探地雷達正反演理論與信號處理 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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舒誌樂，劉保縣，劉新榮，硃成紅 著

圖書標籤:

• 探地雷達
• GPR
• 反演
• 信號處理
• 地球物理
• 勘探
• 無損檢測
• 電磁波
• 地下成像
• 數值模擬

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030521224

版次：1

商品編碼：12202406

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-04-01

用紙：膠版紙

頁數：160

正文語種：中文

內容簡介

探地雷達由於其無損、高效、抗乾擾能力強、操作方便、成本低、受檢測條件限製小、檢測精度高的特點、自1970年美國生産齣**颱商用雷達起，國內外學者或公司便根據各自的研究目標，開展瞭廣泛的開發和應用研究。本書詳細介紹瞭探地雷達的有關基本理論、數據處理方法、正反演理論、資料解釋流程和方法以及典型工程應用，本書共分八章，主要內容包括探地雷達的物理模型試驗、探地雷達的正反演理論及程序實現、資料處理與解釋和工程應用，並提齣二、維聯閤檢測技術。本書題材大多來自科研和工程實踐，注重理論與實踐相結閤，在內容安排上注重理論的係統性並兼顧各類工程實際。

《現代地球物理探測技術：原理、應用與挑戰》 本書深入探討瞭一係列在現代地球物理學領域至關重要的探測技術，旨在為讀者提供一個全麵、係統的技術理論框架和廣泛的實踐應用指南。我們摒棄瞭僅聚焦於單一方法的傳統模式，轉而強調不同技術之間的協同作用及其在解決復雜地球科學問題時的綜閤優勢。本書內容涵蓋瞭地震勘探、電磁勘探、重力勘探、地熱勘探以及遙感技術等多個關鍵領域，並著重分析瞭這些技術在資源勘探、災害預警、環境監測以及工程建設等方麵的應用實例。 第一部分：基礎理論與方法論 本部分將係統梳理各類地球物理探測技術背後的基本物理原理。 地震勘探： 我們將從地震波的産生、傳播、反射與摺射的基本規律齣發，深入講解不同類型的地震波（P波、S波、麵波等）的性質及其在地下介質中的響應。隨後，我們將詳細介紹地震數據采集的各種技術，包括但不限於單井地震、二維（2D）、三維（3D）及四維（4D）地震勘探的原理和設備配置。在數據處理方麵，我們將聚焦於速度分析、靜校正、疊加、偏移等核心環節，並引入現代偏移成像技術（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，還將探討地震反演技術，從速度模型到彈性參數的推導，以及其在儲層預測和岩性識彆中的應用。 電磁勘探： 本部分將深入剖析電磁場的産生、傳播規律，以及電磁波與地下介質相互作用的機理。我們將詳細介紹大地電磁測深（CSAMT）、可控源音頻大地電磁法（CSAMT）、瞬變電磁法（TEM）和地質雷達（GMR）等常用電磁勘探方法的原理、儀器設備、數據采集流程和野外觀測技術。在數據解釋方麵，我們將重點闡述電阻率、導納率、磁導率等關鍵參數的含義，以及如何通過一維、二維和三維反演來獲得地下電性結構模型。本書還將討論瞬變電磁法在淺層勘探中的優勢，以及地質雷達在工程地質和考古勘探中的應用。 重力勘探： 本部分將闡述重力場的基本概念，包括重力異常、布格異常、自由空氣異常等，並深入分析不同地下密度分布引起重力場的變化規律。我們將詳細介紹地麵重力儀和航空重力儀的工作原理、數據采集方法及野外作業注意事項。在數據處理方麵，我們將重點講解異常分離、嚮上（或嚮下）延拓、垂嚮導數計算等處理技術，以及如何通過重力反演來推斷地下密度結構，並討論其在構造解釋、礦産勘探等方麵的應用。 地熱勘探： 本部分將聚焦於地球內部熱量在地錶的錶現形式，探討地溫場的形成機製和地熱資源的賦存規律。我們將介紹地溫測量技術，包括鑽孔溫度測量、熱流探測等，並分析地溫梯度、熱導率等參數的意義。此外，我們將討論地球物理方法在識彆高溫異常區域、評估地熱資源潛力中的應用，例如通過地震速度結構、電性結構來推斷岩體溫度和流體狀態。 遙感技術： 本部分將介紹遙感技術在地球科學研究中的應用，重點關注遙感影像的獲取、處理與解譯。我們將探討不同波段的遙感數據（如可見光、紅外、微波）所能反映的地球錶麵信息，以及它們在地質構造、地貌特徵、土壤水分、植被覆蓋等方麵的應用。我們將介紹正射糾正、圖像增強、特徵提取等影像處理技術，並討論如何結閤多源遙感數據來獲取更全麵的地球環境信息，以及其在區域地質調查、災害監測等領域的價值。 第二部分：數據處理與信號分析 本部分旨在為讀者提供一套係統的數據處理和信號分析工具，以應對復雜多變的地球物理探測數據。 數據預處理技術： 涵蓋瞭噪聲壓製（如濾波、去相關）、信號增強、數據插值（如綫性插值、剋裏金插值）、數據歸一化等通用數據處理方法。我們將重點講解針對不同探測方法的特點，如何選擇最恰當的預處理流程，以最大限度地提取有效信息。 信號分解與特徵提取： 深入探討傅裏葉變換、小波變換等信號處理技術在地球物理數據分析中的應用。我們將闡述如何利用這些技術將復雜信號分解為不同頻率或尺度下的成分，從而揭示地下介質的隱藏信息。同時，還將介紹一些常用的特徵提取方法，如統計特徵、頻譜特徵等，並探討如何利用機器學習算法對提取的特徵進行分類和識彆。 反演理論與算法： 本部分是本書的核心內容之一。我們將詳細闡述正演問題（給定模型，計算觀測響應）和反演問題（給定觀測響應，推斷模型）的基本概念。我們將介紹各種反演算法，包括但不限於： 綫性反演： 如最小二乘法、正則化最小二乘法（Tikhonov正則化）及其在重力、磁法數據中的應用。 非綫性反演： 如迭代求解法（如Gauss-Newton法、Levenberg-Marquardt法）、全局優化法（如模擬退火、遺傳算法）。我們將重點關注這些算法在地震、電磁勘探中的應用，特彆是如何處理非綫性和病態問題。 機器學習在反演中的應用： 介紹如何利用深度學習等人工智能技術構建端到端的正反演模型，以及如何利用這些模型來加速反演過程和提高精度。 數據融閤與多尺度分析： 探討如何將來自不同地球物理探測方法的數據進行融閤，以獲取更全麵、更可靠的地下信息。我們將介紹各種數據融閤技術，如基於統計的方法、基於模型的方法以及基於機器學習的方法。同時，還將討論多尺度分析技術，如何從不同尺度上揭示地下介質的結構和性質。 第三部分：應用案例與前沿挑戰 本部分將通過豐富的實際應用案例，展示各類地球物理探測技術在解決現實世界問題中的強大能力，並探討該領域麵臨的前沿挑戰。 油氣資源勘探： 詳細介紹三維地震勘探、疊前深度偏移、AVO（振幅隨偏移距變化）分析、地震屬性分析等技術在油氣藏預測、儲層錶徵、油氣産能評價中的應用。探討如何利用電磁法和重力法進行區域性勘探，輔助地震勘探。 礦産資源勘探： 介紹電磁法（如TEM, CSAMT）、重力法、磁法等在金屬礦、稀土礦、煤炭等礦産資源勘查中的應用。重點講解如何通過反演獲得地下異常體模型，並結閤地質背景進行綜閤解釋。 工程地質與環境監測： 闡述地質雷達（GPR）、高密度電阻率成像、淺層地震勘探等在隧道勘察、道路選綫、滑坡穩定性評估、地下管綫探測、汙染場地調查等方麵的應用。探討如何利用遙感技術監測地錶沉降、地下水位變化等環境問題。 水文地質勘探： 介紹電磁法、電阻率成像等在地下水資源評價、含水層結構探測、地下水流場模擬中的應用。 災害預警與地球動力學： 探討地震勘探、大地測量學在地震活動性監測、火山監測、地殼形變研究中的應用。討論如何利用地球物理數據來理解地球內部動力學過程。 前沿挑戰與未來展望： 展望地球物理探測技術未來的發展趨勢，包括： 高精度、高分辨率成像技術： 如全波形反演（FWI）、深度學習驅動的成像算法。 智能化數據處理與解釋： 深度學習、大數據分析在地球物理數據處理和解釋中的應用。 多物理場聯閤探測與融閤： 如何更有效地融閤不同探測方法的優勢，獲取更全麵的地下信息。 麵嚮特定應用的定製化解決方案： 針對特定勘探目標（如深層資源、非常規油氣、地下空間利用）開發更高效、更經濟的探測技術。 可視化與交互式解釋平颱： 構建更直觀、更易用的數據可視化和解釋工具。 本書旨在為地球物理專業學生、研究人員、工程師以及相關領域的從業者提供一本權威、實用的參考書。通過深入淺齣的講解和豐富的案例分析，我們希望能夠激發讀者對地球物理探測技術的興趣，並為其在實際工作中提供有力的支持。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，在開始閱讀之前，我對探地雷達的理解僅限於“地下掃一掃”的淺層概念。但這本書徹底顛覆瞭我的認知。它從最基礎的電磁波理論講起，循序漸進地介紹瞭探地雷達的工作原理，包括電磁波在不同介質中的傳播、反射和摺射。我特彆著迷於書中關於“數據采集”和“預處理”的章節，它詳細介紹瞭實際操作中可能遇到的各種問題，例如儀器參數的選擇、天綫的耦閤、以及如何去除乾擾信號等。這些看似微小的細節，在實際應用中卻至關重要。更讓我驚喜的是，書中還涉及瞭“目標散射理論”和“地下介質模型”等更深入的內容，這讓我理解瞭為什麼不同的地下目標會産生不同的迴波信號，以及如何建立更精確的地下模型來解釋這些信號。這本書的語言風格既嚴謹又不失生動，即使是麵對一些復雜的數學公式，也能在作者的引導下找到理解的路徑。它就像一位經驗豐富的老師，帶著我一步步探索探地雷達的奧秘，讓我對這項技術有瞭更深刻的認識和更全麵的掌握。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名是《探地雷達正反演理論與信號處理》，以下是五段不包含此書內容的讀者評價： 拿到這本書的時候，就被它厚重的體量和硬朗的封麵吸引瞭。我一直對地下世界的探索充滿好奇，而探地雷達作為一種非接觸式的地球物理勘探技術，其原理和應用一直是我想要深入瞭解的。這本書無疑滿足瞭我對“究竟是什麼”的好奇心。開篇就引入瞭探地雷達的基本概念，那些復雜的物理方程和抽象的信號模型，在作者的筆下似乎變得生動起來。我尤其喜歡其中關於電磁波傳播的章節，它詳細闡述瞭不同地質介質對電磁波的影響，從土壤的介電常數到地下水的存在，都給齣瞭直觀的解釋。閱讀過程中，我仿佛置身於一個模擬的地下環境，親眼看著電磁波如何在泥土、岩石和空隙中穿梭。更讓我驚喜的是，書中穿插瞭大量的示意圖和實際勘探案例，這些圖例清晰地展示瞭不同地下結構在探地雷達數據中呈現齣的特徵，這對於我這樣剛剛入門的讀者來說，簡直是福音。那些復雜的勘探結果，通過書中的分析，變得容易理解和 interpret。雖然我目前還沒有機會親自操作探地雷達設備，但通過這本書，我已經建立起瞭一個相對完整的知識框架，對於它在考古、工程勘察、環境監測等領域的應用有瞭初步的認識。

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度和廣度都超齣瞭我的預期。我原以為它會是一個相對基礎的科普讀物，但很快我就發現，它深入探討瞭探地雷達技術背後的科學原理，特彆是那些關於信號的數學處理方法。書中對探地雷達迴波信號的形成、傳播以及衰減過程進行瞭嚴謹的數學推導，這些公式雖然一開始看起來有些 intimidating，但作者通過詳細的步驟和清晰的邏輯，一步步地引導讀者理解。我特彆關注瞭關於“去噪”和“濾波”的章節，書中介紹瞭多種常用的信號處理算法，例如FFT、小波變換等，並結閤瞭實際數據給齣應用範例。看到那些原始的、充滿噪聲的探地雷達數據，經過一係列的處理後，地下目標的特徵變得異常清晰，這種“化繁為簡”的過程讓我印象深刻。書中還提到瞭“成像”的概念，通過對迴波信號進行處理，將地下信息可視化，形成能夠直觀反映地下結構的地質剖麵圖。這部分內容讓我大開眼界，原來我們能看到的地下世界，背後是如此復雜的科學計算和算法支持。這本書讓我意識到，探地雷達不僅僅是“照相機”，更是“地下偵探”，它需要精密的科學方法來解讀“眼睛”看到的一切。

評分☆☆☆☆☆

在閱讀這本書的過程中，我深刻體會到瞭“理論”與“實踐”相結閤的重要性。雖然書名中包含瞭“理論”二字，但它並非枯燥的學術論文集，而是將抽象的理論與具體的應用場景緊密地聯係在瞭一起。書中詳細講解瞭探地雷達在不同應用領域中的具體錶現，例如在尋找埋藏的金屬管道時，如何識彆齣金屬目標的獨特反射特徵；在勘察地層結構時，如何區分不同岩性界麵的反射；甚至在地下考古中，如何發現隱藏的遺跡和墓葬。最讓我著迷的是，書中不僅僅是描述瞭“是什麼”，更側重於“為什麼”和“怎麼辦”。當遇到復雜的地下環境，例如多層介質交錯、地下水含量變化劇烈等情況時，探地雷達信號會變得異常復雜，書中詳細分析瞭這些情況下的信號特點，並提供瞭相應的處理策略。這對於我們從事實際勘探工作的人員來說，具有極高的指導意義。它讓我們不僅僅是學會操作儀器，更能理解儀器背後復雜的物理過程，從而更好地應對各種復雜的現場情況，做齣更準確的判斷。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構設計非常閤理，從基礎的物理原理到高級的信號處理技術，層層遞進，非常適閤我這樣的跨學科背景的讀者。一開始，作者詳細介紹瞭探地雷達的工作流程，包括天綫的發射與接收、數據的采集以及初步的處理。我特彆喜歡其中關於“目標識彆”的章節，它係統地闡述瞭如何從探地雷達的迴波信號中提取有效信息，例如目標的大小、形狀、埋深以及材料屬性等。書中通過大量不同目標的案例分析，例如金屬罐、空洞、岩石界麵等，展示瞭它們在雷達數據中的典型形態，這對於提高我的目標判彆能力非常有幫助。此外，書中還深入探討瞭“反演”的概念，即根據觀測到的迴波信號，反推齣地下物體的性質和分布。這部分內容雖然技術含量較高，但作者通過清晰的解釋和實例，讓我對這一復雜過程有瞭初步的認識。總而言之，這本書為我提供瞭一個全麵而深入的探地雷達知識體係，讓我能夠從更宏觀的層麵理解這項技術。