探地雷达多尺度波形反演方法研究

发布时间：2025-04-01 03:15

　　探地雷达(GPR)因其操作方便、工作效率高、具有描绘复杂近地表结构能力等特点,而被诸多行业青睐并应用于环境,水文和工程地球物理中。常规的探地雷达成像主要依赖于对雷达信号进行常规的处理和偏移等,通过利用雷达反射波信息,获得能够反映出地下异常体和地层界面位置的雷达剖面图。随着经济社会的发展,探地雷达的应用范围越来越广,对探地雷达的技术要求也越来越高,探地雷达成像不满足于仅获得界面位置,研究逐渐向能够获得地下具体电性参数的反演方法发展。传统的探地雷达层析成像方法基于射线追踪理论,如走时反演和第一周期最大振幅反演。基于上述射线技术提供的常规层析成像结果往往只能具有有限的分辨率,主要是因为在反演中仅利用了雷达数据所包含的小部分信息(即初至时间和第一周期最大振幅),且该方法仅能应用于跨孔探地雷达数据。为了实现提高分辨率、反演地面采集方案的探地雷达数据、实现能够为地下介质的物性参数提供定量解释的目的,波形反演技术被引入到了探地雷达领域并逐渐成为了研究的热点。在地球物理领域,波形反演技术最早被应用于地震技术探测与开发中,形成了一套基于波动方程的波形反演方案。目前,探地雷达波形方面的研究多集中在基于传统目...

【文章页数】：131 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 论文的研究目的和意义
    1.2 国内外发展现状
    1.3 本文研究内容及创新点
        1.3.1 本文的研究内容
        1.3.2 本文的创新点
第二章 探地雷达全波形反演方法
    2.1 时间域波形反演理论
        2.1.1 正演问题的积分表达
        2.1.2 目标函数的梯度计算
        2.1.3 迭代步长的求解
    2.2 跨孔模式下探地雷达波形反演
        2.2.1 合成数据反演
        2.2.2 实际数据反演
    2.3 地面模式下探地雷达波形反演
        2.3.1 地面数据反演策略
        2.3.2 不同频带反演结果对比
        2.3.3 合成数据多尺度反演
    2.4 小结
第三章 相位波形反演方法
    3.1 相位波形反演理论
        3.1.1 相位波形反演的目标函数
        3.1.2 目标函数的梯度
        3.1.3 迭代步长的求解
    3.2 相位多尺度反演策略
        3.2.1 积分次数的影响
        3.2.2 多尺度反演策略
    3.3 地面相位波形反演结果
        3.3.1 不同积分次数结果对比
        3.3.2 地面多尺度反演结果
    3.4 小结
第四章 包络波形反演方法
    4.1 包络波形反演理论
        4.1.1 探地雷达信号包络
        4.1.2 包络目标函数的梯度计算
        4.1.3 包络目标函数下迭代步长
    4.2 包络波形反演结果
        4.2.1 完整信息波形反演
        4.2.2 缺失低频信息波形反演
    4.3 小结
第五章 包络目标函数不依赖源子波波形反演方法
    5.1 包络不依赖源子波波形反演理论
        5.1.1 包络不依赖源子波目标函数
        5.1.2 目标函数的梯度计算
        5.1.3 迭代步长的求解
    5.2 包络不依赖波形反演多尺度策略
        5.2.1 褶积波场特性
        5.2.2 数据反演策略
        5.2.3 合成数据验证
        5.2.4 实际数据同时反演
    5.3 小结
第六章 各种反演的目标函数形态分析
    6.1 原始模型
    6.2 传统时间域全波形反演
    6.3 相位积分目标函数
    6.4 包络目标函数
    6.5 基于包络目标函数不依赖源子波波形反演
    6.6 小结
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
附录A 虚拟源向量
作者简介及在学期间取得的科研成果
    作者简介
    已发表论文
    参加的科研项目
致谢



本文编号：4038857