地質(zhì)雷達二維正演數(shù)值模擬方法研究.pdf

1、地質(zhì)雷達(GroundPenetratingRadar，簡稱GPR)是用高頻脈沖電磁波探測地下介質(zhì)分布的一種地球物理勘探方法，具有輕便、無損和高分辨率的特點，在工程物探中的應(yīng)用范圍越來越廣。然而由于地下介質(zhì)的復(fù)雜多變性，地質(zhì)雷達圖像的識別成為影響地質(zhì)雷達工作效果的關(guān)鍵因素。對地質(zhì)雷達成像的模擬，有助于加深對地下介質(zhì)物理特性的認識，客觀上提高了對地質(zhì)雷達圖像的識別能力，同時也有助于實際工作中對雷達工作參數(shù)的設(shè)定。
　　 本文首先對

2、地質(zhì)雷達的原理與FDTD的發(fā)展現(xiàn)狀進行了概括總結(jié)，在此基礎(chǔ)上從時域有限差分法(FDTD)的原理、算法特點著手，著重探討了時域有限差分法的算法的特點：把連續(xù)的微分轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散的差分，并在變量空間建立起Yee氏網(wǎng)格，從Maxwell方程的兩個旋度方程出發(fā)，推導(dǎo)出二維只含有電場分量Ez的空間TM波的時域有限差分方程，從而將Maxwell方程組簡化為二維拉普拉斯方程。在邊界問題上采用二階Mur邊界條件加在有限的網(wǎng)格空間來模擬電磁波在無限的空間中的

3、傳播問題，吸收效果良好，解決了在網(wǎng)格空間截斷邊界處的強反射問題。在實際模擬過程方面，首先介紹了地質(zhì)雷達正演模擬的計算流程，以便于用計算機語言實現(xiàn)它，用MATLAB7.1語言編寫了地質(zhì)雷達正演數(shù)值模擬程序，可以很好的模擬各種規(guī)則地電模型，通過對地下目標體檢測中常見的幾種典型地電模型的正演模擬，包括基巖界面簡單化的水平層狀介質(zhì)、管線簡單化的圓形方形目標體。最終模擬的電磁波傳播過程直觀，雷達接收到的反射波分析與模型基本吻合，驗證了此算法的可行