

1.本公开涉及地质探测技术领域，尤其涉及一种钻孔周围地质的光声融合多尺度探测方法及相关装置。


背景技术：

2.目前，对于地质的探测，一般钻孔是必不可少的。但对于不良地质地层，钻孔取芯往往是困难的，同时在深部条件下，深部岩体中岩芯饼化和复杂的结构面，容易造成岩芯破碎等问题。所以，工程中通常使用高清晰度数字式全景钻孔电视对钻孔壁进行成像。
3.但由于单个钻孔截面有限，钻孔周围的不良地质经常容易出现漏判的现象，所以为了提高每个钻孔的功效，需要一种孔中探测设备和方法，有效扩大钻孔的探测范围，并为工程设计和施工准确的提供场地的不良地质发育信息。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本公开的目的在于提出一种钻孔周围地质的光声融合多尺度探测方法及相关装置。
5.基于上述目的，本公开提供了一种钻孔周围地质的光声融合多尺度探测方法，包括：
6.获取所述钻孔的深度信息与方向信息，并基于所述深度信息与所述方向信息生成所述钻孔的轨迹数据；
7.获取所述钻孔周围地质的光学图像信息，并基于所述光学图像信息与所述轨迹数据生成所述钻孔周围地质的初始速度模型；
8.获取所述钻孔周围地质的低频声波探测数据和高频声波探测数据，基于所述低频声波探测数据和所述高频声波探测数据对所述初始模型进行全波形反演得到所述钻孔周围地质的第二速度模型；
9.基于所述第二速度模型对所述钻孔周围地质进行探测。
10.相应的，本公开还提供了一种钻孔周围地质的光声融合多尺度探测装置，包括：控制器和钻孔探头，所述钻孔探头包括多个声波接收换能器，且所述声波接收换能器沿所述钻孔探头的轴向依次排列；
11.所述控制器被配置为：
12.获取所述钻孔的深度信息与方向信息，并基于所述深度信息与所述方向信息生成所述钻孔的轨迹数据；
13.获取所述钻孔周围地质的光学图像信息，并基于所述光学图像信息与所述轨迹数据生成所述钻孔周围地质的初始速度模型；
14.获取所述钻孔周围地质的低频声波探测数据和高频声波探测数据，基于所述低频声波探测数据和所述高频声波探测数据对所述初始模型进行全波形反演得到所述钻孔周围地质的第二速度模型；
15.基于所述第二速度模型对所述钻孔周围地质进行探测。
16.相应的，本公开还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述的钻孔周围地质的光声融合多尺度探测方法。
17.相应的，本公开还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行如上所述的钻孔周围地质的光声融合多尺度探测方法。
18.从上面所述可以看出，本公开提供的一种钻孔周围地质的光声融合多尺度探测方法，先获取所述钻孔的深度信息与方向信息，并根据该深度信息与方向信息生成钻孔的轨迹数据；获取所述钻孔周围地质的光学图像信息，并根据所述光学图像信息与所述轨迹数据生成所述钻孔周围地质的初始速度模型；获取所述钻孔周围地质的低频声波探测数据和高频声波探测数据，根据所述低频声波探测数据和所述高频声波探测数据对所述初始模型进行全波形反演得到钻孔周围地质的第二速度模型；最后，根据所述第二速度模型对所述钻孔周围地质进行探测，从而对钻孔周围一定范围内的地质发育情况，进行多尺度精细化成像，进而为工程设计和施工准确的提供场地的不良地质发育信息。
附图说明
19.为了更清楚地说明本公开或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本公开实施例的一种钻孔周围地质的光声融合多尺度探测方法的流程示意图；
21.图2为本公开实施例的一种钻孔周围地质的速度模型的可视化效果的示意图；
22.图3为本公开实施例的一种钻孔周围地质的光声融合多尺度探测装置的结构示意图；
23.图4为本公开实施例的一种钻孔探头的结构示意图；
24.图5为本公开实施例的一种具体电子设备的示意图。
具体实施方式
25.为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
26.需要说明的是，除非另外定义，本公开实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位
置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
27.如背景技术所述，如果只使用高清晰度数字式全景钻孔电视对钻孔壁进行成像，只能对钻孔壁进行探测，而无法对钻孔周围的地质进行探测，因此，本公开通过声波反射进行钻孔周围地质探测，同时需要注意到，在钻孔声波探测中，探测分辨率和探测距离是相互矛盾的，高频探测可以提供更高的分辨率但是探测距离较近，低频探测可以提供更远探测范围但探测精度较低，所以，本公开在钻孔声波探测中提出了多个频段的探测，在声波反演的频率和空间上相互迭代，实现钻孔周围地质的多尺度探测和成像。
28.在一些实施例中，本公开的方法可以直接应用于钻孔探测装置或设备中，或者，先通过钻孔探测装置进行数据采集，采集完成后将采集的数据发送给计算机，然后由计算机通过本公开的方法进行钻孔周围地质的探测。
29.参考图1，为本公开实施例的一种钻孔周围地质的光声融合多尺度探测方法的流程示意图，该方法包括以下步骤：
30.s101，获取所述钻孔的深度信息与方向信息，并基于所述深度信息与所述方向信息生成所述钻孔的轨迹数据。
31.具体实施时，先获取待测的钻孔的深度信息与方向信息，深度信息为钻孔距离水平面的距离，方向信息为钻孔与垂直水平面的法线之间的偏差，可选的，该偏差可以用角度表示，也可以通过与所述法线的相对坐标来表示，在此不做限定。可选的，该深度信息可以通过深度技术器来测得，方向信息可以通过三维电子罗盘来测得。在得到钻孔的深度信息和方向信息后，根据该深度信息和方向信息生成钻孔的轨迹数据。可选的，该轨迹数据表示该钻孔从地表水平面出发向地心的沿伸轨迹。
32.s102，获取所述钻孔周围地质的光学图像信息，并基于所述光学图像信息与所述轨迹数据生成所述钻孔周围地质的初始速度模型。
33.具体实施时，先获取所述钻孔周围地质的光学图像信息，可选的，该光学图像信息可以通过高清摄像头或者其他摄像设备获得。在获得光学图像信息后，可以分析判断钻孔周围地质的性质，例如，岩性、岩石完整性和含水等情况。然后估算地层波速并结合钻孔的轨迹数据，生成钻孔周围地质的初始速度模型，该初始速度模型是对当前待检测的钻孔周围的地质的预估判断。可选的，可以通过将当前获取的光学图像信息与实验探测数据或历史探测数据进行匹配对比，并结合轨迹数据生成钻孔周围地质的初始速度模型。可选的，还可以通过历史探测数据训练神经网络模型，然后将获取的光学图像信息与轨迹数据输入到神经网络模型中，由神经网络模型输出初始速度模型。
34.需要说明的是，不同的岩石的岩性决定了声波在其内传播的速度，而钻孔内不同岩石的分布和岩石的完整性，就决定了声波在钻孔内的各个位置的传播速度，现有技术中，一般都是通过经验建立初始速度模型，但是该通过经验建立的初始速度模型不具有针对性，对具体的某个钻孔来说，该通过经验建立的初始速度模型与该钻孔的真实的速度模型相差较大，而本实施例中通过光学图像信息生成的初始速度模型，可以具体分析出每个钻孔的独特性质，从而使该速度模型更接近真实的速度模型，为后续速度模型反演提供了相对精确的原始输入模型，同时，考虑了钻孔的轨迹数据，并将轨迹数据和光学信息进行了结合，即可以知道当前钻孔壁的样子，又可以得知该钻孔壁在地层中的相对位置，使模拟出的初始速度模型更加真实精确。此外，光学成像和钻孔轨迹的测量，为水平钻孔、倾斜钻孔的
探测提供了先决条件。
35.s103，获取所述钻孔周围地质的低频声波探测数据和高频声波探测数据，基于所述低频声波探测数据和所述高频声波探测数据对所述初始模型进行全波形反演得到所述钻孔周围地质的第二速度模型。
36.具体实施时，在得到钻孔周围地质的初始速度模型后，获取所述钻孔周围地质的低频声波探测数据和高频声波探测数据，可选的，低频声波探测数据和高频声波探测数据均通过声波换能器和声波接收换能器来获得。可选的，低频声波探测数据的声波频率通常为0.1khz-6khz，高频声波探测数据的声波频率通常为20khz-50khz，在获取到低频声波探测数据和高频声波探测数据后，根据所述低频声波探测数据和所述高频声波探测数据对所述初始模型进行全波形反演得到钻孔周围地质的第二速度模型。可选的，可以通过多个声波接收换能器获取多个低频声波探测数据和高频声波探测数据，这样可以在钻孔周围地质对应的钻孔壁的每一个采集声波数据的点获取多个不同接收点的声波探测信号，增加了不同波长和炮检距(声波发射点与接收点之间的距离)的探测数据，提高了声波探测的射线覆盖范围和射线密度，从而进一步，保证了采集的数据可以很好的反映钻孔周围地质的性质，提高了探测的准确度。
37.需要说明的是，本公开的实施例提出的方案是在声波采集的源头通过高频率声波和低频率声波两种声波进行采集，结合了高频率声波的更高的探测精度和低频率声波的更远的探测范围，进一步保证了反演的准确性。
38.在一些实施例中，在获取所述钻孔周围地质的低频声波探测数据和高频声波探测数据之后，所述方法还包括：
39.基于所述光学图像信息对所述高频声波探测数据进行滤波处理。
40.具体实施时，由于高频声波探测数据探测范围较近，所以与光学图像信息更加接近，可以通过光学图像信息对高频声波探测数据进行滤波处理，可选的，将采集的光学图像信息与高频声波探测数据进行对比，将高频声波探测数据中明显与光学图像信息不符的道集(多道声波接收信号的集合)进行清除，过滤掉噪声信息。进一步提高了高频声波探测数据的准确性。可选的，可以同时采集光学图像信息和高频声波探测数据，然后基于所述光学图像信息对所述高频声波探测数据进行滤波处理，并只将过滤后的高频声波探测数据作为采集的高频声波探测结果，进行后续的传输、保存、运算等操作，从而可以节约计算机的存储空间。
41.在一些实施例中，通过低频声波探测数据和所述高频声波探测数据对所述初始模型进行全波形反演得到第二速度模型，包括：
42.基于低频声波探测数据对所述初始模型进行全波形反演，得到所述钻孔周围地质的第一速度模型；
43.基于高频声波探测数据对所述第一速度模型进行全波形反演，得到所述第二速度模型。
44.具体实施时，由于，初始的速度模型是一个预估速度模型，所以与最终输出的速度模型相差较大，如果此时直接通过一个高精度的高频声波探测数据对其进行反演，可能得到的结果只是局部的最优解而不是全局的最优解，为了避免这种问题。由于，低频声波探测数据本身探测范围较大，而且探测精确度相对较低，反演收敛的效果受初始模型的影响更
小，因此，先根据低频声波探测数据对所述初始模型进行全波形反演，得到所述钻孔周围地质的第一速度模型；然后再在该第一速度模型的基础上，再根据高频声波探测数据进行全波形反演的得到所述第二速度模型。从而在通过低频声波探侧数据得到更加接近全局最优解的第一速度模型之后，再通过精度更高的高频声波探测数据进行更精细的反演，得到全局最优解，提高了声波反演的精度和可靠性。可选的，通过低频声波探测数据对所述初始模型进行全波形反演，得到是所述钻孔第一预设范围内的地质的第一速度模型，该第一预设范围可以根据需要进行设置，可选的，该第一预设范围为钻孔周围小于等于15米范围。可选的，基于高频声波探测数据对所述第一速度模型进行全波形反演的得到的是所述钻孔第二预设范围内的地质的第二速度模型，该第二预设范围可以根据需要进行设置，可选的，该第二预设范围为钻孔周围小于等于3米范围。
45.为了进一步提高反演的精度和可靠性，在一些实施例中，在通过高频声波探测数据对所述第一速度模型进行全波形反演的得到所述第二速度模型之后，所述通过低频声波探测数据和所述高频声波探测数据对所述初始模型进行全波形反演得到第二速度模型，还包括：
46.响应于确定所述第一速度模型与所述第二速度模型的残差值大于预设阈值，基于所述第二速度模型更新所述初始速度模型，并重新基于所述低频声波探测数据对更新后的所述初始模型进行全波形反演，得到更新后的所述第一速度模型；以及，基于高频声波探测数据对更新后的所述第一速度模型进行全波形反演，得到更新后的所述第二速度模型；
47.响应于确定所述第一速度模型与所述第二速度模型的残差值不大于预设阈值，结束所述全波形反演。
48.具体实施时，在通过低频声波探测数据和高频声波探测数据分别进行全波形反演之后，可以进一步判断所述第一速度模型与所述第二速度模型的残差值是否大于预设阈值，当确定所述第一速度模型与所述第二速度模型的残差值大于预设阈值时，根据所述第二速度模型更新所述初始速度模型，可选的，由于初始速度模型检测的范围大而第二速度模型的检测范围小，因此可以将初始速度模型与第二速度模型的检测范围重合的部分替换为第二速度模型，其他部分不变。并重新基于所述低频声波探测数据对更新后的所述初始模型进行全波形反演，得到更新后的第一速度模型，再基于所述高频声波探测数据对更新后的第一速度模型进行全波形反演，得到更新后的第二速度模型，直到当确定所述第一速度模型与所述第二速度模型的残差值不大于预设阈值，结束所述全波形反演。
49.需要说明的是，通过低频声波探测数据和所述高频声波探测数据对所述初始模型进行全波形反演得到第二速度模型，可以是一个空间和频率之间不断循环的过程，即不断的重复先通过低频声波探测数据对所述初始模型进行全波形反演，再通过高频声波探测数据对所述第一速度模型进行全波形反演，直到得到的第一速度模型与第二速度模型的残差值相差不大时，可以结束该循环过程。从而进一步提高反演的精确度。
50.在一些实施例中，基于低频声波探测数据对所述初始模型进行全波形反演，得到所述钻孔周围地质的第一速度模型，包括：
51.基于所述低频声波探测数据并通过预设包络目标函数对所述初始模型进行全波形反演，得到第一预估速度模型；
52.基于低频声波探测数据并通过预设互相关目标函数对所述第一预估速度模型进
行全波形反演，得到所述第一速度模型。
53.具体实施时，在基于低频声波探测数据对所述初始模型进行全波形反演时，先通过预设包络目标函数对所述初始模型进行全波形反演，可选的，先获取初始模型中模拟的声波信号的包络，以及低频声波探测数据的包络，然后通过预设包络目标函数并根据模拟的声波信号的包络和低频声波探测数据的包络对所述初始模型进行全波形反演，得到第一预估速度模型，然后根据低频声波探测数据并通过预设互相关目标函数对所述第一预估速度模型进行全波形反演，得到所述第一速度模型。
54.需要说明的是，上述通过预设包络目标函数和预设互相关目标函数先后基于低频声波探测数据进行全波形反演的过程可以是一次也可以是多次，在此不做限定。
55.在一些实施例中，基于低频声波探测数据对所述初始模型进行全波形反演，得到所述钻孔周围地质的第一速度模型，还包括：
56.获取所述低频声波探测数据中的第一预设低频范围的声波数据，并通过该第一预设低频范围的声波数据对所述初始模型进行全波形反演，基于该反演结果更新所述初始模型，提高所述第一预设低频范围的声波数据的频率范围，并通过提高后的所述第一预设低频范围的声波数据重新对更新后的所述初始模型进行全波形反演，直到提高后的所述声波数据与所述低频声波探测数据相同，结束全波形反演。
57.具体实施时，第一预设低频范围可以根据需要进行设置，在此不做限定，例如某低频声波探测数据的声波频率为0.1khz-6khz，可以先从该低频声波探测数据中获取声波频率为0.1khz-1khz的声波数据，即此时的第一预设低频范围为0.1khz-1khz。然后用该声波频率为0.1khz-1khz的声波数据进行全波形反演，然后将原来波频率为0.1khz-1khz的声波数据提高到声波频率为0.1khz-2khz的声波数据，并用该声波频率为0.1khz-2khz的声波数据重新对更新后的所述初始模型进行全波形反演，依次类推，最后用声波频率为0.1khz-6khz的声波数据进行全波形反演。需要说明的是，每次提高声波数据的频率范围的幅度可以根据需要进行设置，在此不做限定。
58.需要说明的是，基于低频或高频声波探测数据对所述初始模型进行全波形反演时，可以采用上述逐渐提高声波频率范围的方法进行多次反演。这样可以进一步提高声波反演的精度和可靠性。可选的，每次采用上述逐渐提高声波频率范围的方法进行反演时，可以通过预设包络目标函数与预设互相关目标函数进行反演，当然也可以直接通过其他目标函数进行反演，在此不做限定。
59.在一些实施例中，基于高频声波探测数据对所述第一速度模型进行全波形反演，得到所述第二速度模型，包括：
60.基于高频声波探测数据并通过预设包络目标函数对所述第一速度模型进行全波形反演，得到第二预估速度模型；
61.基于高频声波探测数据并通过预设互相关目标函数对所述第二预估速度模型进行全波形反演，得到所述第二速度模型。
62.具体实施时，通过高频声波探测数据对所述第一预设范围内的第一速度模型进行全波形反演的得到钻孔周围第二预设范围内的第二速度模型，的具体过程与上述实施例类似，在此不在赘述。
63.需要说明的是，先得到声波探测数据的包络，可以降低声波探测数据的频率，这样
相当于先通过更不受初始速度模型影响的声波探测数据对模型进行反演，进一步提高了反演的稳定性。
64.需要说明的是，上述通过预设包络目标函数和预设互相关目标函数先后基于高频声波探测数据进行全波形反演的过程可以是一次也可以是多次，在此不做限定。
65.在一些实施例中，基于高频声波探测数据对所述第一速度模型进行全波形反演，得到所述第二速度模型，还包括：
66.获取所述高频声波探测数据中的第二预设低频范围的声波数据，并通过该第二预设低频范围的声波数据对所述第一速度模型进行全波形反演，基于该反演结果更新所述第一速度模型，提高所述第二预设低频范围的声波数据的频率范围，并通过提高后的所述第二预设低频范围的声波数据重新对更新后的所述初始模型进行全波形反演，直到提高后的所述第二预设低频范围的声波数据与所述高频声波探测数据相同，结束全波形反演。
67.具体实施时，第二预设低频范围可以根据需要进行设置，在此不做限定，其他具体步骤与上述对应的基于低频声波探测数据对所述初始模型进行全波形反演的内容重复，在此不再赘述。
68.在一些实施例中，所述预设包络目标函数为：
[0069][0070]
其中，e(xs,xr,t)表示模拟的声波信号信息的包络，。e0(xs,xr,t)表示实际检测的声波信号信息的包络。
[0071]
在一些实施例中，所述预设互相关目标函数为：
[0072][0073]
其中，其中，u(xs,xr,t)表示模拟的声波信号信息，u0(xs，xr,t)表示实际检测的声波信号信息。
[0074]
需要说明的是，在具体实施时，模拟的声波信号信息，可以是初始速度模型、第一预估速度模型、第一速度模型、第二预估速度模型中的任意一个模型中的模拟信号信息。检测的声波信号信息可以是低频声波探测数据或高频声波探测数据中的信号信息。可选的，模拟的声波信号信息和检测的声波信号信息都包括：钻孔中声波的发射位置xs，钻孔中声波的接受位置xr，以及声波在这个过程中的传播时间。
[0075]
需要说明的是，本领域技术人员也可以根据需要选择其他的预设目标函数，在此不做限定。
[0076]
s104，基于所述第二速度模型对所述钻孔周围地质进行探测。
[0077]
具体实施时，在得到第二速度模型后，就可以根据该第二速度模型对所述钻孔周围地质进行探测。
[0078]
参考图2，为本公开实施例的一种钻孔周围地质的速度模型的可视化效果的示意图，其中，a、b、c、d分别为四个速度模型的示意图，每个速度模型的可视化效果的示意图中，最左边的黑色的竖直直线表示钻孔，从上到下逐渐变深的灰色部分表示钻孔周围地质。地质的性质具体用声波在其中的传播速度来表示，颜色越深表示传播速度越快，具体数值可以对比最右侧的声波速度对照结果，v表示声波的速度，单位为米每秒(m/s)。x表示距离钻孔的水平距离，单位为米(m)，z表示钻孔的深度，单位为米(m)。图2中，d一般表示初始速度
模型，a、b、c、一般表示假定的反演目标速度模型，在实测数据的反演过程中目标模型是未知的。可以看出，尽管初始模型可以根据钻孔光学信息进行沿钻孔深度方向一维的线性估计，但初始速度模型d与反演目标模型仍然有明显的不同，因此直接用初始速度模型d进行高频声波的反演，往往会陷入局部最优解等问题，无法保证反演的稳定性和准确性。
[0079]
本公开提供的一种钻孔周围地质的光声融合多尺度探测方法，先获取所述钻孔的深度信息与方向信息，并根据该深度信息与方向信息生成钻孔的轨迹数据；获取所述钻孔周围地质的光学图像信息，并根据所述光学图像信息与所述轨迹数据生成所述钻孔周围地质的初始速度模型；获取所述钻孔周围地质的低频声波探测数据和高频声波探测数据，根据所述低频声波探测数据和所述高频声波探测数据对所述初始模型进行全波形反演得到钻孔周围地质的第二速度模型；最后，根据所述第二速度模型对所述钻孔周围地质进行探测，从而对钻孔周围一定范围内的地质发育情况，进行多尺度精细化成像，进而为工程设计和施工准确的提供场地的不良地质发育信息。同时，采用本公开实施例提供的技术方案，相比于传统的地表物探勘察方法，钻孔内的探测更加直接接近勘察目标，孔中的环境相对单纯，浅地表的干扰较少。在钻探不可或缺的背景下，有效的扩大了单个钻孔的作用，可以利用单一钻孔对钻孔周围半径15米范围内的地质条件进行成像。进一步，采用本公开实施例提供的技术方案，相比于单一的光学成像和声波成像而言，可以有效的利用光学成像和钻孔轨迹测量的结果为声波探测数据的反演提供更好的初始模拟，可以有效的规避反演的局部最优解问题，提高了声波反演的精度和可靠性。可以实现钻孔壁，钻孔外近距离，钻孔外远距离的多尺度不同分辨率的成像。此外，采用本公开实施例提供的技术方案，相比于单一频率的钻孔声波探测而言，低频声波探测数据的反演可以为高频声波探测数据的反演提供更好的初始模型，同时高频声波探测数据可以为低频声波探测数据的反演提供更好的孔旁近距离精细化初始模型，这种频率-空间上的迭代可以为钻孔声波数据的反演提供更好的精度和可靠性。
[0080]
需要说明的是，本公开实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本公开实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。
[0081]
需要说明的是，上述对本公开的一些实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于上述实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
[0082]
基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本公开还提供了一种钻孔周围地质的光声融合多尺度探测装置。
[0083]
参考图3，所述探测装置，包括：控制器和钻孔探头2，所述钻孔探头2包括多个声波接收换能器2.4，且所述声波接收换能器2.4沿所述钻孔探头2的轴向依次排列；
[0084]
所述控制器被配置为：
[0085]
获取所述钻孔的深度信息与方向信息，并基于所述深度信息与方向信息生成所述钻孔的轨迹数据；
[0086]
获取所述钻孔周围地质的光学图像信息，并基于所述光学图像信息与所述轨迹数据生成所述钻孔周围地质的初始速度模型；
[0087]
获取所述钻孔周围地质的低频声波探测数据和高频声波探测数据，基于所述低频声波探测数据和所述高频声波探测数据对所述初始模型进行全波形反演得到钻孔周围地质的第二速度模型；
[0088]
基于所述第二速度模型对所述钻孔周围地质进行探测。
[0089]
参考图4，钻孔探头2包括多个声波接收换能器2.4，这些多声波接收换能器沿所述钻孔探头2的轴向依次排列，通过阵列式的接收保证了观测系统射线的密集覆盖，保证了全波形反演的稳定性。可选的，声波接收换能2.4与高频声波发射换能器2.3以及低频声波发射换能器2.2的距离尽可能的短，从而通过短距离的收发保证了近端的接收换能器接收到的信号接近激发的子波，有利于反演过程中的子波估计。为了进一步缩短声波接收换能2.4与高频声波发射换能器2.3以及低频声波发射换能器2.2的距离，可以将三维电子罗盘2.7设置在低频声波发射换能器2.2的下方，或者设置在声波接收换能2.4的上方。
[0090]
需要说明的是，采用本公开实施例提供的技术方案，相比于传统阵列式声波测井技术而言，采用了多频激发-短收发距离的多点阵列式接收的形式，在保证了多道集数据采集的前提下，短收发距离保证了更好的子波估计效果，这对于高精度全波形反演提供了必要的有利条件。此外，相比于传统的钻孔多频声波测试，采用了阵列式的接收方法，阵列式的接收大大提高了全波形精细化反演的可行性，传统钻孔多频声波测试只能进行简单的信号处理，但单发单收的数据采集形式采用全波形反演通常是不稳定的。
[0091]
在一些实施例中，参考图3和图4，所述探测装置还包括现场主机1，深度计数器3、第一通讯电缆4和第二通讯电缆5。可选的，现场主机1中设置有控制器，现场主机1通过第一通讯电缆4经过深度计数器3和线架7与钻孔探头2相连，深度计数器3通过第二通讯电缆5与现场主机1相连。三角架6用于支撑深度计数器3和第一通讯电缆4和第二通讯电缆5。所述的钻孔探头2还包括单片机、三维电子罗盘2.7、高清数字摄像头2.1、阻声器2.6、光源2.5、高频声波发射换能器2.3、低频声波发射换能器2.2和钻孔探头网口。深度计数器3对第一通讯电缆4的收放线长度进行记录，并与钻孔探头2内的三维电子罗盘2.7配合生成钻孔轨迹。钻孔探头2内的钻孔探头网口与通讯电缆4相连，并负责探测数据和现场主机指令的传输。钻孔探头内的单片机分别与三维电子罗盘2.7、高清数字摄像头2.1、光源2.5、钻孔探头网口互通。单片机分别控制高频声波发射换能器2.3和低频声波发射换能器2.2激发、并对声波阵列接收传感器2.4接收到的信号进行预处理。钻孔探头2用于对钻孔10周围的不良地质体溶洞8和岩石裂隙9进行光-声融合的探测。
[0092]
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本公开时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
[0093]
上述实施例的装置用于实现前述任一实施例中相应的钻孔周围地质的光声融合多尺度探测方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
[0094]
基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本公开还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上任意一实施例所述的钻孔周围地质的光声融合多尺度探测方法。
[0095]
图5示出了本实施例所提供的一种更为具体的电子设备硬件结构示意图，该设备
可以包括：处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040和总线1050。其中处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040通过总线1050实现彼此之间在设备内部的通信连接。
[0096]
处理器1010可以采用通用的cpu(central processing unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本说明书实施例所提供的技术方案。
[0097]
存储器1020可以采用rom(read only memory，只读存储器)、ram(random access memory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器1020可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器1020中，并由处理器1010来调用执行。
[0098]
输入/输出接口1030用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入输出/模块可以作为组件配置在设备中(图中未示出)，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。
[0099]
通信接口1040用于连接通信模块(图中未示出)，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如usb、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、wifi、蓝牙等)实现通信。
[0100]
总线1050包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040)之间传输信息。
[0101]
需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040以及总线1050，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。
[0102]
上述实施例的电子设备用于实现前述任一实施例中相应的钻孔周围地质的光声融合多尺度探测方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
[0103]
基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本公开还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如上任一实施例所述的钻孔周围地质的光声融合多尺度探测方法。
[0104]
本实施例的计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。
[0105]
上述实施例的存储介质存储的计算机指令用于使所述计算机执行如上任一实施例所述的钻孔周围地质的光声融合多尺度探测方法，并且具有相应的方法实施例的有益效
果，在此不再赘述。
[0106]
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本公开实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
[0107]
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本公开实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(ic)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本公开实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本公开实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本公开的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本公开实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
[0108]
尽管已经结合了本公开的具体实施例对本公开进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态ram(dram))可以使用所讨论的实施例。
[0109]
本公开实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本公开实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。