雷达数据处理与解释
雷达信号处理与数据处理技术
雷达信号处理与数据处理技术在现代科技发展的浪潮中，雷达技术作为一种重要的传感技术，被广泛应用于军事、航空航天、气象、海洋等领域。
而雷达信号处理和数据处理技术则是雷达系统中的核心部分，对雷达系统的性能和功能至关重要。
雷达信号处理是指将接收到的雷达回波信号进行初步处理和分析的过程。
雷达回波信号是由雷达波束照射目标并被目标反射回来的信号，其中包含了目标的位置、速度、形状等信息。
雷达信号处理的目标是从复杂的混合信号中提取出有用的目标信息，并进行目标检测、跟踪、识别等一系列处理。
雷达信号处理的基本过程包括：信号预处理、目标检测、参数估计和数据融合等。
信号预处理是对接收到的回波信号进行滤波、去噪等处理，以减小噪声对后续处理的影响。
目标检测是在预处理后的信号中寻找目标的存在，常见的方法包括常规方法、自适应方法和基于特征的方法等。
参数估计是对目标的位置、速度等参数进行估计，以实现目标的跟踪和识别。
数据融合是将来自不同传感器的数据进行融合，提高目标检测和跟踪的准确性和鲁棒性。
雷达数据处理是指对雷达系统中产生的各种数据进行处理和分析的过程。
雷达系统中的数据包括雷达回波信号、目标信息、环境背景信息等。
雷达数据处理的目标是从海量的数据中提取出有用的信息，并进行目标识别、目标定位、目标追踪等应用。
雷达数据处理的基本过程包括：数据预处理、特征提取、目标识别和数据分析等。
数据预处理是对原始数据进行滤波、降噪等处理，以提高后续处理的效果。
特征提取是从预处理后的数据中提取出与目标特征相关的信息，常见的特征包括幅度、相位、频率等。
目标识别是根据特征信息判断目标的类别和属性，常见的方法包括模式识别、机器学习等。
数据分析是对识别出的目标信息进行统计和分析，以得出结论和预测。
雷达信号处理和数据处理技术的发展，为雷达系统的性能和功能提供了强大的支持。
通过不断创新和改进，雷达系统在目标检测和跟踪、目标识别和定位等方面取得了显著的进展。
然而，随着雷达技术的不断发展，也面临着更多的挑战和需求。
气象雷达数据的处理与分析方法研究
气象雷达数据的处理与分析方法研究气象雷达是一种重要的气象观测工具，可以实时获取大气中的降水和云的信息。
随着科技的不断进步，雷达观测数据的质量不断提高，也为我们提供了更多的信息。
但是，这些原始数据并不是完整、直接可用的，需要进行一系列的数据处理、过滤和分析，才能得到对应的气象信息。
本文将从气象雷达数据的处理与分析方法，对其应用进行探讨和总结。
一、雷达数据预处理气象雷达获取的原始数据包含了大量信息，但是数据量较大，而且其中混杂着一些冗余或者错误的信息。
因此，在进行后续分析之前，需要先进行一些预处理操作，以提取有用的信息或者去除无用的信息。
1. 数据格式转换将原始的雷达数据从二进制格式转换为文本格式，以方便后续的处理和分析。
2. 数据过滤对原始数据进行地物回波分离，去除与地面反射有关的信号，以及对雨径大小、强度等指标进行滤波、降噪等处理，提高数据的质量和准确性。
3. 数据配准将多个雷达的数据进行采集、配准，拼接成一个完整的场景，以对气象条件进行综合性的分析和判断。
二、数据分析与应用1. 降水估测气象雷达在降水监测与预报中担任着重要的角色。
常见的降水估测方法有积分反射率-降水强度关系法、基于反射率的距平法、极端值回归法等，这些方法都基于对雷达数据进行计算、拟合、回归等处理操作，以得到对应的降水强度和区域分布情况。
2. 利用径向速度估测风场除了对降水的估测外，气象雷达的另一个重要应用是估算大气中的风场信息。
大气中的颗粒物在运动过程中会受到风的作用，从而产生一个径向的速度分量。
气象雷达利用这个办法可以对风速进行反演，从而实现大气中风场的监测与估算。
3. 识别云和降水利用雷达数据，可以将云和降水分别进行识别和判别。
其中，云的特征主要体现在反射率的大小、垂直延伸程度、水平移动速度等方面，而降水主要体现在反射率的空间分布、体积、持续时间等方面。
4. 暴雨监测预警对于暴雨等极端天气的监测预警，气象雷达也有着重要的应用。
激光雷达的数据处理与应用
激光雷达的数据处理与应用一、激光雷达概述激光雷达（LIDAR）是一种利用激光束扫描物体并测量距离、速度和方向的遥感技术。
它有着高精度、高分辨率、远距离、全天候、三维数据等优点，广泛应用于机器人、自动驾驶、测绘、地质勘探、城市规划等领域。
二、激光雷达数据处理激光雷达所采集的数据一般为三维点云数据，是由一个光束扫描得到的数据集合。
点云数据的处理主要包括数据去噪、地面提取、特征提取、点云配准等步骤。
1. 数据去噪数据去噪是点云处理过程中的重要一步，可以提高后续处理的效率和数据的准确性。
常见的数据去噪方法有Hampel滤波、高斯滤波、形态学滤波等。
2. 地面提取激光雷达所采集的点云数据中包含了地面、建筑物、植被等信息。
在机器人、自动驾驶等应用场景中，地面信息是非常重要的。
地面提取可以采用基于聚类、分割、曲面拟合等方法，例如RANSAC算法、最小二乘法等。
3. 特征提取在机器人、自动驾驶等场景中，需要从点云数据中提取出一些特征信息，例如建筑物的角点、墙面等信息。
特征提取可以采用Harris角点检测、SIFT、SURF等方法。
4. 点云配准激光雷达常常需要在不同的时间、位置、角度下采集数据，不同数据之间需要进行配准。
点云配准可以采用基于特征的配准、基于ICP（Iterative Closest Point）的配准等方法。
三、激光雷达应用激光雷达的广泛应用使其逐渐成为人工智能、机器人、自动驾驶等领域的重要技术之一。
下面列举几个典型的应用案例。
1. 机器人导航激光雷达可以用于机器人的导航和避障。
机器人通过激光雷达获取周围环境信息，结合自身运动状态，利用SLAM （Simultaneous Localization And Mapping）算法构建环境地图，实现自主导航。
2. 自动驾驶激光雷达是自动驾驶系统中不可或缺的部分。
它可以获取周围环境信息，包括道路、车辆、行人等，实现自动驾驶车辆的感知与决策。
3. 测绘激光雷达可以用于地形测量、海洋勘探、空中摄影等测绘领域。
雷达数据处理
雷达数据处理-雷达数据处理雷达数据处理-正文*从一系列雷达测量值中，利用参数估值理论估计目标的位置、速度、加速度等运动参数；进行目标航迹处理；选择、跟踪目标；形成各种变换、校正、显示、报告或控制等数据；估计某些与目标形体、表面物理特性有关的参数等。
早期的一些雷达，采用模拟式解算装置进行数据处理。
现代雷达已采用数字计算机完成这些任务。
数据格式化雷达数据的原始形式是一些电的和非电的模拟量，经接收系统处理后在计算机的输入端已变成数字量。
数字化的雷达数据以一定格式组成雷达数据字。
雷达数据字可编成若干个字段，每一个字段指定接纳某个时刻测量到的雷达数据。
雷达数据字是各种数据处理作业的原始量，编好后即送入计算机存储器内的指定位置。
校正雷达系统的失调会造成设备的非线性和不一致性，使雷达数据产生系统误差，影响目标参数的无偏估计。
为保证高质量的雷达数据，预先把一批校正补偿数据存储于计算机中。
雷达工作时，根据测量值或系统的状态用某种查表公式确定校正量的存储地址，再用插值法对测量值进行校正和补偿，以清除或减少雷达数据的系统误差。
坐标变换雷达数据是在以雷达天线为原点的球坐标系中测出的，如距离、方位角、仰角等。
为了综合比较由不同雷达或测量设备得到的目标数据，往往需要先把这些球坐标数据变换到某个参考坐标系中。
常用直角坐标系作为参考坐标系。
另外，在球坐标系中观察到的目标速度、加速度等状态参数是一些视在几何分量的合成，不能代表目标在惯性空间的运动特征。
若数据处理也在雷达球坐标系中进行，会由于视在角加速度和更高阶导数的存在使数据处理复杂化，或者产生较大的误差。
适当选择坐标系，可以简化目标运动方程，提高处理效率或数据质量。
跟踪滤波器跟踪滤波器是雷达数据处理系统的核心。
它根据雷达测量值实时估计当前的目标位置、速度等运动参数并推算出下一次观察时目标位置的预报值。
这种预报值在跟踪雷达中用来检验下一次观测值的合理性；在搜索雷达中用于航迹相关处理。
探地雷达数据资料处理流程
探地雷达数据资料处理流程
探地雷达数据处理流程通常包括以下步骤：
数据采集：使用地雷探测雷达设备进行数据采集。
这可能涉及雷达发射信号并测量返回信号的时间和强度。
数据预处理：对采集的原始数据进行预处理，包括去除噪声、校正信号、填补数据缺失等。
这有助于提高数据质量和准确性。
数据滤波：应用滤波技术来进一步减少噪声和提高信号与噪声比。
这有助于更清晰地识别地雷的特征。
特征提取：从处理后的数据中提取特征，例如目标的形状、大小、深度等。
这些特征有助于区分地雷和其他物体。
数据分析：利用统计学和模式识别方法对特征进行分析，以识别可能的地雷目标。
这可能包括使用机器学习算法来自动检测潜在的地雷区域。
图像显示与地图生成：将处理后的数据以图像或地图的形式呈现，以帮助操作员更直观地理解潜在的地雷分布。
验证与确认：对潜在地雷目标进行验证和确认，可能需要进一步的实地勘查或使用其他技术手段来确保准确性。
报告生成：生成最终的报告，提供有关潜在地雷位置和特性的详细信息，以协助相关决策和行动。
这是一个一般性的处理流程，具体步骤和方法可能因使用的雷达设备、数据特性以及处理软件而有所不同。
1。
毫米波雷达数据处理流程
毫米波雷达数据处理流程一、引言毫米波雷达是一种利用毫米波频段进行探测和测量的雷达系统。
它具有较高的分辨率和抗干扰能力，广泛应用于无人驾驶、安防监控、气象预报等领域。
本文将介绍毫米波雷达数据的处理流程。
二、数据获取毫米波雷达通过发射毫米波信号并接收其回波来获取目标的信息。
数据获取是毫米波雷达数据处理的第一步，它包括以下几个关键步骤：1. 发射信号：毫米波雷达通过发射器发射出一定频率和功率的毫米波信号。
2. 接收回波：发射的毫米波信号与目标物相互作用后产生回波，雷达接收器接收并放大回波信号。
3. 信号处理：将接收到的回波信号进行滤波、放大、模数转换等处理，得到数字化的毫米波雷达数据。
三、数据预处理数据预处理是为了去除雷达数据中的噪声和干扰，提高数据质量和可靠性。
以下是常见的数据预处理方法：1. 去除噪声：对数据进行滤波处理，去除高频和低频噪声。
2. 幅度校正：对数据进行幅度校正，消除因距离衰减引起的信号强度误差。
3. 目标检测：通过阈值分割、边缘检测等方法检测目标物体，并提取目标的位置和尺寸信息。
四、数据解析数据解析是将预处理后的数据转化为目标的物理量信息，例如目标的距离、速度、角度等。
以下是常见的数据解析方法：1. 距离解析：通过测量回波的时间延迟，计算目标与雷达的距离。
2. 速度解析：通过测量回波的多普勒频移，计算目标的速度。
3. 角度解析：通过多个接收天线或扫描天线阵列，测量回波的到达方向，计算目标的角度。
五、目标跟踪目标跟踪是对雷达探测到的目标进行持续追踪和识别。
目标跟踪的主要任务是将连续的雷达数据与目标进行关联，确定目标的轨迹和运动状态。
以下是常见的目标跟踪方法：1. 卡尔曼滤波：利用卡尔曼滤波器对目标的状态进行估计和预测，实现目标的跟踪。
2. 粒子滤波：通过一组随机粒子对目标的状态进行采样和估计，实现目标的跟踪。
3. 关联算法：通过匹配目标的特征或轨迹，将连续的雷达数据与目标进行关联，实现目标的跟踪。
地质勘探中的地质雷达数据处理
地质勘探中的地质雷达数据处理地质雷达是一种重要的勘探工具，常用于地下资源勘探和工程地质调查。
在地质勘探中，地质雷达数据的处理十分关键，可以帮助我们分析地下结构和探测潜在的地质问题。
本文将介绍地质雷达数据的处理方法和常见的应用案例。
1. 数据采集地质雷达的数据采集通常是通过扫描仪、探头或阵列进行的。
这些设备会发送高频电磁波并接收反射回来的信号。
采集到的数据包括电磁波的幅度和到达时间。
在野外勘探中，地质雷达设备通常通过车辆或人工方式进行扫描。
2. 数据预处理为了提取有效信息并降低噪声的干扰，地质雷达数据需要进行预处理。
预处理的步骤包括：a) 数据校正：对于设备的硬件误差进行校正，例如，校正电磁波的频率和幅度。
b) 数据滤波：使用数字滤波器去除高频噪声和低频成分，以保留需要的信号。
c) 数据校准：将地质雷达数据与参考标志物进行对比，修正时间和深度等参数。
3. 数据解释与分析在地质雷达数据处理的过程中，数据解释与分析是十分重要的环节。
根据数据特征和采集目的，可以进行以下分析：a) 反射和回波分析：分析地下反射或回波的特征和模式，确定可能的地下结构或矿物。
b) 地震学分析：利用地质雷达数据进行地震学分析，研究地下地质构造的特征，如断层、褶皱等。
4. 数据可视化为了更好地理解和展示地质雷达数据，常常需要将其可视化。
常见的地质雷达数据可视化方法包括：a) 剖面图：将采集到的数据在横向和纵向上绘制出来，形成地下剖面图。
b) 等深线图：根据反射强度和深度等绘制等深线，用来表示地下结构的分布。
c) 三维模型：利用地质雷达数据生成地下三维模型，以更直观地展示地下结构。
5. 应用案例地质雷达数据处理在各个地质领域都有广泛的应用。
以下是两个常见的应用案例：a) 矿产勘探：地质雷达可以用来确定矿床的位置、储量和含矿岩石的特征，有助于指导矿产开采。
b) 工程勘察：地质雷达可检测地下障碍物（如管道、洞穴、地下水等），为工程建设提供基础数据。
海洋气象雷达的数据处理与分析方法
海洋气象雷达的数据处理与分析方法引言：海洋气象雷达是一种重要的观测设备，用于获取海洋上空的气象信息。
它通过发射无线电波并接收其反射信号来获取大气中各种气象现象的信息，如降水、风、风暴等。
这些数据的处理与分析对于气象预报、海洋交通安全等具有重要意义。
本文将介绍海洋气象雷达数据处理与分析的一些常用方法和技术。
一、数据预处理在进行数据分析之前，需要对原始雷达数据进行预处理。
预处理的目的是去除错误的数据、消除干扰以及提高数据质量。
主要的数据预处理方法包括：1. 数据校正：对雷达接收到的原始数据进行校正，以消除仪器本身引入的误差。
常用的校正方法有反射率校正、雷达回波强度归一化等。
2. 数据滤波：对原始数据进行滤波操作，去除噪声和杂散信号。
常用的滤波算法有中值滤波、高斯滤波等。
3. 数据平滑：对数据进行平滑处理，主要是为了去除雷达所接收到的离散信号，使其更加连续和平滑。
常用的平滑方法有低通滤波、加权平均等。
二、数据解析与提取经过预处理后的雷达数据需要进行解析和提取，以获取有用的信息。
主要的数据解析与提取方法包括：1. 降水处理：通过雷达反射率数据可以推算出降水的强度、类型和分布等信息。
常用的降水处理方法包括Z-R关系、ZSD法等。
2. 风场提取：通过雷达多普勒频移数据可以推算出风场的强度和方向。
常用的风场提取方法包括傅立叶变换法、相关分析法等。
3. 气旋检测：利用雷达数据可以检测出海洋上的气旋和风暴等天气现象。
常用的气旋检测方法包括相位相关法、速度剖面法等。
三、数据分析与应用在得到目标数据后，需要进一步进行数据分析和应用。
主要的数据分析与应用方法包括：1. 气象预报：通过分析雷达数据，可以预测未来一段时间内的降水、风暴等气象现象，提供天气预报服务。
常用的气象预报方法包括回归分析法、机器学习算法等。
2. 海洋交通安全：通过分析风场、海浪等信息，可以提供海洋交通安全预警服务。
常用的海洋交通安全方法包括海浪预测、风场预测等。
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1、时间剖面的解释方法
2、雷达波速度的求取
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一、 ZTR12雷达资料解释 1、时间剖面的解释方法
地质雷达图像剖面是地质雷达资料地质解释的
基础图件，只要地下介质中存在电性差异，就可以
在雷达图像剖面中找到相应的反射波与之对应。根
据相邻道上反射波的对比，把不同道上同一个反射
波相同相位连结起来的对比称为同相轴。一般在无 构造区，同一波组往往有一组光滑平行的同相轴与 之对应，这一特性称为反射波组的同相性。
度都由发射源控制。脉冲在地下传播过程中，能量均会产生球
面衰减，也会由于介质对波的能量的吸收而减弱，在地下介质 不均匀时还会发生散射、反射与透射。因此数字记录的地质雷
达数据类似于反射地震数据，反射地震数字处理许多有效技术
通过某种形式改变均可以应用于地质雷达资料的处理。
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一、 ZTR12雷达数据处理与资料解释
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一、 ZTR12雷达资料解释
1、时间剖面的解释方法
2）雷达反射波同相轴局部缺失 地下裂缝、地层性质突变和风化发育情况和 程度往往是不均衡的，那么由于其对雷达反射波的
吸收和衰减作用，往往使得在裂缝、裂隙的发育位
置造成可连续追踪对比的雷达反射波同相轴局部缺 失，从缺失的范围与地下裂缝横向发育范围和介质
2） 雷达反射波同相轴局部缺失
3） 雷达反射波波形发生畸变
4） 雷达反射波频率发生变化
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一、 ZTR12雷达资料解释 1、时间剖面的解释方法 1）雷达反射波同相轴发生明显错动 破碎带及大的风化裂隙、含水量变化大造成
正常地层发生突变，两侧地层或土壤层性质发生
变化，表现在地质雷达时间剖面上为反映地下底 层界面上的雷达反射波同相轴明显错动，断层活 土壤层性质发生变化越大，这一特征越明显。
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一、 ZTR12雷达数据处理与资料解释
1 数字滤波
矿井地质雷达在测量过程中，为了保留尽可能多的信息，常
采用全通的记录方式，这样有效波的干扰就被同时记录下来，为了 去除数据中的干扰信号，需要采用数字滤波的方法。数字滤波就是 根据数据中有效信号和干扰信号频谱范围的不同来消除干扰波。 如果有效信号的频谱分布与干扰信号的频谱有一个比较明显 的分界，那么可根据具体的干扰信号的分布，设计一个合理的滤波 器，将其滤除，就得到了滤波以后的结果，根据干扰信号的频谱分 布的不同，可以采取低通、高通或带通的方法。
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一、 ZTR12雷达资料解释 1、时间剖面的解释方法
不同测量目的对地层的划分是不同： （1）在进行考古调查时，特别关注文化层的识别； （2）在进行工程地质调查时，常以地层的承载力作 为地层划分依据，因此不仅要划分基岩，而且对基岩风化 程度也需要加以区分。为此需要根据测量目的，对比雷达 图像与钻探结果，建立测区地层的反射波组特征。根据反 射波组的特征就可以在雷达图像剖面中拾取反射层。一般 是从垂直走向的测线开始，逐条测线进行。最后拾取的反 射层必须能在全部测线中都能连接起来并保证在全部测线 交点上相互一致闭合。
的特征及其相互关系，掌握重要波组的地质构造特征，其中
特别要重点研究特征波的同相轴变化。特征波是指强振幅、 能长距离连续追踪、波形稳定的反射波。它们一般都是主要 岩性分界面的有效波。它们特征明显，易于识别。掌握了它 们就能研究剖面的主要地质构造特点。
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一、 ZTR12雷达资料解释 1、时间剖面的解释方法 时间剖面上主要表现如下特征： 1） 雷达反射波同相轴发生明显错动
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一、 ZTR12雷达数据处理与资料解释
1 数字滤波
1）低通滤波 如果噪音的频谱分布只有高频成分，那么可采用如 下的滤波器将其滤除：
1 H(f) 0 f fh 其他
式中 f h 是高截频率。
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一、 ZTR12雷达数据处理与资料解释
1 数字滤波
2）高通滤波 如果噪音的频谱分布只有低频成分，那么可采用如 下的滤波器将其滤除：
一、 ZTR12雷达资料解释
地质雷达资料的地质解释是雷达探测的
目的。然而地质雷达资料反映的是地下介质
的电性分布，要把地下介质的电性分布转化
为地质体的分布，必须把地质、钻探、地质
雷达和其他相关的资料有机结合起来，建立
测区的地质——地球物理模型，并以此获得
地下地质模式。
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一、 ZTR12雷达资料解释
ZTR12矿用本安型地质雷达系统
主讲人： 王伟
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一、ZTR12雷达数据处理与资料解释
地质雷达数据处理的目标是压制随机的和规则的干扰，以
最大可能的分辨率在地质雷达图像剖面上显示反射波，提取反
射波的各种有用的参数(包括电磁波速度，振幅和波形等)来帮 助解释。地质雷达与反射地震都依靠脉冲回波信号，其子波长
一、 ZTR12雷达资料解释 1、时间剖面的解释方法
上述现象在地质雷达时间剖面上特征往往不是孤立的， 即有时几种特征同时存在，只是有的特征更突出，有的特征
不明显，这就需要资料解释人员除对区域地质条件充分了解
以外，还必须具有丰富的实践和解释经验，从而去伪存真，
得到更准确的地下地质信息。
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一、 ZTR12雷达资料解释
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一、 ZTR12雷达资料解释 1、时间剖面的解释方法 根据地层反射波组特征与钻孔对应的位置划分反射波组 后，就需要依据反射波组的同相性与相似性进行地层的追索 与对比。在进行时间剖面的对比之前，要掌握区域地质资料 ，了解测区所处的构造背景。在此基础上，充分利用时间剖 面的直观性和范围大的特点，统观整条测线，研究重要波组
1 H(f) 0 f fl 其他
式中 f l 是低截频率。
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一、 ZTR12雷达数据处理与资料解释
1 数字滤波
3）带通滤波 如果噪音的频谱分布既有低频成分又有高频成分， 那么可采用如下的滤波器将其滤除：
1 H(f) 0 fl f fh 其他
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一、 ZTR12雷达资料解释 1、时间剖面的解释方法 4）雷达反射波频率发生变化 由于土壤各种成分含量及盐碱性质对于雷达 波的电磁弛豫效应和衰减、吸收作用，往往对雷达
波波形改造的同时造成雷达反射波在局部频率降低，
这也是在地质雷达时间剖面上识别不同土壤性质边 界的一个重要标志。
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一、 ZTR12雷达资料解释 1、时间剖面的解释方法
地质雷达测量使用的点距很小(<2m)，地下介质 的地质变化在一般情况下比较缓慢，因此相邻记录
道上同一反射波组的特征会保持不变，这一特征称
为反射波形的相似性。同一地层的电性特征接近，
其反射波组的波形、振幅、周期及其包络线形态等
有一定特征。确定具有一定特征的反射波组是反射 层识别的基础，而反射波组的同相性与相似性为反 射层的追踪提供了依据。
已知目标换算方法最简单，同时也是最常用的方法。该
方法是采用钻探的方法获取已知地层或目标体的深度，根
据电磁波的传播时间进行计算。然后将获得速度来推断没
有钻孔或已知目标的区域地质体的深度。
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性质突变大小有关。
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一、 雷达资料解释
1、时间剖面的解释方法
3）雷达反射波波形发生畸变 地下裂缝、裂隙等在地质雷达时间剖面上的 另一表现特征为，由于地下裂缝、不均匀体对于雷 达波的电磁弛豫效应和衰减、吸收造成雷达发射波 在局部发生波形畸变，畸变程度与地下裂缝、裂隙 及不均匀的规模有关。
2、雷达波速度的求取
雷达波速度的获取是地质雷达资料解释的重要内容。 也是深度转化的重要的参数，其准确与否，直接关系到解 释结果的准确程度。电磁波在介质中传播速度的获取常用
的方法有：
1）已知目标换算方法； 2）介电常数法； 3）反射系数法等。
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一、 ZTR12雷达资料解释 2、雷达波速度的求取