1绪论 1
1.1研究意义 1
1.2探地雷达技术国内外研究现状 2
1.2.1探测雷达正演研究现状 3
1.2.2探地雷达偏移技术研究现状 4
1.2.3探地雷达信号滤波研究现状 7
1.2.4探地雷达反演研究现状 8
1.2.5探地雷达在隧道衬砌检测中的应用现状 9
1.3本书内容安排 10
2空洞物理模型探地雷达探测 11
2.1探地雷达基本理论 11
2.1.1波动方程 11
2.1.2平面电磁波在无耗介质中的传播 12
2.1.3平面电磁波在有耗介质中的传播 13
2.1.4平面波在介质分界面的反射和透射 14
2.2试验探测方法和探测仪器 15
2.2.1探测方法 15
2.2.2试验仪器 16
2.2.3 RAMAC ProEx系统的性能指标和技术参数 17
2.3 RAMAC ProEx系统的数据采集及处理软件 18
2.3.1 Groundvision 2数据采集软件 18
2.3.2 REFLEXW数据处理软件 19
2.3.3 EASY-3D软件 20
2.4探地雷达图像解释 21
2.4.1单道波形图解释 21
2.4.2时间-深度剖面图解释 21
2.4.3 2D剖面和3D立体图解释 22
2.5空洞物理模型试验设计与测试 22
2.5.1模型边界对探地雷达数据采集的影响 23
2.5.2空洞模型设计与制作 23
2.5.3空洞模型试验方案 24
2.5.4模型介质探地雷达电磁波速度测定 25
2.6测试数据常规处理解释与可视化 25
2.6.1空洞模型二维测试图谱特征 26
2.6.2空洞模型三维测试可视化及图谱特征 28
2.7圆形空洞物理模型试验 33
2.8隧道衬砌探地雷达三维探测合理测线间距探讨 35
3探地雷达常规数据处理方法 38
3.1探地雷达数据显示形式 38
3.2探地雷达常规数据处理方法 40
3.2.1数据预处理 40
3.2.2一维频率域滤波 44
3.3频率波数域滤波 51
3.4预测反褶积压制多次波 53
4合成孔径探地雷达（SAR）成像技术 61
4.1探地雷达波速的测定 62
4.2 F-K偏移成像 62
4.2.1 F-K偏移成像算法原理 63
4.2.2 F-K偏移成像技术的实现 64
5探地雷达信号平衡多小波变换滤波技术 67
5.1多小波的多分辨率分析 67
5.1.1多尺度函数 68
5.1.2多小波函数 68
5.2 CL4多小波构造与性质 69
5.2.1 CL4多小波构造 69
5.2.2多小波的性质 72
5.3 CL4多小波变换 72
5.3.1 CL4多小波的分解算法 72
5.3.2 CL4多小波的重构算法 74
5.3.3 CL4多小波预处理的必要性及平衡化 75
5.3.4边界处理方法 78
5.4 CL4平衡多小波阈值滤波算法 78
5.4.1多小波滤波的基本原理 79
5.4.2多小波阈值滤波方法 80
5.4.3探地雷达信号滤波算法实现 82
5.5探地雷达信号多小波阈值滤波效果与分析 83
6隧道衬砌内空洞探地雷达FDTD法正演模拟 85
6.1 FDTD法的基本原理 85
6.1.1 Maxwell方程组 85
6.1.2 Yee元胞 86
6.1.3二维空间TM波FDTD方程 87
6.1.4三维空间FDTD方程 88
6.2 FDTD法解的稳定性和数值色散 89
6.2.1 Courant稳定性条件 89
6.2.2 FDTD法数值色散 90
6.3 UPML吸收边界条件 91
6.3.1三维导电介质UPML吸收边界 91
6.3.2二维导电介质UPML吸收边界 99
6.3.3 UPML吸收边界的参数设置 102
6.4 RAMAC探地雷达数据存储和写入 103
6.4.1 RAMAC系统数据存储格式 104
6.4.2 RAMAC雷达数据MATLAB读写实现 105
6.5 FDTD算法计算机程序实现 106
6.5.1激励源的类型和设置 106
6.5.2 FDTD法数值模拟计算流程 107
6.6探地雷达FDTD法二、三维空洞模型正演模拟 109
6.6.1二维空洞模型正演模拟 109
6.6.2三维空洞模型正演模拟 116
7探地雷达探测遗传算法正则化反演 118
7.1探地雷达反演的数学物理模型 118
7.1.1探地雷达反演问题的一般格式 118
7.1.2二维TM波介电常数反演模型 120
7.1.3探地雷达反演模型的数学适定性 121
7.2 Tikhonov正则化方法 122
7.2.1不适定问题的正则化 122
7.2.2 Tikhonov正则化原理 122
7.2.3探地雷达探测正则化反演目标函数构制 123
7.3实数编码遗传算法基本原理与方法 123
7.3.1遗传算法的基本原理 124
7.3.2实数编码方法 125
7.3.3遗传算法的实现技术 126
7.4实数编码遗传算法反演的计算机程序实现 131
7.5空洞模型介电常数反演结果与分析 132
8探地雷达二、三维联合探测在隧道衬砌检测中的应用 135
8.1忻保高速公路概况 135
8.2工程地质概述 137
8.2.1大南陌隧道工程地质概况 137
8.2.2西南沟1#隧道工程地质概况 137
8.3隧道衬砌探地雷达二、三维联合检测方案与流程 139
8.3.1二、三维联合检测现场测线布置 139
8.3.2二、三维联合检测流程与实施 139
8.4不良病害探地雷达二、三维联合检测效果与验证 141
8.4.1脱空层二、三维联合检测 141
8.4.2不密实带二、三维联合检测 146
参考文献 150