探地雷达正反演理论与信号处理 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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舒志乐，刘保县，刘新荣，朱成红 著

图书标签:

• 探地雷达
• GPR
• 反演
• 信号处理
• 地球物理
• 勘探
• 无损检测
• 电磁波
• 地下成像
• 数值模拟

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030521224

版次：1

商品编码：12202406

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-04-01

用纸：胶版纸

页数：160

正文语种：中文

内容简介

探地雷达由于其无损、高效、抗干扰能力强、操作方便、成本低、受检测条件限制小、检测精度高的特点、自1970年美国生产出**台商用雷达起，国内外学者或公司便根据各自的研究目标，开展了广泛的开发和应用研究。本书详细介绍了探地雷达的有关基本理论、数据处理方法、正反演理论、资料解释流程和方法以及典型工程应用，本书共分八章，主要内容包括探地雷达的物理模型试验、探地雷达的正反演理论及程序实现、资料处理与解释和工程应用，并提出二、维联合检测技术。本书题材大多来自科研和工程实践，注重理论与实践相结合，在内容安排上注重理论的系统性并兼顾各类工程实际。

《现代地球物理探测技术：原理、应用与挑战》 本书深入探讨了一系列在现代地球物理学领域至关重要的探测技术，旨在为读者提供一个全面、系统的技术理论框架和广泛的实践应用指南。我们摒弃了仅聚焦于单一方法的传统模式，转而强调不同技术之间的协同作用及其在解决复杂地球科学问题时的综合优势。本书内容涵盖了地震勘探、电磁勘探、重力勘探、地热勘探以及遥感技术等多个关键领域，并着重分析了这些技术在资源勘探、灾害预警、环境监测以及工程建设等方面的应用实例。 第一部分：基础理论与方法论 本部分将系统梳理各类地球物理探测技术背后的基本物理原理。 地震勘探： 我们将从地震波的产生、传播、反射与折射的基本规律出发，深入讲解不同类型的地震波（P波、S波、面波等）的性质及其在地下介质中的响应。随后，我们将详细介绍地震数据采集的各种技术，包括但不限于单井地震、二维（2D）、三维（3D）及四维（4D）地震勘探的原理和设备配置。在数据处理方面，我们将聚焦于速度分析、静校正、叠加、偏移等核心环节，并引入现代偏移成像技术（如Kirchhoff偏移、RTM等）的原理及其在提高分辨率和精度的作用。此外，还将探讨地震反演技术，从速度模型到弹性参数的推导，以及其在储层预测和岩性识别中的应用。 电磁勘探： 本部分将深入剖析电磁场的产生、传播规律，以及电磁波与地下介质相互作用的机理。我们将详细介绍大地电磁测深（CSAMT）、可控源音频大地电磁法（CSAMT）、瞬变电磁法（TEM）和地质雷达（GMR）等常用电磁勘探方法的原理、仪器设备、数据采集流程和野外观测技术。在数据解释方面，我们将重点阐述电阻率、导纳率、磁导率等关键参数的含义，以及如何通过一维、二维和三维反演来获得地下电性结构模型。本书还将讨论瞬变电磁法在浅层勘探中的优势，以及地质雷达在工程地质和考古勘探中的应用。 重力勘探： 本部分将阐述重力场的基本概念，包括重力异常、布格异常、自由空气异常等，并深入分析不同地下密度分布引起重力场的变化规律。我们将详细介绍地面重力仪和航空重力仪的工作原理、数据采集方法及野外作业注意事项。在数据处理方面，我们将重点讲解异常分离、向上（或向下）延拓、垂向导数计算等处理技术，以及如何通过重力反演来推断地下密度结构，并讨论其在构造解释、矿产勘探等方面的应用。 地热勘探： 本部分将聚焦于地球内部热量在地表的表现形式，探讨地温场的形成机制和地热资源的赋存规律。我们将介绍地温测量技术，包括钻孔温度测量、热流探测等，并分析地温梯度、热导率等参数的意义。此外，我们将讨论地球物理方法在识别高温异常区域、评估地热资源潜力中的应用，例如通过地震速度结构、电性结构来推断岩体温度和流体状态。 遥感技术： 本部分将介绍遥感技术在地球科学研究中的应用，重点关注遥感影像的获取、处理与解译。我们将探讨不同波段的遥感数据（如可见光、红外、微波）所能反映的地球表面信息，以及它们在地质构造、地貌特征、土壤水分、植被覆盖等方面的应用。我们将介绍正射纠正、图像增强、特征提取等影像处理技术，并讨论如何结合多源遥感数据来获取更全面的地球环境信息，以及其在区域地质调查、灾害监测等领域的价值。 第二部分：数据处理与信号分析 本部分旨在为读者提供一套系统的数据处理和信号分析工具，以应对复杂多变的地球物理探测数据。 数据预处理技术： 涵盖了噪声压制（如滤波、去相关）、信号增强、数据插值（如线性插值、克里金插值）、数据归一化等通用数据处理方法。我们将重点讲解针对不同探测方法的特点，如何选择最恰当的预处理流程，以最大限度地提取有效信息。 信号分解与特征提取： 深入探讨傅里叶变换、小波变换等信号处理技术在地球物理数据分析中的应用。我们将阐述如何利用这些技术将复杂信号分解为不同频率或尺度下的成分，从而揭示地下介质的隐藏信息。同时，还将介绍一些常用的特征提取方法，如统计特征、频谱特征等，并探讨如何利用机器学习算法对提取的特征进行分类和识别。 反演理论与算法： 本部分是本书的核心内容之一。我们将详细阐述正演问题（给定模型，计算观测响应）和反演问题（给定观测响应，推断模型）的基本概念。我们将介绍各种反演算法，包括但不限于： 线性反演： 如最小二乘法、正则化最小二乘法（Tikhonov正则化）及其在重力、磁法数据中的应用。 非线性反演： 如迭代求解法（如Gauss-Newton法、Levenberg-Marquardt法）、全局优化法（如模拟退火、遗传算法）。我们将重点关注这些算法在地震、电磁勘探中的应用，特别是如何处理非线性和病态问题。 机器学习在反演中的应用： 介绍如何利用深度学习等人工智能技术构建端到端的正反演模型，以及如何利用这些模型来加速反演过程和提高精度。 数据融合与多尺度分析： 探讨如何将来自不同地球物理探测方法的数据进行融合，以获取更全面、更可靠的地下信息。我们将介绍各种数据融合技术，如基于统计的方法、基于模型的方法以及基于机器学习的方法。同时，还将讨论多尺度分析技术，如何从不同尺度上揭示地下介质的结构和性质。 第三部分：应用案例与前沿挑战 本部分将通过丰富的实际应用案例，展示各类地球物理探测技术在解决现实世界问题中的强大能力，并探讨该领域面临的前沿挑战。 油气资源勘探： 详细介绍三维地震勘探、叠前深度偏移、AVO（振幅随偏移距变化）分析、地震属性分析等技术在油气藏预测、储层表征、油气产能评价中的应用。探讨如何利用电磁法和重力法进行区域性勘探，辅助地震勘探。 矿产资源勘探： 介绍电磁法（如TEM, CSAMT）、重力法、磁法等在金属矿、稀土矿、煤炭等矿产资源勘查中的应用。重点讲解如何通过反演获得地下异常体模型，并结合地质背景进行综合解释。 工程地质与环境监测： 阐述地质雷达（GPR）、高密度电阻率成像、浅层地震勘探等在隧道勘察、道路选线、滑坡稳定性评估、地下管线探测、污染场地调查等方面的应用。探讨如何利用遥感技术监测地表沉降、地下水位变化等环境问题。 水文地质勘探： 介绍电磁法、电阻率成像等在地下水资源评价、含水层结构探测、地下水流场模拟中的应用。 灾害预警与地球动力学： 探讨地震勘探、大地测量学在地震活动性监测、火山监测、地壳形变研究中的应用。讨论如何利用地球物理数据来理解地球内部动力学过程。 前沿挑战与未来展望： 展望地球物理探测技术未来的发展趋势，包括： 高精度、高分辨率成像技术： 如全波形反演（FWI）、深度学习驱动的成像算法。 智能化数据处理与解释： 深度学习、大数据分析在地球物理数据处理和解释中的应用。 多物理场联合探测与融合： 如何更有效地融合不同探测方法的优势，获取更全面的地下信息。 面向特定应用的定制化解决方案： 针对特定勘探目标（如深层资源、非常规油气、地下空间利用）开发更高效、更经济的探测技术。 可视化与交互式解释平台： 构建更直观、更易用的数据可视化和解释工具。 本书旨在为地球物理专业学生、研究人员、工程师以及相关领域的从业者提供一本权威、实用的参考书。通过深入浅出的讲解和丰富的案例分析，我们希望能够激发读者对地球物理探测技术的兴趣，并为其在实际工作中提供有力的支持。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度都超出了我的预期。我原以为它会是一个相对基础的科普读物，但很快我就发现，它深入探讨了探地雷达技术背后的科学原理，特别是那些关于信号的数学处理方法。书中对探地雷达回波信号的形成、传播以及衰减过程进行了严谨的数学推导，这些公式虽然一开始看起来有些 intimidating，但作者通过详细的步骤和清晰的逻辑，一步步地引导读者理解。我特别关注了关于“去噪”和“滤波”的章节，书中介绍了多种常用的信号处理算法，例如FFT、小波变换等，并结合了实际数据给出应用范例。看到那些原始的、充满噪声的探地雷达数据，经过一系列的处理后，地下目标的特征变得异常清晰，这种“化繁为简”的过程让我印象深刻。书中还提到了“成像”的概念，通过对回波信号进行处理，将地下信息可视化，形成能够直观反映地下结构的地质剖面图。这部分内容让我大开眼界，原来我们能看到的地下世界，背后是如此复杂的科学计算和算法支持。这本书让我意识到，探地雷达不仅仅是“照相机”，更是“地下侦探”，它需要精密的科学方法来解读“眼睛”看到的一切。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构设计非常合理，从基础的物理原理到高级的信号处理技术，层层递进，非常适合我这样的跨学科背景的读者。一开始，作者详细介绍了探地雷达的工作流程，包括天线的发射与接收、数据的采集以及初步的处理。我特别喜欢其中关于“目标识别”的章节，它系统地阐述了如何从探地雷达的回波信号中提取有效信息，例如目标的大小、形状、埋深以及材料属性等。书中通过大量不同目标的案例分析，例如金属罐、空洞、岩石界面等，展示了它们在雷达数据中的典型形态，这对于提高我的目标判别能力非常有帮助。此外，书中还深入探讨了“反演”的概念，即根据观测到的回波信号，反推出地下物体的性质和分布。这部分内容虽然技术含量较高，但作者通过清晰的解释和实例，让我对这一复杂过程有了初步的认识。总而言之，这本书为我提供了一个全面而深入的探地雷达知识体系，让我能够从更宏观的层面理解这项技术。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名是《探地雷达正反演理论与信号处理》，以下是五段不包含此书内容的读者评价： 拿到这本书的时候，就被它厚重的体量和硬朗的封面吸引了。我一直对地下世界的探索充满好奇，而探地雷达作为一种非接触式的地球物理勘探技术，其原理和应用一直是我想要深入了解的。这本书无疑满足了我对“究竟是什么”的好奇心。开篇就引入了探地雷达的基本概念，那些复杂的物理方程和抽象的信号模型，在作者的笔下似乎变得生动起来。我尤其喜欢其中关于电磁波传播的章节，它详细阐述了不同地质介质对电磁波的影响，从土壤的介电常数到地下水的存在，都给出了直观的解释。阅读过程中，我仿佛置身于一个模拟的地下环境，亲眼看着电磁波如何在泥土、岩石和空隙中穿梭。更让我惊喜的是，书中穿插了大量的示意图和实际勘探案例，这些图例清晰地展示了不同地下结构在探地雷达数据中呈现出的特征，这对于我这样刚刚入门的读者来说，简直是福音。那些复杂的勘探结果，通过书中的分析，变得容易理解和 interpret。虽然我目前还没有机会亲自操作探地雷达设备，但通过这本书，我已经建立起了一个相对完整的知识框架，对于它在考古、工程勘察、环境监测等领域的应用有了初步的认识。

评分☆☆☆☆☆

在阅读这本书的过程中，我深刻体会到了“理论”与“实践”相结合的重要性。虽然书名中包含了“理论”二字，但它并非枯燥的学术论文集，而是将抽象的理论与具体的应用场景紧密地联系在了一起。书中详细讲解了探地雷达在不同应用领域中的具体表现，例如在寻找埋藏的金属管道时，如何识别出金属目标的独特反射特征；在勘察地层结构时，如何区分不同岩性界面的反射；甚至在地下考古中，如何发现隐藏的遗迹和墓葬。最让我着迷的是，书中不仅仅是描述了“是什么”，更侧重于“为什么”和“怎么办”。当遇到复杂的地下环境，例如多层介质交错、地下水含量变化剧烈等情况时，探地雷达信号会变得异常复杂，书中详细分析了这些情况下的信号特点，并提供了相应的处理策略。这对于我们从事实际勘探工作的人员来说，具有极高的指导意义。它让我们不仅仅是学会操作仪器，更能理解仪器背后复杂的物理过程，从而更好地应对各种复杂的现场情况，做出更准确的判断。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，在开始阅读之前，我对探地雷达的理解仅限于“地下扫一扫”的浅层概念。但这本书彻底颠覆了我的认知。它从最基础的电磁波理论讲起，循序渐进地介绍了探地雷达的工作原理，包括电磁波在不同介质中的传播、反射和折射。我特别着迷于书中关于“数据采集”和“预处理”的章节，它详细介绍了实际操作中可能遇到的各种问题，例如仪器参数的选择、天线的耦合、以及如何去除干扰信号等。这些看似微小的细节，在实际应用中却至关重要。更让我惊喜的是，书中还涉及了“目标散射理论”和“地下介质模型”等更深入的内容，这让我理解了为什么不同的地下目标会产生不同的回波信号，以及如何建立更精确的地下模型来解释这些信号。这本书的语言风格既严谨又不失生动，即使是面对一些复杂的数学公式，也能在作者的引导下找到理解的路径。它就像一位经验丰富的老师，带着我一步步探索探地雷达的奥秘，让我对这项技术有了更深刻的认识和更全面的掌握。