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第七章 LTD探地雷达数据处理过程
探地雷达接收到的回波数据中包含反映目标特征的有用信号和随机噪声,通过事后数据处理,提高信噪比,尽可能以最大分辨率在雷达图像剖面上显示反射波,使解释员通过分析时域、频域,甚至波数域波形,从中提取各种目标特征参数。
IDSP5.0具备雷达数据的静校、动校、振幅处理、频谱分析、滤波、奇异性检测(小波分析)和希尔伯特变换等处理功能,每次处理完成后,将生成新的窗口,你可以对处理结果进行保存,但此结果不包含标题、桩号、标记等剖面修饰信息,因此在处理前首先要对剖面进行文件头修改、桩号和标记校正、道标准化等预处理。在实测数据的处理中,较为实用的处理方法有振幅处理和滤波(包括水平和垂直滤波)。
数据处理 振幅处理 增减振幅 雷达记录中的目标信号的幅度有时会很小,这是可通过调节振幅增益来调节振幅的大小,满足显示和分析的要求。IDSP5.0将整个道记录分为15段,操作时,将鼠标指向右图所示的小圆圈,鼠标指示变为“<-->”时,压住左键拖动,即可增大缩小该点的振幅值;而当压住右键拖动时,可整体增大或缩小整个记录的振幅值。 图7-1 振幅增益的设置
数据处理 频谱分析
频谱分析的目的是借助于付里叶变换等数学手段将一道雷达记录展开为不同频率、不同初相的简单波形,结合发射波形的频率和相位特征(包括子波的特征),对接收波形的频率和相位信息进行分析,确定有用的频率成分。
FA 按钮,可方便地在“时间幅度波形”和“频率通过点击工具条最右端的 幅度波形”之间切换。
数据处理 垂直滤波 带通滤波
带通滤波是去除干扰,提高信噪比的有效手段之一。使用时首先根据频谱分析
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结果得出有用信号频率范围,对应输入到带通滤波界面中的低频截止频率(最小值)和高频截止频率中(最大值)即可。
数据处理 垂直滤波 反褶积
探地雷达在用于浅层目标的探测时,垂向分辨
率是一个重要的指标。如何通过数据处理方法进一步提高地下目标的垂向分辨率,是准确探测乃至成像显示地下目标的关键。借助于反褶积(反滤波)技术,把原始雷达记录转换为反射系数序列(还原为理想的尖脉冲),达到压缩天线子波和减弱鸣振(ringing)的目的,是可用的改善分辨率的方法之一。 使用时只需根据要求o果相似:一是消除低频的固有噪声,二是消除固有背景,突出异常信号。实现背景消除不需要输入参数。
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第八章 LTD用于公路检测时的工程评价
与探地雷达探测地下少量未知埋藏物不同,公路检测数据具有数据量大、重复性强的特点,并且对处理结果有很高的精度要求(相对误差小于5%),因此特别适合于利用计算机进行处理。
在前面几章介绍的数据处理基础上,公路检测的工程评价(其它类似于公路检测的工程评价可比照执行)主要包括地面追踪、静校正、层位追踪、厚度计算、生成报表和直方图等步骤。 工程评价 追踪地面 追踪地面时,首先在彩色显示剖面(图5-1右)和单道波形(图5-1左)中寻找地面对应的相位(在公路检测中,电磁波从高速介质空气进入低速介质沥青中,地面反射相位一般对应的是负相位);然后在右边波形中,以选定尖峰为中心,利用鼠标左键拖出一个矩形窗,松开左键后,用右键点击矩形窗,从出现菜单中选择执行追踪地面,IDSP5.0将以此窗内的振幅序列为基准值,借助于相关等数学手段依次追踪当前点周围的目标相位,即地面对应位置。 对应地面 的追踪线 圈定的矩形窗 图8-1 追踪地面对应相位的示意图 工程评价 校平地面
有时为了在剖面图上真实反映地下某界面的情况,需要把图5-1中的地面追踪线校平。地面追踪线出现后,即可执行校平地面。
工程评价 层位追踪
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层位追踪的操作跟追踪地面大致相同,在反射相位附近选定矩形窗后,在右键菜单中执行层位追踪,即得到目的层位的追踪线。 工程评价 层厚计算
根据地面和层位追踪结果,可得到电磁波到目的界面的旅行时间,如果能够通过实验或者计算再得到电磁波在该种介质中的传播速度,我们可以很容易地得到目的层的厚度。
波速的输入有两种选择:一是针对某种单一介质,采用固定波速;二是利用某点的钻芯数据和地面反射振幅曲线,计算得到一条水平上连续的速度曲线,供计算层厚使用。
工程评价 生成报表
执行层厚计算后,将鼠标移至IDSP5.0系统界面下部的曲线显示区域,在右键菜单中选取显示层厚曲线,然后再用右键点击层厚曲线的某一点,执行菜单中的生成报表(如果曲线中的毛刺较多,还可以执行曲线编辑,借助于中值滤波等数学手段,进行平滑),就会出现如下界面:
生成报表图8-2 层厚计算时的参数输入界面
参数设置 输入相关参数后,点击确定,软件将自动生成公路检测综合评价报表:
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综合评价报表快速、直观的为现场监理人员提供了铺层层厚的平均值、标准差、变异率、最大值、最小值、代表值、设计值、评价段内包含点数等信息。同时还可以根据实际需要保存打印报表,或者将所有厚度相关数据另存为文本文件,以便于现场人员利用第三方软件(比如Excel)进行进一步处理。
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