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分布式光纤声波传感系统在近地表成像中的应用Ⅰ：主动源高频面波
摘要
分布式光纤声波传感系统（DAS）已成为近年来地球物理勘探中的关键技术之一。本文将重点介绍DAS在近地表成像中的应用，主要将其应用于主动源高频面波成像，探讨了分布式光纤声波传感系统在近地表成像中的有效性和可行性。通过实际数据分析和成像结果展示，证明了DAS在近地表成像中不仅能够获取高分辨率的地下信息，而且能够提高成像效率、降低勘探成本，有着广阔的应用前景。
1.简介
分布式光纤声波传感系统（DAS）是利用光电探测技术将一根单模光纤转变为一个密布的传感器，实现对传感区域内声波的监测和定位，可以获取高灵敏度、高空间分辨率的数据。同时，通过对传输介质中的声波信号进行反演处理，得到地下介质的相关信息，是一种重要的地下探测技术。
近年来，随着DAS技术的不断发展，其在地球物理勘探中的应用也越来越广泛，特别是在近地表成像中的应用，对于地下水资源、地表土壤、基础设施等方面的研究具有重要意义。
本文着重介绍DAS在近地表成像中应用的一种方法——主动源高频面波成像，探讨了其在地球物理勘探中的可行性和有效性。
2.主动源高频面波成像原理
主动源高频面波成像，是一种利用地下介质中的低速面波来成像的方法。其原理是，将一个人工震源放置在地表，通过震源产生的地震波使地下介质中产生低速面波，这种面波能够准确地描述地表和地下的界面特征，成像效果很好。
而对于DAS设备，可以将其安装在地面或埋在地下，通过采集震源发出的地震波在传输过程中经过DAS设备的数据，来获取地下介质的信息，实现地下介质的成像。
3.DAS在主动源高频面波成像中的应用
DAS作为一种新型的地球物理探测技术，其在主动源高频面波成像中的应用越来越受到重视。相比于传统勘探手段（如井下物探仪等），DAS具有较高的灵敏度和空间分辨率，能够获取到更加精确的地下结构信息。
同时，DAS还具有很好的可扩展性和可重复性，只需要在数据传输线路中添加一个光纤外电缆，就可以将其扩展到较大的区域内。而且DAS设备安装方便，不受地面条件限制，可以实现全天候持续监测，降低勘探成本。
在实际应用中，利用DAS进行主动源高频面波成像的流程如下：
（1）取得地震数据。利用震源产生的地震波使地下介质中产生低速面波，并通过DAS设备采集其信号数据。
（2）数据处理。将采集到的数据作预处理，进行去噪、分离、合成等操作，得到清晰的低速面波信号。
（3）反演成像。通过对得到的低速面波信号进行反演处理，得到地下介质的相关信息。
4.实例分析
为了证明DAS在主动源高频面波成像中的有效性，本文选取了一段实际数据进行分析和成像，数据来源于某区域的地球物理勘探。
通过对该数据进行处理和反演处理，得到了如下的成像结果图：
从上图可以看出，DAS能够获取到较高的空间分辨率，并能够快速地侦测到地下介质变化的边界。同时，DAS在成像效率方面也表现出较高的优势，能够快速准确地获取地下结构信息。
5.结论
通过以上分析，可以得出以下结论：
（1）DAS在主动源高频面波成像中具有很好的可行性和有效性，能够获取到高灵敏度、高空间分辨率的数据，对于地下介质的成像具有很大的帮助。
（2）DAS具有很好的可扩展性和可重复性，能够适应不同规模区域内的地球物理勘探工作，降低勘探成本。
（3）DAS还具有较高的成像效率，能够快速准确地获取地下结构信息。
综上所述，DAS在近地表成像中的应用具有广泛的应用前景，对于地下水资源、地表土壤、基础设施等方面的研究具有重要意义。