High-Cut Horz Symm: 仅两射线之间的部分被执行FFT逆变换(对称的) 注:当射线不对称时,使用对称滤波器形式可以起到较好的作用。
使用经验: ①不对称的射线与对称的滤波器类型组合,往往得到比较好的效果。 ②射线对称时(即Alpha的值接近于0),水平和竖直特征会被突出。不对称的射线(即Alpha 的值很高)突出倾斜的特征。
④ 对于High-Cut Horizontal和 High-Cut Horz Symm来说,Delta Alph较小时且对称时,突
出的是水平信号,当Delta较大且对称时,则可以包含各种信号。如下图。
原始数据 Alpha较小 Alpha较大
⑤High-Cut Vertical和High-Cut Vert Symm方式,当Delta Alph较小且射线对称时,包含各种信号,当Delta较大且对称时,突出竖直信号。所以运用这个功能可以去除水平干扰。
原始数据 Alpha较小 Alpha较大
⑥当射线不对称时,突出的是倾斜信号,如下图,可见High-Cut Horizontal倾斜信号不突出。
High-Cut Vertical模式
High-Cut Vert Symm
High-Cut Horizontal
4.4 去除多次反射-反卷积
当雷达信号在目标体(如一块金属物或湿粘土层)和天线之间来回反射的时候,往往会出现多次反射界面的现象。或者在两个反射层面之间发生电磁波的振荡,出现多次反射现象。这种现象会模糊浅部的(或者深度较小的部分)真实信息。在实际探测中在扫描地下水层,基岩或空洞的时候就会出现多次重复的情况。反卷积就是为去除此类噪声干扰而设计的滤波方法,还可以提高垂直分辨率,分解间距较小的层。
RADAN中的反卷积方法叫做预测反卷积,这是一种将尖脉冲反卷积作为一种特例的常见方法。该方法试图尽力在天线与地面耦合的时候去逼近发射脉冲的形状。假设一个特定长度的震源子波,也称作滤波器算子长度,当震源子波由数据中被清除时,该滤波器可以预测一定距离之外的数据形状,叫做预测延迟。这就导致了反射子波被压制。像天线重复反射等此类预测现象,将被移动到比预测延迟更远的位置,可以有效的消除此类现象。
反卷积参数选择
为了更好的运行反卷积滤波,像滤波算子长度,预测延迟,预白噪声化,增益,起始样本,终止样本等参数应该适当的选择。
滤波算子长度:按照组成一个脉冲的样本点数目,滤波器算子长度设定了滤波器的大小。
·较长的滤波算子长度可以对雷达波进行较好的拟合,并且可以得到较好的结果,但是耗时较长。
·滤波器算子长度应该满足一个完整的雷达子波循环,这样将起到较好的作用。小于该值的参数会导致不好的结果。
·如何确定滤波算子长度?首先找到反射界面的第一个正反射,再找到第二个正反射峰值,将两者的样本点数相减,而算子长度值应该大于或等于该值。
预测延迟:该值将被设定为理想的输出脉冲长度(大约为雷达子波的半个循环)。小于该值的参数会产生更多噪声。
·利用反卷积来去除重复反射时,延迟值应该等于或小于重复之间的空间。 ·参数值为5-1的预测延迟被用作拟合尖脉冲反卷积,但是这将给数据带来更多噪声干扰。
预白噪声化:通过加强白噪声(零延迟)元件,预白噪声化可以调整相应的自相关函数。从数学意义上来讲,预白噪声化可以是滤波器稳定,并且可以是输出的数据光滑,降低噪声干扰。0.1~1是普通值,而0.8是一个较好的值。
附加增益:附加增益是必要的,因为反卷积会造成信号的衰减,尤其是在预测延迟较短的情况下。3~5是普通值,尽量使用可以是振幅恢复到原始数据水平的增益值。 起始/终止样本点:为了对反卷积时间上建立一个范围,起始和终止样本点应该设置,以样本点编号来定义,该范围内反卷积滤波是可用的。
原始数据剖面
经反卷积处理的剖面
4.5 去除绕射
绕射产生的原因有:
①雷达天线以宽束的模式发射能量,所以在(离天线)几英尺远的目标体可以被探测到。当天线由远及近并经过有限尺寸的物体时,该物体在雷达图像上表现为双曲线形态。 ②急剧倾斜的地层表面也会导致雷达能量的绕射
③交角处也会产生双曲线绕射。常见绕射双曲线绕射如下图:
管线绕射图像
a为墙角绕射,b为桥墩顶部绕射
绕射会模糊一些有用的信息,导致对地下目标体的尺寸和形状作出错误的解译。急剧倾斜层在雷达剖面上的表面形状是一种假相,在很多情况下需要进行修正。而偏移就是将倾斜层反应回归到其真实位置,并削弱双曲线绕射的一种技术。
在RADAN中,进行偏移的流程如下图:
偏移类型选择 Hyperbolic Summation(用时少,但精度不够) 确定参数(可手动输入,可通 过调节镜像双曲线来确定) 否 介质是否均匀 拾取剖面中所有双曲线的顶点 绘制速度曲线(选取白色点) 二维变速偏移 过小,需要提高速度 效果 好 保存 过大(即呈smile形),需要降低速度 是 可希霍夫(精度足够,优先使用) 二维常速偏移 偏移处理的流程图
偏移参数选择 在RADAN中有偏移方法:可希霍夫偏移和双曲线累加偏移。双曲线累加偏移要比可希霍夫偏移速度快,但是精确度小。
双曲线累加偏移:该方法是沿数据剖面上的双曲线将其累加,然后将平均结果赋予双曲线的顶部。
可希霍夫偏移:该方法要比双曲线累加精确。同样的,通过将数据剖面上的双曲线累加,将平均值赋予双曲线的顶点。然而,不同的是:基于数据特征的入射角和距离,可希霍夫还对该平均值应用了一个修正参数。还对累加过程应用了滤波处理。该滤波处理通过加强高频成分和应用相位校正来提高分辨率。通常来说,优先使用可希霍夫偏移。 注意:
①为了是偏移处理更加准确,建议在数据采集时使用测量轮。 ②两种方法皆要求双曲线的宽度以及相对速度被定义。
③在数据被执行偏移处理之前,在头文件中的下列参数需要定义一个值: 样本/道数 时窗范围(纳秒) 道数/米
速度:即雷达脉冲在某处的传播速度。相对速度就是横轴上一个目标体的长度(in number
of scans/meter)与其在纵轴(时间轴)方向上的长度(number of samples/meter)的比
值。
·你应该调整双曲线镜像的形状,以便与数据中的真实双曲线相符。注意:当你改变双曲线镜像的形状的时候,速度也随之改变了。双曲线镜像只是一个工具,用来帮你识别介质的修正速度。
宽度:(以道数计)该值应该与绕射双曲线的道数设为一致。较大的值可以更为精确,但是如果过大,就会出现衰减。
增益:用于加强偏移之后的振幅,因为偏移处理通常会减弱雷达的信号。该值通常可以设为1.5~5。
建议按照以下步骤进行设定参数:
1. 当光标放在双曲线镜像的中心顶点的时候,点击左键,这样可以拖动双曲线镜像,以便
使与数据中真实的双曲线相互重叠比对。
2. 使用形状手柄可以使双曲线镜像的形状与真实双曲线相匹配。确保可以覆盖整个真实的
双曲线,并记住使用真实双曲线的尾部来帮助你调整形状。这样可以设置偏移速度。 3. 调整宽度:可以通过左键点住竖线底部或顶部的拖动点来拖动鼠标。确保足够宽以便包
容整个真实双曲线,但是也不要太宽以免将其它双曲线包含进来。这样就可以设置双曲