地質(zhì)雷達(dá)二維正演數(shù)值模擬方法研究.pdf

1、地質(zhì)雷達(dá)(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(diǎn)，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(dá)圖像的識別成為影響地質(zhì)雷達(dá)工作效果的關(guān)鍵因素。對地質(zhì)雷達(dá)成像的模擬，有助于加深對地下介質(zhì)物理特性的認(rèn)識，客觀上提高了對地質(zhì)雷達(dá)圖像的識別能力，同時(shí)也有助于實(shí)際工作中對雷達(dá)工作參數(shù)的設(shè)定。
　　 本文首先對

2、地質(zhì)雷達(dá)的原理與FDTD的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了概括總結(jié)，在此基礎(chǔ)上從時(shí)域有限差分法(FDTD)的原理、算法特點(diǎn)著手，著重探討了時(shí)域有限差分法的算法的特點(diǎn)：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(gè)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(shí)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?cái)噙吔缣幍膹?qiáng)反射問題。在實(shí)際模擬過程方面，首先介紹了地質(zhì)雷達(dá)正演模擬的計(jì)算流程，以便于用計(jì)算機(jī)語言實(shí)現(xiàn)它，用MATLAB7.1語言編寫了地質(zhì)雷達(dá)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(biāo)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(biāo)體。最終模擬的電磁波傳播過程直觀，雷達(dá)接收到的反射波分析與模型基本吻合，驗(yàn)證了此算法的可行