探地雷达在探测玉树走滑断裂带活动性中的初步应用

探地雷达具有快速、检测范围广、探测深度深、分辨率高及对地表环境无破坏等特点,在活动断层探测应用中具有很大的优势。在简要介绍玉树走滑断裂带活动性的基础上,选择高分辨率的探地雷达对隆宝、昔日达和盘琼沟处断裂带附近的活动断层进行探测。采用时间域有限差分法建立活动断层的数值模型对其雷达波响应特征进行模拟,分析断层在探地雷达剖面上的反射波特征。根据断层的反射波特征解译探地雷达图像,判断断层的位置、走向及空间展布。结合探槽开挖对比,探地雷达图像的解译结果与探槽开挖后的断裂带剖面展示的断层活动性质基本一致。根据隆宝、昔日达和盘琼沟处的探地雷达图像与探槽剖面上断层反射波特征的对比研究,解译了玉树地震震中位置探地雷达剖面上的断层展布。研究表明,探地雷达是一种快速探测活动断层的有效方法,尤其是在地表破裂不明显的区域,不仅可以准确地判断断层的位置、走向及空间展布,还可以将断裂带附近地下岩层的层位信息及探槽断面之外的地表下图像清晰地呈现出来,为以后运用探地雷达探测活动断层提供参考。     

基于Curvelet变换的隧道裂隙水GPR数据处理研究

应用地质雷达探测隧道内部裂隙水的分布状况时,受隧道钢筋网的影响以及噪声干扰,导致探测信号中弱有效信号难以识别。Curvelet变换可以对二维信号从频率、角度和空间位置实现有效反射波和干扰波的分离及降噪处理,应用Curvelet变换对含钢筋网干扰的裂隙水模型的探地雷达模拟数据进行波场分离和降噪处理,在压制直达波、去除钢筋层反射信号及多次反射的基础上,可以有效地提取出含裂隙水所引起的反射波信号。将该方法应用到汝郴高速某隧道实测探地雷达数据中,较好地去除了钢筋层反射信号的影响,准确地判断出了裂隙水的空间分布位置,证明了所提出方法的有效性。     

应用探地雷达探测活动断层

在浅覆盖区采用探地雷达探测地震活动断层。通过实验确定出最佳的采集参数和数据处理流程,在雷达剖面上,能够清晰地显示出断层上部的形态特征、上断点埋深和岩土分层。结合钻孔资料,利用雷达剖面上对第四系覆盖的分层结果和上断点所在的层位可以分析和评价断层的活动性。     

形状约束的Snake算法在探地雷达图像目标自动提取中的应用

对探地雷达图像进行处理，提取目标的精确轮廓，从而正确估计出地下管线的管径、埋深等参数是自动定位的关键技术。考虑到地下管线的回波形状是已知的，理论上为双曲线，作者采用加入形状约束的改进Snake算法（Active Contour Model)对探地雷达图像进行目标提取，并对其在实用中不稳定的特点，做了进一步改进。对于Snake算法的初始包络自动提取，作者在文中也提出了一种新的方法。实验结果表明本方法迅速可靠，已应用于实际的探地雷达中。     

探地雷达探测地下管线技术与应用实例

根据探地雷达的探测原理及技术参数影响因素，提出了工作频率的选择方法。以广州和商丘两地的两个探测实例，介绍了如何根据管径、埋深确定天线频率、天线距、采样点距、时窗等探地雷达技术参数；并选择已知埋深的管线，对波速进行实地测定，以便在探地雷达剖面上对目标体的埋深作出精确解释。     

蒙特卡洛方法在地质雷达探测地下管道中的应用

地质雷达是一种探测金属和非金属管道的有效方法,传统方法是利用经验电磁波速度计算管道埋深,存在较大误差,且往往无法估算管径或算法繁琐。蒙特卡洛方法是一种随机模拟的地球物理反演手段,从雷达图像中读取一系列反射回波穿行时间和雷达相对于管顶的位置数据,给定合理的电磁波速度、管道埋深和管径3个参数的范围,可以有效地拟合得到速度、埋深和管径。该方法在南京地铁盾构某区段,用来拟合估算地下输油管、自来水管和污水管的埋深及管径,取得了与实际情况较为一致的结果,拟合的电磁波速度符合地下介质情况。     

探地雷达测量近地表含水量的研究

为充分验证探地雷达方法用于测量近地表含水量的有效性和可靠程度,基于探地雷达的反射波法,根据介电常数、电磁波传播速度和含水量三者之间的关系,着重分析了探地雷达反射波法用于测量含水量的相关理论和特点,设计了适用于高频雷达信号的速度分析算法,建立了用于分析该问题的局部含水层模型。利用FDTD方法模拟分析了不同测量方式下,局部含水层的探地雷达响应,借助速度分析理论及Topp公式,反演得到了研究区域的含水量。     

用分解曲线法解二度水平圆柱体及球体磁异常反问题

本文利用二度水平圆柱体，球体主剖面上两个磁异常零值点坐标与它们之间距离间的关系，导出求取磁性体中心在地表的投影点即坐标原点位置的公式，将分解曲线法用于求这两种磁性体的中心埋深及半径，从而完善了规则磁性体磁异常反演中这一简便有效的方法。     

探地雷达剖面的相干加强处理

简述了用相干分析法对探地雷达反射剖面进行处理的方法原理,并结合雷达剖面的特征编制了雷达记录道相干加强处理的实用程序。对实测雷达剖面进行处理的结果表明:雷达记录道相干加强处理能有效改善来自同一界面的雷达反射波同相轴的连续性,有利于反射界面的追踪,同时不会引起同相轴的形态发生畸变。     

基于EMD分解的探地雷达信号瞬时频率分析

介绍了Hilbert-Huang变换中经验模式分解(EMD)的基本原理;讨论了实际探地雷达信号处理中EMD分解的终止条件;给出了利用内蕴模式函数(IMF)计算信号瞬时频率的计算公式。实际探地雷达剖面的HHT(Hilbert-Huang Transform)分析表明,由IMF得到的瞬时频率剖面对埋地目标的识别能力明显优于直接由探地雷达信号得到的瞬时频率剖面,并讨论了IMF的多分辨率特性。      

基于MED的探地雷达信号处理研究

   文中运用改进的最小熵反褶积（MED） 理论,采用MATLAB编写程序,实现了改进的MED计算机自动处理功能。将 其应用到在建中的某地铁4号线某区间的探地雷达资料处理中,较准确地确定了岩溶的位置和尺寸。将处理结果与钻孔岩 芯资料进行比照,发现雷达探测结果与钻探结果具有较好的一致性,表明MED方法能在雷达剖面上有效显示溶洞位置,该 项研究成果对类似工程具有重要借鉴意义。     

基于主成份分析的探地雷达信号去噪研究

探地雷达是估计地下介质分布的重要浅层地球物理方法,实际记录中包含噪声是不可避免。为了提高探地雷达(GPR)勘探资料解释的准确性和可靠性,这里利用主成份分析(PCA)理论进行了强噪声背景下的探地雷达信号去噪研究。阐述PCA的基本理论,着重讨论了PCA去噪算法的实现步骤。在时间域和频率域应用PCA去噪算法,对含噪声的合成雷达剖面分别进行去噪分析,采用L曲线法确定最佳参数K,达到最佳信噪分离效果,在时域和频域中使用最佳K值进行去噪,可以提高探地雷达数据的信噪比。以GPR实测数据为例,将PCA算法应用于探地雷达剖面数据去噪,可以在保持有用信号不丢失,幅值不失真的基础上,使噪声得到了较好地抑制,有助于突出探地雷达剖面中异常体特征,达到了提高资料解释准确性和可靠性的目的。     

基于背景矩阵减法的探地雷达杂波信号抑制方法研究

探地雷达是探测浅层地下目标并对其空间分布进行成像的重要地球物理方法之一,但在实测雷达剖面中,目标反射信号不可避免地会受到直达波和地面反射波等杂波信号的干扰。为了提高探地雷达数据解译的可靠性和准确性,需要对杂波进行抑制或去除。提出一种背景矩阵减法来抑制杂波信号,并通过两组仿真数据和两组实测数据示例与减平均道法、奇异分解法对杂波抑制效果进行对比分析,结果表明背景矩阵减法的效果明显优于减平均道法和奇异分解法,可以在保证有效信号不丢失,幅值和相位不失真的基础上,使杂波得到较好地抑制,有助于识别探地雷达剖面中目标信号的特征,提高数据解译准确性和可靠性。     

探地雷达波波动方程研究及其正演模拟

探地雷达广泛应用于地下水勘探，工程地质调查、城区地面土木工程、考古探测以及矿产资源开发等。本文着重讨论探地雷达在地下传播时的各种动力学特性（振幅，速度等），从本质上说明探地雷达波波动方程与地震波波动方程的一致性，从而为借用地震处理中的所有处理方法（迭加，偏移等）奠定理论基础，为探地雷达的成果解释提供新的途径。最后，以探地雷达波满足的波动方程为基础，正演模拟了探地雷达波在地下二维介质中的传播。实例表明：正演结果所得到的二维剖面与实际模型吻合，证实了探地雷达波波动方程的正确性。     

基于地震属性体的三维探地雷达快速解译技术

利用三维地震数据属性提取与分析的方法,对三维探地雷达数据进行属性分析、快速解译。研究表明,空洞、脱空、疏松体、富水体等城市病害体在三维探地雷达数据体的水平切片及垂直剖面上均存在明显的差异。以厦门市环岛路地下管线探测为例,进行三维探地雷达数据属性分析,通过对比,发现管线在振幅体、方差体、构造体等属性切片上都存在明显异常,其中方差体切片对管线的反映更为清晰,表明在以管线为目标的探测中三维探地雷达三维数据体的方差属性更为敏感。     

全极化探地雷达地下管道分类识别技术

常规探地雷达大多数是单极化雷达,单极化雷达只能获得单极化数据,对复杂环境中管道准确快速地识别比较困难。为了解决此问题,本文采用了全极化探地雷达识别管道的方法,提取了单一管道目标、多个管道目标中任何一个管道目标和受其他目标影响的管道目标的极化属性。结果表明,全极化探地雷达技术对处于极化属性受到影响环境下的管道目标均能较好地识别。因此,全极化探地雷达能够获得更加全面的目标体极化信息,有效地解决了复杂环境中管道准确快速识别比较困难的问题。     

基于希尔伯特-黄变换的低频探地雷达弱信号处理技术及其在天然气水合物勘探中的应用

低频探地雷达采集时间窗口大,深部信号受到地层衰减和频散的影响十分明显,真实反射信号往往伴随大量噪声,因此低频探地雷达信号可以视为典型的非稳态信号。引入对于非稳态信号处理效果非常好的Hilbert-Huang变换方法,在其基础上研究低频探地雷达深部微弱回波信号精细处理方法,能有效地滤除信号中的突变部分和噪声,从而实现对深层微弱信号的检测和提取。利用该方法对冻土带天然气水合物进行勘探,可以提取低频探地雷达信号在冻土底界及其下的天然气水合物储层的有效反射信号,取得了良好的效果。     

复杂条件下的地下管线探测模拟

近间距、非金属地下管线的探测是当今管线探测的两大难题,再加上复杂的层状介质及干扰因素的影响,使得管线探测的难度增加,雷达剖面上目标体异常的判断比较困难。为了定位目标管线,提高解释的精度,针对两大探测难题及干扰因素,运用探地雷达模拟软件Gpr Max,结合Matlab语言建立复杂层状条件下的管线模型进行模拟研究。模拟结果表明:250 MHz天线频率下埋深1 m的管线横向分辨率为50 cm,金属管线和非金属管线的雷达反射波图像不同,可根据非金属管线的雷达剖面图像判断出管线充填物质和管径大小。模拟结果对实际复杂地下管线探测可起到指导作用。     

探地雷达(GPR)在海南岛东北部海岸带调查中的应用 *

对海南岛东北部海岸带调查采用了探地雷达(GPR)研究海岸带沙体的结构、展布和沉积序列,取得了很好的效果。文章通过和有限的露头资料对比以及对反射波形态、结构的研究,确定了海滩脊、海岸沙丘的反射特征以及潜水面的位置。雷达图像显示五龙港古海滩脊由亚水平、不连续、高振幅和透镜状反射波组成;木兰头海岸沙丘已受到人类活动的扰动,短的、陡倾斜反射可能代表未受扰动的海岸风成沙的前积层。研究表明探地雷达是一种可靠、快速和经济的地球物理方法,在砂砾质海岸可产生高质量、高分辨率和连续的反射剖面,值得加以推广。     

探地雷达波的相位参数及其应用

从探地雷达的实测波形出发,利用雷达反射波的特性并通过Ｈｉｌｂｅｒｔ变换导出计算相位的公式。在此基础上,借助球面波的表达式分析雷达波相位参数在均匀介质与非均匀介质听变化特征,并利用地基土层地质界面识别与地下土洞判识的实测了来进一步说明打位参数法的优点。