基于MATLAB的探地雷达数据处理研究及软件开发

【摘要】：探地雷达数据剖面类似于地震数据剖面,且电磁波在地下的传播与地震波的传播也极为相似,所以探地雷达数据处理技术在一定程度上可以借鉴地震数据处理方法。但是由于电磁波强衰减性等固有特性有别于地震波,因此探地雷达数据处理并不完全等同于地震数据处理,还要考虑探地雷达自身的特点。 本文从广泛使用的几种探地雷达数据格式入手,分析其存储结构,实现了基于MATLAB开发软件直接读取四种使用最为广泛的探地雷达数据,以及数据的显示、处理和分析几个部分。其中,数据显示方式部分包括数据的波形堆积图(B-Scan)、剖面色阶图(B-Scan)以及道数据波形图(A-Scan);数据处理部分包括常规的坏道剔除、信号零点调整、振幅增益等,其中振幅增益采用的是多时窗自动增益;数据滤波处理是探地雷达数据处理基本且不可缺的部分,实现功能主要包括了去除直流成分、背景滤波、一维IIR数字滤波、预测反褶积运算、脉冲反褶积运算等,对消除干扰信号提高信噪比,提高分辨率有较明显的作用;通过求信号的希尔伯特变换计算探地雷达数据的瞬时参数剖面,提探地雷达数据处理供了一种新的分析方法;除了通过滤波、反褶积进行时域剖面分析,在频域分析方面还实现了傅氏振幅谱分析以及求经典功率谱构造剖面的分析方法。采用该软件做数据处理时,充分考虑到了使用的便捷性,如多种数据格式的直接读取,多视图的显示有利于即时查看剖面与各道数据以及各延时(或深度)的对比,以及数据的输入输出等方面。