本发明涉及水文地质领域，具体是基于后验概率预测的水文地质电阻率统计分析方法及系统。
背景技术：
1、在修建公路和铁路隧道的过程中，往往会遇到突水、突泥、冒顶等不良水体病害问题，严重影响到了施工进度，甚至还会造成重大事故。对于不良水体进行超前预报就显得尤为重要。
2、在地下水资源勘探和评价中，电(磁)法是一种重要的地质勘探方法。通过对电阻率数据的分析，可以推断地下水的分布和流动情况。现有的电阻率数据分析方法主要基于数据统计和模型拟合，缺乏对电阻率数据的深层次分析。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供基于后验概率预测的水文地质电阻率统计分析方法，包括如下步骤：
2、步骤一，建立电阻率数据样本库，收集待探测隧道及同地区类似隧道工程已开挖段电法物探探测成果及开挖揭露水文地质资料，依据三大岩系进行分类，分别构建电阻率数据与地下水出水状态关系库；
3、步骤二，样本库数据统计分析：根据地下水出水状态对数据库中电阻率衰减系数进行分组，采用最大似然估计得到不同数据组电阻率衰减系数分布的参数，对每种出水状态下的电阻率衰减系数的分布进行拟合，得到样本数据分布规律；
4、步骤三，测试数据导入及预处理：固化数据为三维点云数据体，数据体包阔三维电阻率的空间坐标和数值信息，根据待探测方向不同步长分别计算电阻率衰减系数；
5、步骤四，构建映射模型：基于贝叶斯定理接收给定的衰减系数值，根据样本数据分布规律计算对应不同出水状态下的后验概率，将最高概率的状态作为预测结果，构建电阻率衰减系数与地下水状态的关系映射模型；
6、步骤五，依据电阻率衰减系数与地下水状态的关系映射模型输出地下水出水状态及对应的准确率；并将隧道开挖验证后的数据扩充到数据样本库中。
7、进一步的，所述的建立电阻率数据样本库，收集待探测隧道及同地区类似隧道工程已开挖段电法物探探测成果及开挖揭露水文地质资料，依据三大岩系进行分类，分别构建电阻率数据与地下水出水状态关系库，包括：
8、按地质三大岩系进行分类，分别构建用于沉积岩、火成岩、变质岩系的电阻率数据与地下水出水状态数据库；数据库包含岩性、背景电阻率值、异常电阻率值、电阻率衰减系数、地下水出水状态；其中地下水出水状态包含干燥、潮湿或点滴状出水、淋雨状或线流状出水、涌流状出水四类；背景电阻率为依据电法超前探测成果全区电阻率进行求取；异常电阻率为待探测区域局部电阻率特征值；根据背景电阻率和异常电阻率值得到电阻率衰减系数。
9、进一步的，所述的：根据地下水出水状态对数据库中电阻率衰减系数进行分组，采用最大似然估计得到不同数据组电阻率衰减系数分布的参数，对每种出水状态下的电阻率衰减系数的分布进行拟合，得到样本数据分布规律，包括：
10、按照四类地下水出水状态对样本库中电阻率衰减系数进行分组，分别计算每种出水状态下电阻率衰减系数的平均值和标准差；使用最大似然估计方法来估计电阻率衰减系数分布的参数：
11、设有n个独立同分布的样本，则似然函数为：
12、
13、取对数得到对数似然函数：
14、
15、其中lnl(θ∣x1,…,xn)为对数似然，为平均对数似然；最大似然为最大的对数平均似然，即：
16、
17、对数似然函数求导，对x1,x2,…,xn求偏导数：
18、
19、判断方程组是否有解，若有解，则其解即为所求的最大似然估计，若无解，最大似然估计常在θi的边界上到达；对每种出水状态下的电阻率衰减系数的分布进行拟合，得到各自数据分布规律。
20、进一步的，所述的固化数据为三维点云数据体，数据体包阔三维电阻率的空间坐标和数值信息，根据待探测方向不同步长分别计算电阻率衰减系数，包括：
21、入库数据为三维数据体，部分物探设备测试成果为不同剖面的二维地点断面，对二维数据转化为三维数据，数据体包含三维电阻率的空间坐标和数值信息：x坐标、y坐标、z坐标、电阻率值；
22、对电阻率负数值及畸变点进行异常数据去除，电阻率为非负参数，滤掉数据体中电阻率小于等于0的异常电阻率值，并去除数据体中电阻率畸变点。
23、数据筛选，x方向和z方向限制范围固化：x方向即隧道掌子面左右方向：默认两倍洞径范围内筛选；z方向即隧道掌子面上下方向：默认两倍洞径范围内筛选；y方向为待开挖方向：10～+∞。
24、异常电阻率值提取，依据固定步长，对待开挖方向对数据体进行分段，并计算各里程段的电阻率衰减系数：电阻率衰减系数＝待测里程段电阻率最小值/全区电阻率均值。
25、进一步的，所述的基于贝叶斯定理接收给定的衰减系数值，根据样本数据分布规律计算对应不同出水状态下的后验概率，包括：
26、根据贝叶斯定理：
27、
28、其中:p(出水状态∣衰减系数)是在给定观测数据电阻率衰减系数为某值的条件下，出水状态的条件概率，称为出水状态的后验概率；f(衰减系数∣出水状态)是在给定出水状态的条件下观测数据电阻率衰减系数的概率密度，称为似然度；p(出水状态)是出水状态的先验概率；f(衰减系数)是观测数据电阻率衰减系数的边缘概率密度函数，通过积分出水状态的先验概率和似然度来计算；
29、映射模型将最高概率的出水状态作为预测结果，构建电阻率衰减系数与地下水状态的关系映射模型。
30、进一步的，所述的将隧道开挖验证后的数据扩充到数据样本库中，包括：
31、依据待探测隧道及同地区类似隧道工程物探数据不断的积累及开挖验证，持续将开挖验证后的岩系、电阻率衰减系数、出水状态等信息添加到数据样本库中，扩充样本库的数据量及样本准确度，提升模块的判识准确率。
32、基于后验概率预测的水文地质电阻率统计分析系统，应用所述的基于后验概率预测的水文地质电阻率统计分析方法，包括数据采集模块、数据库模块、通信模块、预测模块和数据处理模块；
33、所述的据采集模块、数据库模块、通信模块、预测模块分别于所述的数据处理模块连接。
34、本发明的有益效果是：本发明提出了电阻率衰减系数概念，并通过构建衰减系数与地下水状态的关系模型，实现物探与水文地质信息映射关联。
35、本发明利用隧道电(磁)法类物探方法采集的电阻率数据，通过计算电阻率衰减系数，并与地下水状态进行关联分析，实现对超前探测成果数据的深层次解读，并实现对地下水的定性评价。
36、本发明基于已有水文地质及物探资料构建数据库，在提升既有资料利用率的同时，通过不断扩充样本数据，提高预测分析准确率。相比现有方法，本发明具有更强的数据分析能力和更高的分析准确率，为地下水资源评价提供了重要的技术支持。
1.基于后验概率预测的水文地质电阻率统计分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1的所述的基于后验概率预测的水文地质电阻率统计分析方法，其特征在于，所述的建立电阻率数据样本库，收集待探测隧道及同地区类似隧道工程已开挖段电法物探探测成果及开挖揭露水文地质资料，依据三大岩系进行分类，分别构建电阻率数据与地下水出水状态关系库，包括：
3.根据权利要求2所述的基于后验概率预测的水文地质电阻率统计分析方法，其特征在于，所述的：根据地下水出水状态对数据库中电阻率衰减系数进行分组，采用最大似然估计得到不同数据组电阻率衰减系数分布的参数，对每种出水状态下的电阻率衰减系数的分布进行拟合，得到样本数据分布规律，包括：
4.根据权利要求2所述的基于后验概率预测的水文地质电阻率统计分析方法，其特征在于，所述的固化数据为三维点云数据体，数据体包阔三维电阻率的空间坐标和数值信息，根据待探测方向不同步长分别计算电阻率衰减系数，包括：
5.根据权利要求4所述的基于后验概率预测的水文地质电阻率统计分析方法，其特征在于，所述的基于贝叶斯定理接收给定的衰减系数值，根据样本数据分布规律计算对应不同出水状态下的后验概率，包括：
6.根据权利要求5所述的基于后验概率预测的水文地质电阻率统计分析方法，其特征在于，所述的将隧道开挖验证后的数据扩充到数据样本库中，包括：
7.基于后验概率预测的水文地质电阻率统计分析系统，其特征在于，应用权利要求1-7任一所述的基于后验概率预测的水文地质电阻率统计分析方法，包括数据采集模块、数据库模块、通信模块、预测模块和数据处理模块；
