地质雷达数据处理
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是平均值 (叠加因子)
• 如果Ns = 10, 能量的衰减为 10dB
• 如果Ns = 100, 能量的衰减 为 20 dB
• 传播深度上的增益仍然受限制 • 叠加过程一般由探地雷达自动
进行处理
地质雷达数据处理
傅立叶变换
• 应用于单次扫描求值 • 在介质中传播减弱了 不同的频率 • 设置滤波器的截止频 率以去除无用的成分
A 扫描类型可视化图
地质雷达数据处理
“A 扫描” 可视化图
• 它是每种雷达数据表示法 的基础 (单信号)
• 但是它对所测目标体的用 处不是很大
• 探地雷达得到许多A扫描 (扫)，用来“构建”雷达图 (B扫描)
• X轴上的值是时间(延迟)
地质雷达数据处理
纵向处理
• 假设扫描是独立的，我们把它应用于每一扫上。 它是 “纵向”的解释(在Y方向上)
地质雷达数据处理
水平处理
• 应用于所有的图象或图象的某些部分上. 这是水平方向的 解释 (在x方向上)
• 它是一种 “记忆性”的处理 (计算所得的参数可以用于所 有图象或图象的某些部分上)
• 它主要进行下面的处理: • 土壤采样 • 背景噪音去除 (清除X) • 线性增益 和 平滑增益 • 水平带通滤波器 (FIR X) • 移植 • MTI(偏移)滤波器
• 一般我们在调频等幅类 型的探地雷达中使用傅 立叶变换, 除非是发射脉 冲电磁波的探地雷达(如 意锐雷达)
地质雷达数据处理
B 扫描类型可视化图
地质雷达数据处理
B 扫描可视化图
• 它被用于检测感兴趣的目标 体
• 它是一种二维表示法
• X轴上是扫描距离
• Y轴上是回声延时
• 信号的振幅通常用颜色的变 化 来表示 (点模式) 或用笛卡 儿图来表示 (线模式)
• 所有的目标体现在都在图地质上雷相达数当据处明理显
基本处理结果
• 标准处理顺序: 土壤采样, Y方向滤波, 清除X, 线性STC, 平滑
STC
地质雷达数据处理
水平 BP(带通)滤波器 (FIR X)
• 用于去除伪水平方向的噪声(在X扫描方向上) • 截断“频率” (单位是 m-1)定义为我们所探测的目标体的
微伏), 因此必须进行压缩，以用有限数目的颜色种类来 表示 • 人的眼睛很难区分256等级的灰度值 • 它需要压缩接收到信号的范围以观察振幅的微小变化 • 在RIS系统中, STC (线性增益) 应用于两个方面
地质雷达数据处理
探地雷达信号的范围
• 用红线来表示 400 MHz天线 接收到的中间能量的趋势
背景噪音去除
• 它用来对沿着扫描方向的中值进行偏移处理 (清除X) • 它用来去除主带和由于天线和地面之间的缝隙而产生的水
平噪声 (响声) • 当存在伪水平层时不能使用该方法.
地质雷达数据处理
平滑增益和线性增益
• 它用于补偿由于在介质中传播所造成的衰减 • 探地雷达所接收到的信号的变化范围很大 (从几伏特到几
最小和最大尺寸 • 例如, 设为从0.3 m-1到10 m-1, 即表示我们要探测的所有目
标体的尺寸大于1/10=0.1m 小于 1/0.3=3.3m • 必须小心选择截断频率的大小
地质雷达数据处理
水平 BP(带通)滤波器 (FIR X)
标准处理
地质雷达数据处理
标准处理 +FIR X
偏移
• 它用于聚焦雷达图 • 它是一种从声学和地震学借鉴过来的描述方法 • 在 RIS 系统中 它用于TD 偏移 (时间域), 即几何方面 • 它需要确切知道雷达波的传播速度 • 它受相近的目标体所产生的不同的双曲线干涉的影响 • 它可用于雷达图的水平切片
地质雷达数据Fra Baidu bibliotek理
偏移实例
雷达图
地质雷达数据处理
偏移处理后 的雷达图
The MTI filter
• 这个术语出自雷达理论(MTI – 移动目标体显示表明雷达能 够分辨出移动的目标体)
摘要
• 探地雷达数据表示 方法
• 探地雷达数据解释 的一般方法
• 设备保养、维护
地质雷达数据处理
探地雷达图
• 它不是所测量介质的“图象” • 有时候它能得到有关目标体复杂几何形态的
信息 • 可对它进行如下分析（描述）:
• A 扫描 (一维) • B 扫描 (二维) • C 扫描 (三维)
地质雷达数据处理
• 本例中有用信号的范围大于 -70 dB (最大值和最小值的 比大于 3000)
• 红色曲线的两个变化之间的 联系可以用来估计穿透范围
• 蓝色曲线是由RIS系统计算 出来，以用于线性 STC
地质雷达数据处理
线性增益
• 这是平均化的第一步。 能量范围还没有被完全压缩 • 右图上的目标体比左图上的明显(颜色更深) 的多
探地雷达中用到的滤波器
• 一般我们使用FIR滤波器 (“有限长冲击响应”) – FIR Y
• 频率域滤波器使分析更加 困难 (图中的绿色曲线)
• 通常我们使用带通滤波器 (BP)
• 用来去除低频成分 • 用来减少高频噪声
这表示 去除了对探地雷达
来说“无用的”成分
地质雷达数据处理
叠加
• 用来减少无关的噪声干扰 • 增益值为10 log10(Ns), 这里Ns
另外 • 估计传播速度
地质雷达数据处理
“直达波”
• 是最先到达接受天线的信号 (红 色)
• 它沿着空气与地面的分界面
• 是探测中的无用信号, 但是它可 用来校准零深度值
• 它的振幅能表明浅目标体的存在
地质雷达数据处理
土壤采样
• 它可用来校准零深度值 • 它使用的是主带, 因此应在去除前使用
地质雷达数据处理
地质雷达数据处理
线性增益
• 红色曲线表示 400 MHz天 线 接收到的中间能量的变 化
• 蓝色曲线表示经过线性 STC(调整增益)以后中间能 量的变化
• 我们从图上可以看出蓝色 曲线并不完全和 0 dB 值相 一致
• 目标体的信号以灰阶的变 化显示在上一页的左图中
地质雷达数据处理
平滑增益
• 这是平均化的第二步，也是最后一步。 能量范围现在已经完 全被压缩了 (蓝色曲线)
• 它是一种 “非记忆性的” 处理(不受之前和以后的各扫影 响)
• 它主要进行下面的处理:
• 高通滤波器 • 低通滤波器 • 带通滤波器 • 叠加 • 傅立叶变换 (信号的频谱)
地质雷达数据处理
滤波器的定义
• 有四种类型的滤波器:
低通
带通
高通
带阻
• 滤波器既可以用于时域，也可用于频域
地质雷达数据处理
• 如果Ns = 10, 能量的衰减为 10dB
• 如果Ns = 100, 能量的衰减 为 20 dB
• 传播深度上的增益仍然受限制 • 叠加过程一般由探地雷达自动
进行处理
地质雷达数据处理
傅立叶变换
• 应用于单次扫描求值 • 在介质中传播减弱了 不同的频率 • 设置滤波器的截止频 率以去除无用的成分
A 扫描类型可视化图
地质雷达数据处理
“A 扫描” 可视化图
• 它是每种雷达数据表示法 的基础 (单信号)
• 但是它对所测目标体的用 处不是很大
• 探地雷达得到许多A扫描 (扫)，用来“构建”雷达图 (B扫描)
• X轴上的值是时间(延迟)
地质雷达数据处理
纵向处理
• 假设扫描是独立的，我们把它应用于每一扫上。 它是 “纵向”的解释(在Y方向上)
地质雷达数据处理
水平处理
• 应用于所有的图象或图象的某些部分上. 这是水平方向的 解释 (在x方向上)
• 它是一种 “记忆性”的处理 (计算所得的参数可以用于所 有图象或图象的某些部分上)
• 它主要进行下面的处理: • 土壤采样 • 背景噪音去除 (清除X) • 线性增益 和 平滑增益 • 水平带通滤波器 (FIR X) • 移植 • MTI(偏移)滤波器
• 一般我们在调频等幅类 型的探地雷达中使用傅 立叶变换, 除非是发射脉 冲电磁波的探地雷达(如 意锐雷达)
地质雷达数据处理
B 扫描类型可视化图
地质雷达数据处理
B 扫描可视化图
• 它被用于检测感兴趣的目标 体
• 它是一种二维表示法
• X轴上是扫描距离
• Y轴上是回声延时
• 信号的振幅通常用颜色的变 化 来表示 (点模式) 或用笛卡 儿图来表示 (线模式)
• 所有的目标体现在都在图地质上雷相达数当据处明理显
基本处理结果
• 标准处理顺序: 土壤采样, Y方向滤波, 清除X, 线性STC, 平滑
STC
地质雷达数据处理
水平 BP(带通)滤波器 (FIR X)
• 用于去除伪水平方向的噪声(在X扫描方向上) • 截断“频率” (单位是 m-1)定义为我们所探测的目标体的
微伏), 因此必须进行压缩，以用有限数目的颜色种类来 表示 • 人的眼睛很难区分256等级的灰度值 • 它需要压缩接收到信号的范围以观察振幅的微小变化 • 在RIS系统中, STC (线性增益) 应用于两个方面
地质雷达数据处理
探地雷达信号的范围
• 用红线来表示 400 MHz天线 接收到的中间能量的趋势
背景噪音去除
• 它用来对沿着扫描方向的中值进行偏移处理 (清除X) • 它用来去除主带和由于天线和地面之间的缝隙而产生的水
平噪声 (响声) • 当存在伪水平层时不能使用该方法.
地质雷达数据处理
平滑增益和线性增益
• 它用于补偿由于在介质中传播所造成的衰减 • 探地雷达所接收到的信号的变化范围很大 (从几伏特到几
最小和最大尺寸 • 例如, 设为从0.3 m-1到10 m-1, 即表示我们要探测的所有目
标体的尺寸大于1/10=0.1m 小于 1/0.3=3.3m • 必须小心选择截断频率的大小
地质雷达数据处理
水平 BP(带通)滤波器 (FIR X)
标准处理
地质雷达数据处理
标准处理 +FIR X
偏移
• 它用于聚焦雷达图 • 它是一种从声学和地震学借鉴过来的描述方法 • 在 RIS 系统中 它用于TD 偏移 (时间域), 即几何方面 • 它需要确切知道雷达波的传播速度 • 它受相近的目标体所产生的不同的双曲线干涉的影响 • 它可用于雷达图的水平切片
地质雷达数据Fra Baidu bibliotek理
偏移实例
雷达图
地质雷达数据处理
偏移处理后 的雷达图
The MTI filter
• 这个术语出自雷达理论(MTI – 移动目标体显示表明雷达能 够分辨出移动的目标体)
摘要
• 探地雷达数据表示 方法
• 探地雷达数据解释 的一般方法
• 设备保养、维护
地质雷达数据处理
探地雷达图
• 它不是所测量介质的“图象” • 有时候它能得到有关目标体复杂几何形态的
信息 • 可对它进行如下分析（描述）:
• A 扫描 (一维) • B 扫描 (二维) • C 扫描 (三维)
地质雷达数据处理
• 本例中有用信号的范围大于 -70 dB (最大值和最小值的 比大于 3000)
• 红色曲线的两个变化之间的 联系可以用来估计穿透范围
• 蓝色曲线是由RIS系统计算 出来，以用于线性 STC
地质雷达数据处理
线性增益
• 这是平均化的第一步。 能量范围还没有被完全压缩 • 右图上的目标体比左图上的明显(颜色更深) 的多
探地雷达中用到的滤波器
• 一般我们使用FIR滤波器 (“有限长冲击响应”) – FIR Y
• 频率域滤波器使分析更加 困难 (图中的绿色曲线)
• 通常我们使用带通滤波器 (BP)
• 用来去除低频成分 • 用来减少高频噪声
这表示 去除了对探地雷达
来说“无用的”成分
地质雷达数据处理
叠加
• 用来减少无关的噪声干扰 • 增益值为10 log10(Ns), 这里Ns
另外 • 估计传播速度
地质雷达数据处理
“直达波”
• 是最先到达接受天线的信号 (红 色)
• 它沿着空气与地面的分界面
• 是探测中的无用信号, 但是它可 用来校准零深度值
• 它的振幅能表明浅目标体的存在
地质雷达数据处理
土壤采样
• 它可用来校准零深度值 • 它使用的是主带, 因此应在去除前使用
地质雷达数据处理
地质雷达数据处理
线性增益
• 红色曲线表示 400 MHz天 线 接收到的中间能量的变 化
• 蓝色曲线表示经过线性 STC(调整增益)以后中间能 量的变化
• 我们从图上可以看出蓝色 曲线并不完全和 0 dB 值相 一致
• 目标体的信号以灰阶的变 化显示在上一页的左图中
地质雷达数据处理
平滑增益
• 这是平均化的第二步，也是最后一步。 能量范围现在已经完 全被压缩了 (蓝色曲线)
• 它是一种 “非记忆性的” 处理(不受之前和以后的各扫影 响)
• 它主要进行下面的处理:
• 高通滤波器 • 低通滤波器 • 带通滤波器 • 叠加 • 傅立叶变换 (信号的频谱)
地质雷达数据处理
滤波器的定义
• 有四种类型的滤波器:
低通
带通
高通
带阻
• 滤波器既可以用于时域，也可用于频域
地质雷达数据处理