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物探与化探  2019, Vol. 43 Issue (4): 835-842    DOI: 10.11720/wtyht.2019.1319
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逆时偏移在探地雷达数据处理中的应用
龚俊波1, 王洪华1,2, 王敏玲1,2, 罗泽明1
1. 桂林理工大学 地球科学学院,广西 桂林 541004
2. 广西隐伏金属矿产勘查重点实验室,广西 桂林 541004
The application of reverse time migration to GPR data processing
Jun-Bo GONG1, Hong-Hua WANG1,2, Min-Ling WANG1,2, Ze-Ming LUO1
1. School of Geosciences,Guilin University of Technology,Guilin 541004,China
2. Guangxi Key Laboratory of Hidden Metallic Ore Deposits Exploration,Guilin 541004,China
全文: PDF(2734 KB)   HTML
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 

探地雷达(GPR)作为一种浅部地球物理探测技术,在工程检测中得到广泛应用。为提高雷达资料的解译精度,本文将逆时偏移算法应用于实测数据处理和解释。首先,从Maxwell方程组出发推导了二维TM模式下电磁波时域有限差分(FDTD)方程、给出了CFL数值稳定性条件和数值频散关系。在此基础上,阐述了GPR逆时偏移成像原理及零时刻成像条件公式,并编制了相应GPR逆时偏移程序。为验证逆时偏移对提高成像精度的有效性,设置了两个典型空洞模型,将逆时偏移程序应用于空洞模型GPR正演数据的处理,并与克希霍夫偏移结果进行对比分析。结果表明:相比于克希霍夫偏移结果,逆时偏移剖面中反射波归位更加准确,绕射波收敛更加完全。最后,将逆时偏移算法应用于实测数据处理中,精确圈定了地下管线的空间位置,为道路的后续施工与处置提供了科学依据。

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龚俊波
王洪华
王敏玲
罗泽明
关键词 探地雷达逆时偏移数据处理管线探测    
Abstract

As a shallow geophysical detection technology,Ground Penetrating Radar (GPR) has been widely used in engineering detection.In order to improve the interpretation accuracy of radar data,this paper introduces reverse time migration (RTM) to process and interpret GPR observed data.Firstly,Finite Difference Time Domain (FDTD) equations of electromagnetic wave in two-dimensional TM mode,CFL numerical stability condition and dispersion relations are derived from Maxwell equations.On such a basis,the principle of RTM and the formula of zero time imaging condition are elaborated,and the corresponding program of RTM is compiled.Two typical voids models are established.The simulated data of two typical void GPR models are processed by RTM to verify the validity of GPR RTM in improving imaging resolution.Compared with Kirchhoff migration result,the homing of reflected wave is more accurate and the convergency of diffracted wave is more complete in the RTM image.Finally,RTM is applied to processing the observed data,which is observed on the underground pipeline.The pipeline is accurately delineated,which provides a scientific basis for the follow-up construction and disposal of the road.

Key wordsground penetrating radar (GPR)    reverse time migration (RTM)    data processing    pipeline detection
收稿日期: 2018-09-06      出版日期: 2019-08-15
:  P631  
基金资助:国家自然科学基金项目(41604039);国家自然科学基金项目(41604102);国家自然科学基金项目(41574078);广西自然科学基金项目(2016GXNS FBA380082);广西自然科学基金项目(2016GXNSFBA380215);广西中青年教师基础能力提升项目(KY2016YB199);广西有色金属隐伏矿床勘查及材料开发协同创新中心创新团队项目(GXYSXTZX2017-Ⅱ-5)
通讯作者: 王洪华
作者简介: 龚俊波(1994-),男,硕士研究生,主要从事探地雷达数据处理及偏移成像方面的研究工作。
引用本文:   
龚俊波, 王洪华, 王敏玲, 罗泽明. 逆时偏移在探地雷达数据处理中的应用[J]. 物探与化探, 2019, 43(4): 835-842.
Jun-Bo GONG, Hong-Hua WANG, Min-Ling WANG, Ze-Ming LUO. The application of reverse time migration to GPR data processing. Geophysical and Geochemical Exploration, 2019, 43(4): 835-842.
链接本文:  
https://www.wutanyuhuatan.com/CN/10.11720/wtyht.2019.1319      或      https://www.wutanyuhuatan.com/CN/Y2019/V43/I4/835
Fig.1  共偏移距GPR逆时偏移成像示意
a—爆炸反射面模拟;b—爆炸反射面成像
Fig.2  模型一示意
Fig.3  模型一正演剖面
Fig.4  模型一正演数据的克希霍夫偏移和逆时偏移剖面
a—克希霍夫偏移剖面;b—逆时偏移剖面
Fig.5  模型二示意
Fig.6  模型二GPR正演剖面
Fig.7  模型二正演数据的克希霍夫偏移及逆时偏移剖面
a—克希霍夫偏移剖面;b—逆时偏移剖面
Fig.8  测线1雷达原始数据剖面
Fig.9  常规处理结果
Fig.10  克希霍夫偏移及逆时偏移剖面
a—克希霍夫偏移剖面;b—逆时偏移剖面
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