探地雷达极化探测时域有限差分法模拟效果分析

采用不同天线极化方式进行探地雷达探测时得到的雷达图像是不同的,研究不同属性的目标体在不同极化方式下的雷达信号响应特征,可以指导工作人员在实际应用中对异常的解释。根据天线与测线的分布方向可分为xx,xy,yx,yy四种天线极化方式。本文基于电磁波的极化理论和天线的极化方式,利用时域有限差分法进行正演模拟,分析不同属性不同延伸方向目标体不同极化方式的探测效果。通过模拟分析,无论何种类型的目标体,采用xx和yy天线极化方式比用xy和yx方式得到的雷达信号强度大;对于不同延伸方向的目标体,xx极化方式的信号呈现一定的规律性。已知地下目标体走向和属性时,可采用适当的极化方式和测线来测量;当地下目标体未知时,可根据不同极化测量得到的信号特征来分析地下异常体的属性和走向。     

基于探地雷达技术的植物根系探测应用研究

探地雷达作为一种无损的电磁波探测方法,在生物学植物根系体探测利用方面具备可行性,利用探地雷达对植物根系体进行综合探测,研究植物根系体的展布规律及范围。首先通过对植物根系体本身的电导率与周围土壤的电导率之间存在的差异性进行研究分析,对探地雷达技术在植物根系体探测异常识别电导率变化特征方面进行分析;其次通过探地雷达技术在实际野外环境中对三种不同树种植物根系体进行探测,研究不同树种类型的植物根系体与周围土壤之间电导率异常变化及电磁波谱的变化;最后结合实际工程项目探测成果对植物根系体进行形态延展影响范围、根径大小的探测计算,总结探地雷达在植物根系体探测和保护方面的可适用性。     

探地雷达探测地下管道的理论与技术问题研究

在现代城市和工矿企业密集、复杂以及非金属地下管网探测中,高分辨率的探地雷达技术受到人们的高度重视．作者在对探地雷达方法原理作简要介绍的基础上,重点论述了探地雷达探测地下管道等管状目标体的反射规律与解释方法;概括了提高探地雷达分辨率的技术措施;介绍了资料处理中的时间增益和空间滤波技术,并给出几个有代表性的应用实例．     

探地雷达探测地下管道的理论与技术问题研究

在现代城市和工矿企业密集、复杂以及非金属地下管网探测中 ,高分辨率的探地雷达技术受到人们的高度重视 .作者在对探地雷达方法原理作简要介绍的基础上 ,重点论述了探地雷达探测地下管道等管状目标体的反射规律与解释方法 ;概括了提高探地雷达分辨率的技术措施 ;介绍了资料处理中的时间增益和空间滤波技术 ,并给出几个有代表性的应用实例     

探地雷达三维物理模型试验及信号处理

为了研究探地雷达对三维物理模型的探测数据的信号处理问题,本文首先通过三维物理模型试验模拟隧道衬砌空洞病害;其次采用探地雷达对模型进行探测;最后使用RADAN7软件和MATLAB软件编辑小波软阈值滤波程序对探测数据进行对比处理。通过RADAN7及小波分析阈值滤波对探地雷达探测数据进行分析比较发现:小波变换去噪相对彻底,有用信号保留相对完整,图像更加清晰,目标体空洞的特征得到了显著的加强;小波变换能够很好地表现信号非平稳性,如边缘、尖峰和断点等。因此小波分析阈值滤波对于探地雷达的信号的滤波效果更加有效,能够为实际工程提供有效的解释依据。     

前视探地雷达波速估计及合成孔径成像研究

前视探地雷达的成像处理和地下电磁波的速度估计是前视探地雷达应用中两个重要研究课题。该文利用非平稳滤波矩阵将雷达接收数据经频率域非平稳卷积滤波,实现了目标图像的重建;通过波速扫描和合成孔径成像处理,利用目标图像聚焦的锋利性测度-图像灰度方差估计地下电磁波的速度。对仿真数据和实测数据进行处理,证明了所提方法的有效性。     

基于频率分集探地雷达的介质参数估计方法

针对地下目标体周围介质参数估计问题,提出一种基于图像熵的介质参数估计方法。首先推导了介质条件下频率分集阵列探地雷达的点扩展函数,分析了点扩展函数与后向投影成像算法之间的联系,然后将频率分集探地雷达与超宽带探地雷达成像结果做了对比分析。对于同一块包含目标的待成像区域而言,介质参数对电磁波的传播速度有较大的影响,当采用不同的介质参数分别对该区域进行成像时,得到的成像结果亦不相同。对不同参数下的成像结果进行图像熵的计算,成像结果的图像熵值越小,则在使用该参数时成像的聚焦度越好,所对应的介质参数越接近其真实值。实验结果表明：在介质的电导率不为零时,频率分集探地雷达较超宽带探地雷达在目标定位成像方面具有更好的效果,且当目标为细长目标体时,所提出的参数估计方法能够对目标体周围介质参数进行有效估计。     

富水裂隙岩体探地雷达信号特性模拟研究

针对探地雷达信号在富水裂隙岩体中的图像与频谱特征,开展了非频散介质与频散介质条件下时域有限差分正演模拟,模拟结果体现了频散介质条件下电磁波在岩体与裂隙水之间的高衰减率、相位差、震荡反射、有限的探测深度以及频散等特性。利用基于连续小波变换的小波尺度谱,把模拟信号同时在时域和频域内分解,显示了频散介质中低频信号产生过程。信号中低频成分逐渐增多,并且表现为从稳定到不稳定状态。与实测富水裂隙砂岩区的探地雷达信号分析对比,解释了探地雷达在富水裂隙岩体中信号特性。     

RIS-K2探地雷达在地下管线竣工测量中的应用

本文首先介绍探地雷达(GPR)方法原理、常见介质的电磁学特征,地下管线的探地雷达异常特征;其次简述了RIS-K2雷达的特点和参数选择、探测方法;最后对近间距平行管线、金属和非金属(给水砼、给水PVC、煤气PE等)管线雷达探测的各种典型图像进行了说明。     

地下金属供水管与电力电信线缆的探地雷达图像特征分析

通过广东深圳、东莞等地实测的探地雷达资料,对金属供水管和电力、电信线缆的雷达图像特征进行研究和分析,结果表明：金属供水管的探地雷达图像特征是开口向下的抛物线形状,有明显的一次雷达反射波,无明显的多次反射波,抛物线同相轴顶部对应的是金属供水管的管顶;电力电信线缆的探地雷达图像特征则是明显的极短抛物线形,顶部较窄且下面有较多的多次反射波组,整体呈明显的条带状反射波组特征。实践表明,探地雷达方法能够高效、快捷地探测地下金属供水管和电信、电力线缆,能较精确的区分这两种管线、确定地下管线的水平位置和上顶埋深。     

井中雷达应用进展

钻孔雷达技术是一种井中地球物理方法,它向地层发射高频电磁波,利用电磁波在地层中的传播特性来获取地层信息,从而解释地下构造,它具有较高的分辨率和较大的探测范围.钻孔地质雷达主要有两种工作模式,一种是单孔反射模式,另一种是跨孔层析成像模式,其他模式本文只是做了简要的介绍,两种模式的资料解释方法不同.本文详细讨论了钻孔雷达的应用进展以及国内外技术的现状,钻孔雷达由最初的核废料处理到现在广泛用于工程领域,说明其有很好的应用前景.     

基于GprMax的隧道衬砌地质雷达检测正演模拟与实测数据分析

利用时间域有限差分（FDTD）软件GprMax,根据初衬中钢拱架和钢筋的电磁参数,建立不同模型,模拟地质雷达对隧道衬砌的检测过程。由于隧道衬砌、围岩、钢筋等各种工程介质的介电常数存在不同的差异,使得不同目标在雷达图像上显示出不同特性的波形特征。结果表明：钢拱架雷达图像明显,反射回波显著,波形特征为分散的月牙形强反射信号,无明显多次反射波;钢筋的波形为向上凸起的弧形,且交织在一起。将这一结果与实例探测结果进行对比。对比实际探测结果表明：二衬内有钢筋分布的情况下,不可能在二衬之后准确检测出初衬内的钢拱架的数量及分布情况,所以初衬检测与二衬检测应分开进行;利用软件GprMax模拟地质雷达在初衬中的检测是准确可行的,能够清晰地反映隧道衬砌中钢拱架和钢筋的成像特征,效果较好,可为工程实践判别提供依据。     

瞬变电磁探水雷达研究

隧道掌子面探水问题,是交通隧道、采矿业、地下空间开发行业一直未解决的难题。由于不同地质环境各种蓄水构造的复杂性,使得以地球物理方法为主的地质预报技术面临着挑战。地震反射法对构造敏感,电法对水敏感,但常规电法由于装置问题很难在隧道掌子面施展。地质雷达由于高频微波段穿透能力的局限性,使得在隧道掌子面探测深度有限。瞬变电磁法利用不接地回线,以其自身的方法优势已广泛应用于隧道掌子面的地质预报中。首次利用浅层瞬变电磁法原理、定源回线装置、全期视电阻率计算、雷达波谱图像处理等技术,研制了相应瞬变电磁探水雷达,并在隧道掌子面、地面岩溶探查方面进行工程应用,验证了浅层瞬变电磁法在地下水探查中的应用效果。     

探地雷达资料的确定性反褶积处理研究

分辨率是利用探地雷达资料识别浅层地质特征的关键要素。然而,由于子波带宽的限制及子波鸣振而引起子波之间的相互干涉、因而会导致所采集到的雷达记录变得模糊,限制了雷达记录的分辨率。利用反褶积方法可以压制子波的干扰,改善分辨率,本文讨论的是确定性反褶积的方法,在野外空旷地带,将探地雷达的发射天线和接收天线正对,采集两天线间的空气直达波作为雷达的确定性子波。对一个实测探地雷达剖面进行了处理,初步结果表明,该处理方法对雷达剖面资料的分辨率有较好的改善。     

地质B超中聚束波的振幅与频率特征研究

地质B超是基于医学上的B超思想,采用相控超声激发方式,使用多个波源,通过相控,使波在地下探测点聚焦,以增强能量,并采用连续扫描的观测方式成像.本文根据这种思想,分析了聚焦波的振幅特性和频率特性,由理论分析可知,聚束波相当于一个线性系统,具有低通滤波效应,当单波相位差较小时,聚束波能量显著增强,高频成分损失不大.     

基于二维滤波的探地雷达数据去噪研究

探地雷达是近几年迅速发展起来的一种高分辨率、无损的地球物理探测技术，通过天线向地下发射高频电磁脉冲波，根据介质的电性差异探测地下结构．由于雷达波在地下的传播过程十分复杂，各种噪声和杂波干扰非常严重．在详细研究了二维滤波原理基础上，根据雷达数据中有效波和干扰波的视速度差异，利用频率-波数域二维滤波技术，采用在时间域和频率域两种实现方式去除噪声，对实际的雷达数据进行处理，结果表明频率-波数域二维滤波能有效地去除干扰，效果明显．     

综合地球物理方法在剑岭地区地面塌陷勘查中的应用

地面塌陷作为一种常见的地质灾害,给人民的生命和财产带来不可挽回的损失。广州市花都区赤坭镇剑岭村2006年8月发生部分地面塌陷、出现房屋裂缝,地球物理工作者接到任务后,及时赶赴现场,根据当时地面塌陷和开裂民房分布特征,进行构造地质、工程地质、水文地质调查和地质灾害勘查研究。采用高密度电法、探地雷达和瞬态瑞雷面波等综合物探方法,快速查明现有塌陷区的发展趋势和影响范围,居民区潜伏岩溶洞隙及其伴生土洞的分布情况、发育程度和发育规律。划分出危险地段,为地面塌陷地质灾害的防治提供技术支持,为政府抢险救灾、安置村民提供科学依据。