Hilbert谱分析在探地雷达薄层识别中的应用

针对实际勘探中的需要,本文对薄层的电磁波反射特性进行了深入研究.薄层在反射电磁波时,会对入射电磁波进行滤波作用.薄层的类型和厚度会影响其滤波特性,利用此特点,本文将Hilbert谱分析方法引入到薄层识别中.该方法能将探地雷达对递变型薄层的垂直分辨率提升至λ/8.本文利用该方法对实测探地雷达资料进行了层位识别研究,该方法能很好地提高探地雷达的层位识别能力.     

基于改进双边滤波的GPR图像强振幅噪声压制算法

目前探地雷达数据处理更多地是直接引入其他领域的图像和信号处理方法,如中值滤波、小波变换和剪切变换等去噪方法．存在效率低、图像边缘保持差、噪声处理不彻底等缺点,且滤波效果取决于噪声的类型．为此,提出了一种结合探地雷达倾角信息和相关性信息的改进双边滤波算法．首先,分别基于梯度平方的结构张量算法和相似系数分析方法提取了探地雷达局部倾角信息和相关性信息;然后利用所提取的角度信息构建高斯角度相似权值函数,并将该函数代替双边滤波算法中的高斯空间权值函数,增强噪声压制的方向性;将双边滤波算法中的高斯像素相似度权值函数中心点代替为邻域内的中值,提高雷达图像中的奇异点噪声压制能力;最后在权值函数中结合相关系数信息,进一步压制强振幅噪声．数值模拟和实际数据分析结果表明,本文改进算法能够有效压制随机噪声和强振幅噪声,增强振幅的连续性．     

基于RFD-U-Net的探地雷达缺失数据重构

在探地雷达勘探中,由于受到采样点数与测量速度不匹配、地表不均匀或仪器内外部干扰等因素的影响,容易造成信息不完整,甚至缺失．如何有效重构缺失信号是提高原始GPR数据精度和进行后续高分辨率成像的关键环节．本文提出了一种残差特征提取网络（RFD-U-Net）来针对性处理数据缺失这一问题．其中,RFD采用信息蒸馏网络的方法对缺失数据进行重构,首先使用多个特征提取连接来进行特征学习,然后在残差单元上增加跳跃映射,补充卷积过程中损失的特征信息,最后与轻量网络U-Net相结合,极大程度地缩减了网络冗杂．合成测试数据的对比结果及UQI和SNR两种评价指标的量化分析结果可知,RFD-U-Net获得了最优的重构效果和最佳的计算数值,验证了本文所提方法重构缺失GPR剖面的准确度和优越性．将RFD-U-Net应用于实测数据中,能够较好地重构缺失数据,在细节上突出了有效信号的连续性,并采用自动聚焦技术这一评价指标进行佐证,证明了该方法的实用性．     

探地雷达测定土壤含水量的研究进展

结合国内外关于探地雷达测定土壤含水量的最新研究成果,阐述了探地雷达测定土壤含水量的基本原理和计算方法,总结和评价了土壤含水量与土壤介电常数的不同计算模型,针对在实际应用中存在的不足,提出了相关改进措施,并展望发展方向.     

路用探地雷达的应用技术研究进展

有效、无损、快捷、简便是公路检测技术发展的方向，当前国内外先进的浅层勘探技术——路用探地雷达检测，以其无损、快捷以及浅层高分辨率的优势被迅速应用于公路检测。本文对近年来路用探地雷达技术的发展及应用情况进行了介绍，详细分析了探地雷达的工作原理、系统组成结构。就探地雷达在公路建设、维护过程中的应用情况进行了系统总结。     

探地雷达衰减补偿逆时偏移成像方法

探地雷达信号在地下介质中传播时易受到电导率所产生的衰减影响,从而使得传统偏移成像结果在高衰减区域变得模糊.本文提出了衰减补偿的逆时偏移方法来消除电导率的影响.该方法基于麦克斯韦方程组实现电磁波的正演模拟和逆时传播.通过改变衰减项的正负号,保证了逆时传播的时间对称性,从而能够重构出原始波场,实现衰减补偿.数值实验比较了传统逆时偏移方法和衰减补偿逆时偏移方法在存在高导异常区域情况下的成像效果,结果证明了衰减补偿逆时偏移方法能够很好地恢复由电导率造成的信号衰减,从而提高探地雷达剖面的分辨率.     

探地雷达在基坑岩溶勘查中的应用

在山东省的中部地区,城市建筑物大都经过岩溶十分发育的灰岩区。因此,建筑物施工中会遇到很多的溶洞、溶蚀带等各种不良地质现象,为保证施工安全,减少地质灾害损失,必须在工程施工前开展岩溶灾害等探测工作。探地雷达具有分辨率高、定位准确、快速经济、灵活方便、剖面直观、实时图像显示、无损探测等优点,已在岩土工程勘察等方面取得了较好的效果【1-3】,笔者结合济南市章丘项目实例,探讨探地雷达在灰岩岩溶、溶洞中的相关应用。     

探地雷达及EH4对钼矿采空区的综合探测

采空区严重威胁着地面建筑物和矿山的安全,对采空区探测方法的研究有着重大的现实意义.本文探讨了探地雷达及EH-4电导率成像法对某露天钼矿采空区探测的方法技术及其应用效果.探地雷达对浅层地段不仅有很高的探测精度和高分辨率,能达到对浅部采空区的精确定位.EH-4电导率成像系统的探测深度大,通过电阻率断面图的局部异常体,可以直观的来判断采空区的位置从而查明深部采空区,结合二者对采空区进行综合探测.     

野外自然条件下探地雷达识别植物根系的有效性研究

植物根系研究对于理解全球气候变化下的碳储存与碳分配等问题具有重要意义.而探地雷达可以在不破坏土壤环境的情况下获取根系信息,但其探测效果会受到土壤环境、根的大小及其空间分布等因素的影响.因此,探地雷达在野外自然条件下对根系的识别率和识别精度仍需进一步分析验证.本文基于对内蒙古灌丛化草地小叶锦鸡儿灌木根系的探测实验,设计雷...     

一种基于神经网络的探地雷达信号解释研究

运用人工神经网络理论和方法,建立了用于隧道衬砌厚度探地雷达探测信号解释的BP神经网络模型,对某公路隧道衬砌检测厚度进行了分析应用,并与钻孔取芯结果进行比较,实践证明,该方法可提高探地雷达信号解释精度和工作效率．     

基于对称结构特征的探地雷达图像模板匹配算法

稳定不变的地下特征使得探地雷达在自动驾驶定位领域展现了巨大的应用前景,基于探地雷达定位性能和探地雷达图像匹配效果呈正相关,而稳定的特征提取算法优势是影响探地雷达图像匹配的重要因素.然而,探地雷达图像的物理分辨率较低,容易受到杂波和噪声的干扰,设计一个稳健的特征提取算法应用于探地雷达图像处理仍然是一项具有挑战性的任务.现有的方法多是基于梯度和滤波器特征等低层次视觉特征为基础设计的方法.低层次特征的不稳定使得现有方法对于弱回波图像的特征难以检测.基于上述问题,该文将相位对称性引入探地雷达图像处理当中,并提出了一种基于图像对称结构的特征提取算法,同时定义了新的相似性度量.首先,基于探地雷达图像中含有丰富的地质分层特征和对称双曲线特征,相位对称性在探地雷达图像中具有稳健的特征维持能力.其次,通过计算相位对称性特征的方向信息构建矢量对称性特征,最后结合图像处理中的直方图统计思想设计出具备稳定形状描述能力的特征提取算法(Histogram of Oriented Vector Phase Symmetry, HOVPS).通过在实测数据上比较相关算法和近年所提出最新算法相比,所提算法在特征分辨率较...     

基于双二次插值的探地雷达有限元数值模拟

从探地雷达(GPR)满足的波动方程出发,详细介绍了二维GPR模型单元剖分、二次插值、数值积分和有限元刚度矩阵总体合成的GPR有限元求解过程.为解决数值模拟时截断边界处的超强反射,采用Clay Bout透射边界条件对雷达波进行衰减,进而压制了来自截断边界处的反射波.在满足时间步长与空间网格差分稳定性前提下,采用中心差分法对GPR有限元方程进行离散,并用不完全LU分解预处理的BICGSTAB算法求解系数方程组,然后编制了基于双二次插值的GPR有限元正演模拟matlab程序.运用该程序分别对矩形和"V"字形两个典型地电模型进行正演计算,得到了正演剖面图,将该正演剖面图与基于线性插值的FEM算法的正演剖面图做了对比分析.结果表明基于双二次插值FEM算法相比基于双线性插值FEM算法异常响应更明显,具有更高的模拟精度,更有利于指导雷达剖面的数据解译.     

基于探地雷达波速层析的金属矿区勘探仿真

探地雷达技术在金属矿区得到广泛应用.由于金属矿区地质构造复杂,使用于探测层状介质的反射波探地雷达勘探方法在金属矿探查中受到限制.为提高接收信号能量强度以提高探测结果分辨率,实现探测复杂地质构造及隐伏岩体,将层析成像方法用于探地雷达对金属矿区的勘查中.建立了典型的金属矿区速度模型,并选取了代表性的切片,采用LSQR算法反演计算.仿真结果误差都在1‰的数量级,证明了雷达层析成像技术应用于金属矿区勘察的有效性.     

多次覆盖技术在探地雷达勘探中的应用

多次覆盖技术作为一种增强信号、压制干扰的方法,广泛用于地震勘探工作中,可以大大提高有用信号的信噪比。本文作者把多次覆盖技术引入探地雷达测量工作中,通过与剖面法作对比试验来论证多次覆盖技术在探地雷达勘探中应用的可行性及优缺点。作者根据试验资料总结探地雷达工作中雷达波传播规律、工作参数、资料处理方法,对丰富探地雷达勘探技术作了一次有益的尝试。     

探地雷达不同参数对数据采集和处理的影响

探地雷达探测技术的关键环节是数据采集,而决定数据质量的是参数选择,本文从理论与实例两方面来探讨不同地质雷达参数对数据质量的影响,总结了在实际应用中的几点经验,可作为以后工作的借鉴与参考.     

探地雷达在工程勘察中的应用实例

通过列举四个探测实例(钢筋探测、防空洞探测、孤石探测和溶洞探测),简要介绍了探地雷达在工程勘察中的应用及效果。     

RIS-K2型探地雷达在广州市管线普查中的应用

探地雷达作为一种新的探测方法,在城市管线探测过程中得到了越来越广泛的应用。本文结合RIS-K2型探地雷达在广州市管线普查中的实际应用,阐明了探地雷达的工作原理和方法,并得到了一些有意义的结论。     

基于探地雷达粉煤灰充填复垦土壤含水率反演

为探究通过电磁波属性信息反演复垦土壤含水率的可行性,本文以安徽省淮南市平圩复垦农田土壤为研究对象,使用探地雷达(GPR)系统采集电磁波数据,运用FIR(Finite Impulse Response)滤波、Hilbert变换等信号处理方法,揭示雷达电磁波与含水率的响应机制.结果 表明:探地雷达电磁波振幅属性与含水率之间存在明显响应特征,相比较之,指数回归所构建的振幅包络平均值(Average Envelope Amplitude,AEA)模型对土灰混合体含水率的预测效果最好,决定系数R2达到0.83,均方根误差RMSE为1.48％;而对覆土土壤而言,采用多项式回归所构建的AEA模型对含水率的预测效果更好,R2达到0.9,RMSE为0.83％;AEA法在耕层厚度范围内电磁波振幅属性与含水率响应程度强烈,在此范围外随土层厚度的增加响应程度愈低.表明基于GPR的粉煤灰充填复垦土壤耕层含水率反演方法可行,研究成果可为探地雷达在土地复垦质量评价方面提供技术支撑.