新型-探地雷达数据采集以及解释

1、新型-探地雷达数据采集以及 解释探地雷达数据采集以及解释山东大学岩土中心第1章.探地雷达简介1. 1工作基本原理探地雷达(Ground Penetrating Radar ,简称 GPR)是利用频率介于106109Hz的无线电波来 确定地下介质的一种地球物理探测仪器。随着微 电子技术和信号处理技术的不断发展，探地雷达 技术被广泛应用于工程地质勘察、建筑结构调 查、公路工程质量检测、地下管线探测等众多领 域。探地雷达的基本原理如图1所示。发射天线将高频短脉冲电磁波定向送入地下，电磁波在传 播过程中遇到存在电性差异的地层或目标体就 会发生反射和透射，接收天线收到反射波信号并 将其数字化，然后由电脑

2、以反射波波形的形式记 录下来。对所采集的数据进行相应的处理后，可 根据反射波的旅行时间、幅度和波形，判断地下 目标体的空间位置、结构及其分布。探地雷达是 在对反射波形特性分析的基础上来判断地下目 标体的，所以其探测效果主要取决于地下目标体 与周围介质的电性差异、电磁波的衰减程度、目 标体的埋深以及外部干扰的强弱等。 其中，目标 体与介质间的电性差异越大，二者的界面就越清 晰，表现在雷达剖面图上就是同相轴不连续。可 以说，目标体与周围介质之间的电性差异是探地 雷达探测的基本条件。I 1 11图1探地雷达基本原理1. 2电磁波传播特征探地雷达的电磁脉冲在介质中的传播速度为：cv其中c为电磁波在空气

3、中的传播速度，为介质的介电常数，常见介质的介电常数如表 1所示。材质相对介电常数材质相对介电常数粉质粘土6水81干砂35灰岩48湿砂2030花岗岩47金属300砂岩6PVC塑料3.3页岩515混凝土6.4淤泥530空气1海水80粘土540表1各种常见介质的介电常数电磁波脉冲在地质界面上的反射系数为：k 1 2二根据电磁脉冲的传播规律，在地质界面上如果反 射系数为负，则相位与发射脉冲相反，若反射系 数为正，则相位与反射脉冲一致。如图2和图3, 可以清除看到反射波相位的变化规律。天线入射波*占至黑色)工加 冷,肉礼打，加.内峥 七=0皿仃=0* hnl “kIE.司工用尊 也0：哂1咤，2。 Am

4、m y 皿 产产 rOOtJ*=4)jOrit=v+ U 0, J/ *= *=1*iW 犯与Q1L双典走时G1Q图1.18合成雷达圮录武佳为 P(St m) #lni/a) i(iu)L 18为计算例子.如第一层面的双程走时为 50ns,在此之前所记录的 是沿地表两侧到达的波， 在此之后记录到层面的反 射脉冲，由于该层面的反 射系数为负值，相似反转 了180、又如第三层面的 双程走时为98H3,由于反 射系数为正，相位和发射 脉冲一致。右侧标出了界 面深度。3雷达的分辨率对于地质雷达的探测方式.它的分辨率也是一 个必须了解的内容.地质雷达的分辨率包括垂直 分辨率和水平分辨率。地质雷达的垂直分

5、辨率主 要由地质雷达的波长的二分之一决定。 从波的传 播规律可知，识别目标体的尺度一般需大于1 /2波长，假设垂育最小可分辨的层的厚度为 Dm。 则它的计算式为：Dm = O.5A = C/2/J7其中，c为电磁波在真空中的传播速度。可见频 率越高，介质的介电常数越大，Dm越小.即垂 直可分辨层的厚度越薄，垂直分辨率越高。地质雷达的水平分辨率是指地质雷达在水平 方向上所能分辨的最小异常体的尺寸的能力。通 常用Fresenel来表示，当反射面的埋深为H,发 射，接受天线的间距远小于 H时，T我产g矛）2Rf就是水平分辨率的最小尺度。从计算公式可 以看出.当目标体埋深越大，雷达波频率越低， 波长越

6、长，则Rf越大，水平分辨率越低.反之， 水平分辨率越高。第2章.雷达数据的采集雷达数据采集的步骤如下：.仪器安装调试；.现场地质以及其它情况记录；.布置测线；.参数设置；.参数现场校核，如不合格，重新调试参数；.数据采集。下面将各步骤的注意事项说明。1仪器安装调试必须在断电的状态下进行安装和拆卸；如果现场空气比较潮湿或者有水，注意防潮防 水，以免短路导致损坏电路；2. 2现场地质记录记录现场的地质条件，以免现场的干扰在雷达记 录中造成假象，扰乱最终的解释。3布置测线如果已知探测对象的大体走向，尽量使测线与其 走向正交；4参数设置参数设置是关系到采集数据质量的关键工作，各 项参数如下：Colle

7、ct菜阐（如图4）:汪丁田增益: 地质雷达发射的电磁波在介质中传播 过程中，在电性（介电常数）分界面上会发生发 射，有一部分电磁波继续向下传播， 传播过程中 电磁波能量会被介质吸收。随着深度的增加，电 磁波能量减弱，信号幅度相应地减小，不利于信 号识别和辨认。为了能更好地识别信号特征，采 用增益（gain）函数来提高信号的幅度，使得信 号的细微变化更容易显示和识别。增益菜单有两 个选项：手动/自动Manual/Auto ,增益 点数 Points,GP1、GP2、GP3GP5。在采集主机的 屏幕的右半部分有一个示波器窗口， 除了显示波 形之外，还有一条红色的曲线，该曲线就是增益 曲线，曲线的转

8、折点点就是增益控制点。适当的 增益函数会提高信号的可视性，但是增益过大会 出现削波现象，应该避免削波现象。ej雷达剖面的最顶端并不是第一个反射面（比如在地面探测时，剖面的顶端并不是地 面），这主要是因为：第一，系统延时，即主机 给出发射指令到天线开始发射的延迟时间，第 二，直达波，即有发射天线直接到接受天线的电 磁波。为了更加精确的定位，应该去除这两方面 的干扰。但是由于确定零线较为困难。 可以在探 测时在地面放置一根电缆与测线正交， 天线经过 电缆时在剖面上会记录下电缆的位置， 通过识别 电缆就可以确定零线的位置了。COLLECT DP RADAR口 400 MHZ |诙捧天嫌类型，一般主机

9、台自助识别天线类型并自动选择T RATE |天羲的发射率上诿值越大，采集速度越快WDE Distance柔集模式，分对距寓涮量轮模式.点测模式以裂时间连续模匕9 - SCAN口 SAMPLESGPS None 关于阴s的选项一般不选512 来集祥点数,它决定了垂直分瓣率的大小， 一般为512或者1口24FORMAT (bits) 16 |数据存储格式，一般为第僮RANGE (nS) 60 |时窗范围决定了采集深度的大小D DIEL 10,001介电锄是进行时深转到的关犍翎rate loo |扫描率，即每秒钟采集的扫描数o SCN/UNIT 18.00 1每单位水平距需的扫描数3.GAIN |增

10、益菜生(洋见国) AVTO |博益模式选择，分为自动增益和手动增益 POINTS j |增益的控制点效0 gpi( dB) -10 I第一个增益点的增益分贝数口 GP2 (dB 15 I第二个增益点的增益分贝数D GP3 10.0C Q QP PROCESSLP_IIR 0HP二工工R 0LP二FHR 0 口 HP二EHR 0 STACKING 0BGR_RMVL 0口&gcT OFF i曷动增益控图5 Playbacck 菜单的注解Output 菜单（见图 6）该菜单的主要功能就是设置数据的显示参数和 数据的导出。B Cf SYSTEM产统叁蛾- UNITS i能位设置DEPTH foot

11、I深度单位选撵DISTANCE fc0tl距离单位选择一 口 VSCALE depth愉雅嘉髓魁昌日CF SETUP |憬置RECALL I 调用参数I口 save |保存参数曰Or1 PATH |存储路役NEW |新建路留-OF1 BACKLIGHT I屏幕背景灯光设置LEVEL4 |亮度水平设置B LET DATE/TIME | 日期设置DATE口 TIME0，BATTERY | 电池STATUS |电量状态s & LANGUAGE I语言ENGLISH I英语模式B GF VERSION I 隧SHOW I 37 System菜单的注解5参数现场调试调试技巧：如果出现削波（振幅过大）或者

12、振幅过小的现 象，需要调节增益设置；如果出现雪花现象（特别是深部），需要增加 叠加次数；如果存在已知深度的目标体并且该目标体可 以在雷达剖面上识别的话，可以通过该目标体 的深度来反算波速，进而求出介电常数。这样 求出来的介电常数比较接近真实值。如果没有 已知深度的目标体，可以打钻确定一个目标 体，然后量测其深度，用同样的方法来反算介 电常数。6数据采集注意事项:天线拖动过程中要匀速，并且不要发生跳动现 象，跳动现象会造成非常大的干扰。打标记要及时，尽量不要重复。隧道拱顶或者拱腰部位探测时，可以使用台车 （由装载机拖动台车），汽车架子和装载机架 子，如图8。其中台车最安全，汽车架子最不 平稳。台

13、车（由装载机拖动）汽车架子装载机架子8各种架子第3章数据分析数据分析和数据处理的目的就是压制干扰，突出有效信号，提高信噪比，这是进行成果解释的前提，只有进行仔细的处理,才能获得良好的效果。图9为数搪触期的流程图，其中数才能细讲解。据分析和数据处理霞型行多次调试对比， 达到较好的处理效於将对各个步骤进行详皮贝啃希尔在增益处理IIR滤波图9雷达数据分析和处理流程1绘制测线布置图和尺寸调整1. 1绘制测线布置图内业工作的第一步就是将现场的测线布置 草图绘制成正式文档。由于现场雷达数据文件是 以编号命名的，所以每条测线所对应的文件编号 需要记录在文档中，以防混乱。如下图10,就是雷达探测桥洞的测线布置

14、图，可见在图中标注 了测线的方向以及测线所对应的文件编号， 应该 尽量多的将现场信息反映在布置图上， 有助于在解释过程中识别干扰，必要时可以做文字说明1觥122jffiTfU%HWV-B图10雷达测线布置图1. 2雷达数据剖面的尺寸调整由于在数据采集过程中存在以下的情况：采用时间连续采集模式的时候天线走速不均匀，导致标记（等距离标记）之间的道数不一 样，甚至差别非常大；地表起伏比较大，容易在雷达剖上造成假象；由于直达波的存在，使得剖面的最顶部并不是 地面的反映，使得深度产生误差。针对以上的情况，需要进行尺寸调整，各功能模 块如下：水平尺距离正常化距离正常化，该项功能允许你在标记（必须是等 距标

15、记）之间建立等长尺寸，也就是要求在标记 之间每单位距离上的尺寸等同，或道数一样。在没有测量轮的情况下以连续模式采集数时，天 线移动速度难以保持恒速，这样就需要利用距离 正常化的功能。联合标记或者距离标记（注：关 于Mark数据库的性质与使用见软件说明书的的 第二章）设定后，该项功能就会通过增或删的方 式来修正每个标记之间的道数，当然同时也修正 了采集速度（天线运行速度）。卷个标记之间的距旬单位长度 之间的道数 1早付F停 为米）Apply to U ser Maiksu_. _ -应用到用户粽记 F唾一：CancelHelp参数输入框注意：在运行该功能之前，必须确保标记信息是正确 的（无重复标

16、记，无丢失标记，首尾标记都存在, 所有的用户标记都已经转化为距离标记或联合 标记）。Scans/un%unit/mark都必须在头文件中设置好，以便运行该功能。unit/mark是根据测量时的设定来设置的。Scans/unit需要用鼠标来清点每个标记之间 的道数（注意：因为在雷达剖面中显示的是已经 做了叠加处理的数据，若每个标志之间的道数为 3,而叠加次数为16,则实际每个标志之间的道 数为二者的乘积48,切记！ ！）该功能运行之后，原数据中在第一个标志之前 的部分已经被cut off 了。水平尺寸缩放时 可以通过水平尺寸缩放中的叠加， 去除，添加功能来修改雷达数据参数设置对话框注意每次只能这

17、三项功能中的一个。叠加(stacking ):使用该功能可以对数据进行 简单的滑动平均处理。该功能就是将所指定的几 道平均叠加之后输出一道数据。去除(skipping ):选定此项，你可以将指定的 道去除，比如，你输入参数1,就会每隔一道去 除一道数据(因此，数据被压缩到原来的二分之一)添加(stretching ):选择此项，将拓展水平尺 寸。该功能将计算出每相邻两道的平均值(或指 定道数)，然后将平均道添加到已有数据中。拼接文件有时因为场地条件所限，我们不得不分部采集数 据，在后处理中为了将各部分数据连接在一起， 就要使用该功能了。选择 File Append File.选择所要连接的各个

18、文件。点击Done,完成连接，重新命名加以保存。表面位置调整（非常重要）由于系统延时和直达波存在，使得整个剖面的最 顶部并不是地面的位置。确定地面的位置，对于 精确的深度定位来说非常关键，但是如何确定， 目前还没有定论，下面列举三个常用的方法。根据RADA阶绍，百分之九十的情况下把直达 波的第一个正峰位置作为地面。根据华东院资料，将直达波的第二个波瓣作为 地面，如下图根据经验，可以在探测时在起始部位放置一根 电缆，在后处理时在剖面上识别出该电缆，这 样就可以确定地面位置了。下面以一个探测剖面为例说明一下这三种方法 的用法与区别（如图11）:图11零线的确定如图11,其第一个正峰位置是10.34

19、ns,第二个 峰值是14ns,而电缆位置是16.34ns ,可见三者 最大相差6ns,按照介电常数为8计算，深度偏 差了 30cm,对于超前预报来说该误差可以允许。 而对于衬砌检测来说偏差较大，需要综合三种方 法来分析。表面正常化在测线布置时会遇到地表起伏较大的情况,台匕目匕这就需要修正地表起伏对数据剖面的影响，进而 可以使水平或接近水平状的反射体的反应更接 近实际。通过输入标记的z值就可以实现该功O2数据分析傅立叶谱分析数据处理是进行数据解释的基础，目前比较常用的处理方法有一维滤波，二维滤波，以及反 滤波，这几种方法都是以傅立叶谱分析为基础的，傅立叶谱分析是将雷达数据由时间域转化为频率域，表

20、现的是各种谐波频率的振幅分布，如图12。图12振幅频谱图关于不同探测介质的振幅频谱特征，一下有几个结论(摘自杨峰资料)：(1)水对高频电磁波具有很强的吸收作用，这与水离子导电是密切相关的，离子导电增加 了介质的电导，而电磁波传播与电导和频率之间呈指数衰减关系。(2)花岗岩不但对高频成份具有一定吸收，而且形成的振幅谱比较单一。(3)在干燥的不均匀介质中，形成的振幅谱不但主频特征不明显，而且在天线的高端会形 成一定的杂波信号。这可能是由于高频电磁波在不均匀介质内形成多次干涉造成的。干涉现象 势必加宽信号的频带特征。具体的谱图如图13。水背景雷达频谱特征空气背景雷达频谱特征花岗岩背景雷达频谱特征干燥

21、碎石背景雷达频谱特征图13 不同介质的频谱图希尔伯特变换由于大地介质的不均匀性，地质雷达发射的 高频脉冲电磁波在地下传播过程中将发生强烈 的衰减、反射、折射、绕射和散射，这些反射波、 折射波、绕射波和散射波相互叠加在一起，为数 据处理带来了巨大的困难；同时，为了得到更多 的反射波特征，地质雷达通常利用宽频带进行记 录，因此不可避免地记录下各种干扰噪声。如果 噪声频率带与反射波频率带重叠或接近，利用傅 立叶谱分析技术对这样的信号进行分析，有时难 以取得理想的效果，严重影响了图像解释的可信 度和精度，进而影响了地质雷达的探测效果。而 希尔伯特变换可以较好的解决这个问题，希尔伯 特变换就是将记录道的

22、信息直接在时间域上转 化为瞬时振幅，瞬时相位，瞬时频率的技术。复信号的瞬时振幅、瞬时相位、瞬时频率这3种瞬时信息，一般是指一个特定的瞬间，而不 是一个时间段的平均。地质雷达信号记录道x(t) 的复信号分析与地质雷达信号的傅立叶谱分析 分别在时间域和频率域上对地质雷达信号的能 量、频率和相位等参数进行分析检测，它们在振 幅上无本质差别，而瞬时频率与傅立叶分析的频 率不同，前者是分析全部谐波叠加波形的视频 率，后者则是分析各谐波频率的振幅分布情况。 两者既有区别，又有一定的内在联系。复信号分 析技术与傅立叶谱分析技术的成果输出不同，它可以将地质雷达记录中的瞬时振幅、瞬时相位和 瞬时频率分离出来，得

23、到同一个剖面的 3个参数 图，因而其解释方法与傅立叶谱分析技术的解释 方法亦有所不同。瞬时振幅是反射强度的量度. 它正比于该时刻地质雷达信号总能量的平方根.利用这种特征便于确定特殊岩层的变化。 当地层 存在明显介质分层、滑裂带或地下水分界面时. 瞬时振幅会产生强烈变化，反映在瞬时振幅剖面 图中就是分界面位置出现明显振幅变化。 瞬时相 位是地质雷达剖面上同相轴连续性的量度。 无论 反射波的能量强弱，它的相位都能显示出来，即 使星弱振幅有效波在瞬时相位图上也能很好地显示出来。当电磁波在各向同性均匀介质中传播 时，其相位是连续的；当电磁波在有异常存在的 介质中传播时.其相位将在异常位置发生显著变 化

24、,在剖面图中明显不连续。因此利用瞬时相位 能够较好地对地下分层和地下异常进行辨别。当 瞬时相位图像剖面中出现相位不连续时、 就可以 判断该处存在分层或异常。瞬时频率是相位的时 间变化率.它反映了组成地层的岩性变化.有助 于识别地层.当电磁波通过不同介质界面时. 电 磁波频率将发生明显变化。这种变化可以在瞬时 频率图像剖面中较为清晰地显示出来，在地下介 质发生变化的时候,瞬时频率也会发生显著变 化，需要指出的是，在反射层处瞬时频率的大小 在数值上与反射波的主频对应的很好,所以可以 利用瞬时频率的大小和稳定情况来判断地下介 质的稳定性和岩件变化。对于同一探测对象，3种瞬时信息在同一位置发生明显变化

25、就可能反 映探测对象在该处的物性变化。因为在这 3个参 数中.瞬时相位谱的分辨率最高. 而瞬时频率谱 和瞬时振幅谱的变化也较为直观，所以通常根据 瞬时频率谱和瞬时振幅谱来确定地下异常或分 层的大概位置：然后利用瞬时相位谱精确确宗异常位置和分层轮廓线。有些时候，也可以直接利 用瞬时相位谱来确定地下异常的位置。具体的分析实例见第五章。第4章数据处理数据处理是进行数据解释的基础，在 RADAN 中数据处理的方法非常多，应该在数据分析的基 础上决定采取那些处理方法，采取怎样的处理步骤。针对不同的目标，有不同处理方法。目标方法去除水平噪音水平高通滤波 竖直高通滤波 空间滤波 背景去噪高频噪音（如：雪花）

26、竖直低通滤波水平低通滤波 空间滤波去除多次反射反褶积去除绕射并修正倾角较 大的层面偏移增加低振幅部分的可视 性运算功能显示增益和窗口增益观察细微的特征Hibert幅度转换 空间滤波生成更为清晰的数据四则运算功能Local peaks （局部极值提取）静态修正L各种处理方法的使用方法和注意事项在下面具 体讲述。1去除水平噪音所谓的水平干扰信号，就是指水平带状干 扰，通常具有低频特征，经常会干扰一些真实的 反映体，如下图：（a）水平干扰（b）频谱图（可以看出低频干扰较多）图1水平带状干扰及其对应的频谱图图2水平干扰（可以看出剖面主要被水平信号 覆盖）IIR水平高通滤波滤波器长度应该先设为数据剖面的

27、最大道数（应该为奇数），如果该数值超过 225,则应该 选择225。这样，在水平方向上长度等于或超过 该值的特征将被执行滤波，而长度低于该值的特 征受影响很小。注意：因为对于IIR水平高通滤波器，其长 度最大为255,所以长度超过该值的特征都将会 被执行滤波，这是不可避免的；因为直达波也是水平信号，为了不对直达波 产生影响，可以通过设置起始/终止样本点来圈 定滤波区域，避开直达波。FIR背景去噪滤波器长度应该先设为数据剖面的最大道数（应该为奇数），如果该数值超过1023,则应该 选择1023。这样，在水平方向上长度等于或超 过该值的特征将被执行滤波，而长度低于该值的 特征受影响很小。注意：因为

28、对于FIR背景去噪滤波器，其 长度最大为1023,所以长度超过该值的特征都 将会被执行滤波，这是不可避免的；因为直达波也是水平信号，为了不对直达波 产生影响，可以通过设置起始/终止样本点来圈 定滤波区域，避开直达波。垂直高通滤波一因为水平干扰信号往往具有低频干扰，所以 垂直高通滤波器可以进行相应的处理，具体滤波 器设计需根据频谱特征来确定。2去除高频干扰高频信号经常表现为雪花形状，对数据造成 了较大干扰。可以通过垂直低通滤波，水平低通 滤波，滑动平均滤波来进行处理。垂直低通滤波垂直低通滤波分为IIR和FIR形式，可以根 据频谱图来确定具体的滤波参数。IIR水平低通滤波和FIR水平叠加其原理是当

29、你输入一个非零值，由该值决定的 道数会相加平均并将平均值赋予中间道， 依次计 算。所以参数值应该为奇数，一般情况设为5就 可以很好的去除高频，平滑数据。3空间滤波时一FF 一 一IF经 二维滤以上就是F-K滤波的流程图，首先经过 快速傅立叶变换将时间域雷达数据转化为 二维谱图，经过对二维谱图的分析，选择合 适的参数进行快速傅立叶逆变换，得到处理 之后的时间域雷达数据剖面。空间快速傅立 叶变换滤波器,是一个二维的频率滤波器， 在时空二维域中进行滤波。经常被称作频率 一波数滤波，或f-k滤波（注：k就是波数 的意思）。这种方法可以产生一个二维矩阵， 代表了雷达波的相位和振幅。可以用此滤波 器进行二

30、维滤波以削减噪音干扰。对已经变化的数据矩阵进行傅立叶逆变换，此时的滤波器会滤掉一些噪音。在技 术上，通过逆变换，数据由频率域恢复到时 间域。相对于一维的垂直和水平滤波，F-K滤波的优点 有：可以对信号和噪音进行更好的区分。 信号和 噪音或许在一维处理中会有所重叠，使得分离它 们变得非常困难。但是二维滤波中的情况好的 多。该功能的对话框如下图：主要显示了二维谱 图，滤波器参数设置，以及谱图的显示控制参数。 其中谱图的竖轴代表了信号频率，横轴代表了波 数（即每单位长度上波周的数目）。2D FFT DIAGRAM镰波器参数设置=Recalc按钮会将文件转化为二维谱图。谱图的 显示参数可以控制谱图的显

31、示质量，一旦谱图形 成，可以用Gain, Zoom来增强显示效果，可以 使用Scans, Samples来选择显示范围（显示范 围也可以通过鼠标来控制）设置滤波器参数可以开始快速傅立叶逆变换。滤波器参数的意义和选择 Min Freq最小频率，Max Freq最高频率，这 两项控制着滤波器的竖向分量。- Alpha和Delta Alpha控制着水平分量,可以 通过图中的直线在调整。Alpha代表着滤波器的对称程度，当两条直线 关于中间直线对称时，Alpha的值接近于0, 当 Alpha很高时，意味着两条射线不对称。Delta Alpha代表着射线之间的夹角，与反射 体的线性尺寸相关。滤波器类型的

32、选择：该项决定了使用哪种空间快 速傅立叶逆变换，总共有五种：None: FFT文件不作任何修改被恢复，High-Cut Horizontal: 仅两射线之间的部分被 执行FFT逆变换。High-Cut Vertical: 仅两射线之外部分被执行FFT逆变换。High-Cut Vert Symm: 仅两射线之外部分被执行FFT逆变换（对称的）High-Cut Horz Symm: 仅两射线之间的部分被 执行FFT逆变换（对称的）注：当射线不对称时，使用对称滤波器形式可以 起到较好的作用。使用经验：|不对称的射线与对称的滤波器类型组合，往往 得到比较好的效果。射线对称时（即Alpha的值接近于0）

33、,水平和 竖直特征会被突出。不对称的射线（即Alpha的 值很高）突出倾斜的特征。对于High-Cut Horizontal 和 High-Cut Horz Symm来说，Delta Alph较小时且对称时，突 出的是水平信号，当Delta较大且对称时，则 可以包含各种信号。如下图。原始数据 Alpha较小 Alpha较大High-Cut Vertical 和 High-Cut Vert Symm 方 式，当Delta Alph较小且射线对称时，包含各种 信号，当Delta较大且对称时，突出竖直信号。 所以运用这个功能可以去除水平干扰。原始数据Alpha较小Alpha较大当射线不对称时，突出的

34、是倾斜信号，如下图, 可见High-Cut Horizontal倾斜信号不突出。High-CutVertical 模式High-Cut VertSymmHigh-CutHorizontal4. 4去除多次反射-反卷积当雷达信号在目标体（如一块金属物或 湿粘土层）和天线之间来回反射的时候，往 往会出现多次反射界面的现象。或者在两个 反射层面之间发生电磁波的振荡，出现多次 反射现象。这种现象会模糊浅部的（或者深 度较小的部分）真实信息。在实际探测中在 扫描地下水层，基岩或空洞的时候就会出现 多次重复的情况。反卷积就是为去除此类噪 声干扰而设计的滤波方法，还可以提高垂直 分辨率，分解间距较小的层。R

35、ADA仲的反卷积方法叫做预测反卷积, 这是一种将尖脉冲反卷积作为一种特例的 常见方法。该方法试图尽力在天线与地面耦 合的时候去逼近发射脉冲的形状。假设一个 特定长度的震源子波，也称作滤波器算子长 度，当震源子波由数据中被清除时，该滤波 器可以预测一定距离之外的数据形状，叫做 预测延迟。这就导致了反射子波被压制。像 天线重复反射等此类预测现象，将被移动到 比预测延迟更远的位置，可以有效的消除此 类现象。反卷积参数选择为了更好的运行反卷积滤波，像滤波算 子长度，预测延迟，预白噪声化，增益，起 始样本，终止样本等参数应该适当的选择。滤波算子长度：按照组成一个脉冲的样 本点数目，滤波器算子长度设定了滤

36、波器的 大小。较长的滤波算子长度可以对雷达波进 行较好的拟合，并且可以得到较好的结果， 但是耗时较长。滤波器算子长度应该满足一个完整的 雷达子波循环，这样将起到较好的作用。小 于该值的参数会导致不好的结果。如何确定滤波算子长度？首先找到反 射界面的第一个正反射，再找到第二个正反 射峰值，将两者的样本点数相减，而算子长 度值应该大于或等于该值。预测延迟：该值将被设定为理想的输出 脉冲长度（大约为雷达子波的半个循环）。 小于该值的参数会产生更多噪声。利用反卷积来去除重复反射时，延迟 值应该等于或小于重复之间的空间。参数值为5-1的预测延迟被用作拟合 尖脉冲反卷积，但是这将给数据带来更多噪 声干扰。

37、预白噪声化：通过加强白噪声（零延迟） 元件，预白噪声化可以调整相应的自相关函 数。从数学意义上来讲，预白噪声化可以是 滤波器稳定，并且可以是输出的数据光滑， 降低噪声干扰。0.11是普通值，而0.8是 一个较好的值。附加增益：附加增益是必要的，因为反 卷积会造成信号的衰减，尤其是在预测延迟 较短的情况下。35是普通值，尽量使用可 以是振幅恢复到原始数据水平的增益值。起始/终止样本点：为了对反卷积时间上 建立一个范围，起始和终止样本点应该设 置，以样本点编号来定义，该范围内反卷积滤波是可用的原始数据剖面经反卷积处理的剖面4. 5去除绕射绕射产生的原因有：雷达天线以宽束的模式发射能量，所以在（离

38、天线）几英尺远的目标体可以被探测到。 当天线 由远及近并经过有限尺寸的物体时，该物体在雷 达图像上表现为双曲线形态。急剧倾斜的地层表面也会导致雷达能量的绕射交角处也会产生双曲线绕射。常见绕射双曲线 绕射如下图：a为墙角绕射）b为桥墩顶部绕射管线绕射 图像绕射会模糊一些有用的信息，导致对地下目 标体的尺寸和形状作出错误的解译。 急剧倾斜层 在雷达剖面上的表面形状是一种假相，在很多情 况下需要进行修正。而偏移就是将倾斜层反应回 归到其真实位置，并削弱双曲线绕射的一种技 术。HyperbolicHyperbolic可希霍可希霍确定参数（可手-面匚口所在RADA即，进行偏移的流程如下图：二维变过大（即

39、呈ile偏移处理的流程图偏移参数选择在RADA即有偏移方法：可希霍夫偏移和双曲 线累加偏移。双曲线累加偏移要比可希霍夫偏移 速度快，但是精确度小。双曲线累加偏移：该方法是沿数据剖面上的双曲 线将其累加，然后将平均结果赋予双曲线的顶 部。可希霍夫偏移：该方法要比双曲线累加精确。同 样的，通过将数据剖面上的双曲线累加， 将平均 值赋予双曲线的顶点。然而，不同的是：基于数 据特征的入射角和距离，可希霍夫还对该平均值 应用了一个修正参数。还对累加过程应用了滤波 处理。该滤波处理通过加强高频成分和应用相位 校正来提高分辨率。通常来说，优先使用可希霍 夫偏移。注意：为了是偏移处理更加准确，建议在数据采集时 使用测量轮。两种方法皆要求双曲线的宽度以及相对速度被定义。在数据被执行偏移处理之前，在头文件中的下 列参数需要定义一个值：样本/道数时窗范围（纳秒）道数/米速度：即雷达脉冲在某处的传播速度。 相对速度 就是横轴上一个目标体的长度(in number of scans/meter) 与其在纵轴(时间轴)方向上的长度( number of samples/meter) 的比/Olt。你应该调整双曲线镜像的形状，以便与数据中的真实双