ReflexW读取意大利IDS探地雷达数据及常用信号处理方法 - Copy
意大利地质雷达电子样本FASTWAVE
1、外业管线探测
传统的管线探测方法将外业探测作为探测的重点，大部分的工作都是在室外完成。 目前野外工作主要采用盲找的方法，这种方法的目的性差、工作效率较低，并且准确性 较差。
京开高速路基探测雷达图及钻孔验证
八达岭高速路基探测雷达图及钻孔验证
路基探测要根据深度要求而选取合适的天线。面层中病害的探测一般采用高频天线 即可，较深病害探测建议使用600MHz天线或使用AL天线阵一次完成对面层厚度探测、 浅层病害和深层病害查找。
济青高速路基病害探测雷达图
MF天线阵用于天安门城楼路基探测
扩展插槽
•在连接多数传统RIS天 线时，可以采用扩展插 槽，可扩展至4~8通道 ，同时连接4~8对天线 。
FastWave雷达天线
目前IDS拥有世界上频率最低的屏蔽天线，频率最 全的天线（包括地面耦合天线、空气耦合天线和井中 天线）以及各种高性能天线阵。
*注：IDS公司可根据用户需求生产任何频率的天线
二、雷达三维分析软件 GRED/3D
• 该软件具有GRED/BASIC软件的所有功能 •批量数据自动处理、目标物信息自动统计 •多频、多方向数据自动组合 •多张雷达图同时显示 •自动三维成像及三维切片处理 •可对超长数据组合三维模型 •三维模型中插入目标物，立体展示目标
物信息 •对不同长度和深度的数据组合三维模型 •纯目标物三维显示模式 •查看不同深度切片图 •目标物和三维雷达图综合显示 •动态显示不同深度雷达图 •动画形式展示目标物深度上的变化
神木隧道检测雷达图及衬砌厚度图 上图为使用600MHz+1600MHz天线阵检测神木隧道雷达图，衬砌前一段厚度约 为20cm，后一段厚度约70cm，钢拱架位置如图中红点所示。
雷达大数据处理步骤及效果展示
雷达数据处理步骤及效果展示一、隧道衬砌质量检测数据处理步骤1、打开软件RADAN，选择文件夹View→Customize→Directories；2、打开文件File→Open(*.dzt)；3、扫描信息预编辑：选择一段扫描剖面，切除多余扫描信息Cut，保存特定扫描剖面；4、文件测量方向反转：打开文件，选择File→Save As ，打勾，另存；5、距离信息编辑：（1）编辑文件头内的距离信息Edit→File Header, 扫描/米[scans/m], 米/标记[m/mark]，（2）编辑用户标记，（3）距离归一化处理；6、里程编辑：Edit→File Header →3D option→X start输入里程起点坐标；7、水平幅度调整：Process→Horizontal scale（叠加stacking、抽道skipping、加密stretching）；8、调整地面反射信号位置：方法有两种，（1）Edit→File Header→position(ns)，（2）Process→Correct Position→delta pos (ns)；9、介电常数调整：利用经验或钻孔获得介电常数，通过Edit→FileHeader→DielConstant调整；10、增益调整：Process→Range Gain，增益点数易选5个；11、水平滤波：Process→FIR Filter；12、背景去除：Process→FIR Filter；13、一维频率滤波Process→IIR Filter；14、反褶积、一维频率滤波：Process→Deconvolution；Process→IIR Filter；15、文件拼接：选择File→Append files；特别说明：步骤11、12、13、14可根据数据质量、分析目的、异常类型等有选择性的使用，可能因选择不当而压制有效信号。
二、处理效果展示1、打开软件RADAN，选择文件夹视图→自定义→文件目录.2、文件显示文件 打开(*.dzt)。
地质雷达技术讲解
19
数据采集记录表
Page
20
数据采集记录表
Page
21
仪器操作
Page
22
仪器操作
Page
23
仪器操作
Page
24
仪器操作
Page
25
仪器操作
Page
26
数据处理 雷达波在地下的传播过程中各种噪声和杂波的干扰非常严 重，正确识别各种杂波与噪声、提取其有用信息是探地雷 达记录解释的重要的环节，其关键技术是对地质雷达记录 进行各种数据处理。电磁波的传播形式与地震波十分相似，
Page
44
Page
45
静校正/移动开始时间 二维滤波/抽取平均道 偏移/时深转换 图像显示和解释
Page
29
报告编写 1. 委托方名称，工程名称、地点，建设单位、勘察单位、 设计单位、监理单位和施工单位，设计要求，检测目的， 检测依据，检测日期； 2.检测原理及方法； 3.检测里程汇总；
4.问题缺陷汇总表；
Page
8
地质雷达应用领域
市政设施及管线探测
地质与环境探测
铁路工程探测
公路探测
考古探测
建筑结构、桥梁、隧道检测 军事安全探测
Page
9
隧道检测
Page
10
隧道检测 隧道探测要解决的主要问题
隧道衬砌厚度检查
隧道内部结构物检查—钢筋、钢拱架等 隧道衬砌混凝土质量检查 隧道衬砌混凝土密实度检查 隧道衬砌防水板检查
Page
34
检测图像解释 混凝土不密实（衬砌界面的强反射信号同相轴呈绕射弧 形，且不连续较分散）
Page
35
检测图像解释 衬砌厚度变化
多偏移距探地雷达数据的全波形反演方法
根据所选的反演算法，设置相关参数，如迭代次数 、收敛准则等。
反演结果精度评估
对比分析
将反演结果与实测数据进行对比，分析反演结果的准确性和可靠性。
误差评估
计算反演结果与实测数据之间的误差，评估反演结果的精度，包括绝对误差、相对误差等指标。
不同偏移距对反演精度的影响
偏移距选择
在实验中选取不同偏移距的探地雷达数据，以研究偏移距对反 演精度的影响。
多偏移距探地雷达数据的全 波形反演方法
2023-11-06
目录
• 引言 • 多偏移距探地雷达数据采集 • 全波形反演算法设计 • 实验与分析 • 全波形反演方法优化 • 结论与展望
01
引言
研究背景与意义
探地雷达技术在地层探测、考古、水资源管理等领域具有广 泛的应用价值。
传统数据处理方法难以准确提取地层结构信息，全波形反演 方法能够更精确地重建地下结构。
端到端学习
采用端到端学习方式，将整个全波形反演过程作为输入和输出的黑盒 函数进行优化，减少人为干预和误差累积。
03
损失函数设计
针对探地雷达数据的特性，设计合适的损失函数，如均方误差（MSE
）、交叉熵（Cross-Entropy）等，对全波形反演结果进行精准评估
和优化。
结合多源信息的全波形反演优化
01
基于并行计算的全波形反演加速方法
并行计算框架
利用GPU计算、分布式存储等技术，搭建高效的并行计 算框架，将庞大的全波形反演任务分解为多个子任务并 分布式执行，显著缩短计算时间。
算法加速
通过优化算法实现全波形反演的加速，如采用快速傅里 叶变换（FFT）、稀疏矩阵运算等算法，提高计算效率。
数据压缩与降维
REFLEXW使用指南
REFLEXW软件使用指南北京鑫衡运公司一说明本手册主要用来指导用户如何使用REFLEXW软件，它并不包括所有的细节。
如果需要了解全部细节，请参阅英文版手册。
二安装及打开软件安装软件时，只需点击setup即可。
另外，必须安装软件狗的驱动程序CbnSetup.exe,安装时也是点击即可。
打开软件时，必须将软件狗插到并口上，然后从“开始”→“程序”→“REFLEX”→ “REFLEXW”进入。
当显示出“Projectdirectory”菜单时，即可使用该软件。
（最好在桌面上建立快捷键）。
进入菜单后，建议选择菜单中的“new project”, 出现“enter name of the new project”。
输入任务名（如a1等），点击OK, 进入“Reflex_win”主菜单。
点击“Modules”, 选择各相关模块。
三输入和第一次显示GPR数据下面介绍如何输入和显示GPR数据，我们用MALA公司的RAMAC/GPR数据做例子，用其它数据时仅需改变一些选项即可。
一、输入GPR数据1.进入2D数据分析(2D-dataanalysis)2.用选项File/Open/import(文件/打开/输入)进入import(输入)菜单，此时出现REFLEXWData Import（数据输入）菜单（见右图）3.输入下列参数：input format（输入格式）：RAMACoutput format（输出格式）：16 bit integer（16 位整数）filename specification（指定文件名）：original name（原始名，举例）选择X或Y作为剖面方向（ProfileDirection）及Y或X作为剖面常数（ProfileConstant）选择道增量（traceincrement）和/或坐标（coordinates）是否从原始数据读出（从ControlOption）4.点击选项Convert to Reflex，出现一个文件打开菜单，并在任务目录下出现子目录ASCII。
探地雷达回波信号处理及其应用
２０ ０ ６耳ｇ Ｏ ｌ期
中图分类号 ：Ｎ ５ ．１ Ｔ ９７ ５ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：１９ ５ ２２ ｏ ）０ １０ ２ １０ —２５ （ｏ６ １ —００ —０ ３
探 地 雷 达 回波 信 号 处 理 及 其 应 用
彭 涛 ，韩雅菲 ，李一兵
（．ａｙＤ ｅ １ ｖ ｄ Ｎ Ｏ￣ ｅ． Ｉａ ｌｌＩ ｂ １ ０１Ｃｌａ ２ Ｈ ｌｃ ｍ ｔｄ ｒ ｒ． ５ ０，ｌｎ ； ． ， ｍ ０ ｉ Ｄ －ｅ 玎 Ｕ ｉｅ ｔ， ｍ ｅ ｇ ｎｖｒ ｙ Ｈ ￣ １ ０１ ａ血ｍ ５ ０， ０ ）
Ａｂ ｔａｔ ｏｕ ｄ Ｐ ｎｔａｉｇＲａ ａ Ｇ Ｒ）ｉ ａｈｇ ｒｃｓ ｎ ａ ｄ ｎ ｅｔ ｙｎ ｅｅ ｔ ｎ ｔｃ ｎ ｌｇ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｇｒ ｎ ｅ ｅｒｔ ｄ ｒ（ Ｐ ｎ ｓ ｉｈ ｐｅ ｉ ｏ ｎ ｏｄ ｓ ｏｉｇｄ ｔ ｉ ｅ ｈ ｏｏｙｗｉ ｉ ｒ ｃ ｏ ｈ
（ ．海军驻哈尔滨地 区军事代表室 ，哈尔滨 １００ ；２ １ ５０ １ ．哈尔滨工程大学信息与通信学院 ，哈尔滨 １００ ） ５０ １
摘
要 ：探 地 雷达是 近 年 来快 速发 展 的 一种 高精 度 无损 探 测技境 、考 古等各 个 工程领 域 。主要 介 绍 了探 地 雷达 回 波信 号 处 理 的 主要 方 法 ，这 些 方 法 能 有 效 地 消除各种 干扰 ，有 利 于探 地 雷达 的进 一 步推 广 和使 用 。最后 通 过 工程 应 用 中的 实测 数 据 和 处 理 结果证 明 了各种 处理 方 法的 有效性 。 关键词 ：探 地雷 达 ；信号 处理 ；偏移
ｉ ｄ ． ｈ ｓ ａ ｅ ｒ ｕ ｅ ｅ ｅａ ｎ ｐ ｏ ｅ ｓｎ ｔ ｏ ｓｔ ｔ ｎ ｅｉ ａｅ ｏｓ ｆ Ｐ ｏｓｇ ａ ｄ ｆ ｌ ｓ Ｔ ｉ ｐ ｐ ｒｉｔ ｄ ｃ ｓｓｖ ｒｌ ｉ ｒｃ ｓｉｇ ｍｅｈ ｄ ａ ａ ｌ ｎ ｔ ｎ ｉ ｒＧ Ｒ ｅ ｈ ｉｎ ｌ ｎ ｅ ｎ ｏ ｍａ ｈ ｃ ｍｉ ｅ ｏ ｃ ａ
探地雷达方法原理简介
Examples of continuous data acquisition at speed of 3.5km/h (top left fig.),7km/h(top right), 14km/h(bottom left), and 28km/h(bottom right) respectively.
SIR-20 Radar console (GSSI)
GSSI探地雷达3000型
400MHZ屏蔽天线
4、国外其它系列探地雷达系统
SPR scan radar system(ERA Technology,U.K.)
Seeker SPR 探地雷达系统 其前身是英国ERA航空电子 工程公司开发研制，能探测 非金属塑胶地雷。现由美国
SUBECHO-350 (300MHz 机载)
SUBECபைடு நூலகம்O-350 (300MHz ） 空气耦合天线
二、发展历史及现状
电磁学发展过程简介：
1785年，库仑研究电荷之间的相互作用； 1786年，伽伐尼发现了电流； 1820年，奥斯特发现了电流的磁效应； 1831年， 法拉第发现电磁感应现象； 1864年， 麦克斯韦总结出了麦克斯韦方程组，提出
了光的电磁理论，并预言了电磁波的存在。 1888年， 赫兹证实了电磁波的存在。
US Radar/Subsurface Imaging Systems公司进一 步开发研究。 天线主频：2G，1G，500M, 250M系列天线。 系统动态范围：>130dB 时间窗范围：6.3~820 ns.
Groundvue 5（2～6G)
Groundvue 6(15M)
英国UTSI ELECTRONICS 公司 Groundvue系列
1970～1980：GSSI, SSI等国际著名的探地雷达开发与
雷达信号处理基本流程图
基本雷达信号处理流程一、脉冲压缩窄带（或某些中等带宽）的匹配滤波：相关处理，用FFT数字化执行，即快速卷积处理，可以在基带实现（脉冲压缩）快速卷积，频域的匹配滤波脉宽越小，带宽越宽，距离分辨率越高；脉宽越大，带宽越窄，雷达能量越小，探测距离越近；D=BT（时宽带宽积）；脉压流程：频域：回波谱和参考函数共轭相乘时域：相关即输入信号的FFT乘上参考信号FFT的共轭再逆FFT；Sc=ifft(fft(Sb).*conj(fft(S)));Task1f0=10e9;%载频tp=10e-6;%脉冲宽度B=10e6;%信号带宽fs=100e6;%采样率R0=3000;%目标初始距离N=4096;c=3e8;tau=2*R0/c;beita=B/tp;t=(0:N-1)/fs;Sb=rectpuls(t-tp/2-tau,tp).*exp(j*pi*beita*(t-tp/2-tau).^2).*exp(-2j*pi*f0*tau);%回波信号S=rectpuls(t-tp/2,tp).*exp(i*pi*beita*(t-tp/2).^2);%发射信号（参考信号）x 10x 10x 10So=ifft(fft(Sb).*conj(fft(S)));%脉压 figure(7);plot(t*c/2,db(abs(So)/max(So)))%归一化dB grid on-400-350-300-250-200-150-100-500二、去斜处理（宽带的匹配滤波）去斜处理“有源相关”，通常用来处理极大带宽的LFM 波形（如果直接采样的话因为频带很宽所以在高频的时候需要的采样率就很大，采样点数就很多，所以要经过去斜处理）Stretch方法是针对线性调频信号而提出的，其方法是将输入信号与参考信号（经适当延迟的本振信号，延迟量通常由窄带信号测距结果估计出）混频，则每一个散射点就对应一个混频后的单频分量，对混频输出的信号进行DFT处理，即可获得目标的距离像，对参考信号的要求是应具有与输入信号相同的调频斜率。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ReflexW读取意大利IDS雷达数据DT和处理方法
Dr.Zhang/ 2020.2.23
1雷达数据
1.1雷达数据文件
.DT格式（意大利RIS系列探地雷达的数据格式）
国内其他常用的GPR数据还包括：，DT1格式（加拿大Pulse-Ekko 系列探地雷达的数据格式）以及RD3格式(瑞典MALA系列探地雷达的数据格式)。
GSSI 公司的TerraSIRch SIR3000地质雷达系统(简称SIR-3000) ，格式dzt（美国SIR系列探地雷达的数据格式）。
1.2 雷达文件.DT数据
目IDS的探地雷达（GPR）数据格式。
2REFLEXW软件简介
2.1 REFLEXW软件简介
本文基于MATLAB开发的GUI界面，主要实现了REFLEXW软件的相应功能。
REFLEXW是地质雷达数据（类地震）数据处理及解释软件，应用于地质雷达的数据处理以及资料解释。
Reflexw软件兼容了世界上大多数雷达的数据格式，在欧美地区，Reflexw已经成为了地质雷达数据处理的标准软件。
随着地质雷达行业的发展，在国内也越来越多的人开始使用Reflexw软件。
软件特点：功能强大，可做多种滤波处理可对个雷达数据进行批量处理导入GPS数据，可绘制测线轨迹、修正地形可显示测线中的标记对不需要的雷达数据可进行删除可做2D剖面处理和3D时间切片处理。
2.2 REFLEXW软件功能分析
通过REFLEXW软件，可以实现对探地雷达数据的读入，一维滤波，校正，二维滤波，波形图观察等功能，REFLEXW提供了较为全面的滤波手段，可以将探地雷达图谱处理的更加容易观察
在REFLEXW软件中，在显示数据方面，也同样提供了大量的处理方式。
其中，最主要的处理方式为Plot Options。
在Plot Options选项中，包括了绘图模式，点模式比例，能量衰减和振幅比例。
其中，点模式比例又分为了XY比例绘图，每样点像素，每道像素，能量衰减，振幅比例。
以上的这些选项，在用户导入探地雷达图谱之后，可以对图谱进行一个基本的预处理，或者通过不同的方式来观察图谱。
3 读取.DT文件
3.1 建立预处理的工程文件
雷达信号分析时会产生一系列的文件，因此最好为每个雷达文件建立一个工程，并指定其存放位置。
ReflexW会自动生成相应的文件。
图3.1 建立工程(project -选择文件-confirm)—文件夹名字需要提前建立
3.2 .DT雷达数据读入
读取GPR数据.DT文件。
图3.2 进入2D-dataanalysis
图3.2 File菜单中选择import命令
图3.3 打开文件
图3.4 弹出对话框点击ok（读取成功）
在初始界面选择2D-dataanalysis（2维数据分析）选项，即可进入主界面。
进入主界面后，选择import键弹出dataimport窗口，数据格式为IDS文件，选择convert to reflexw。
之后，选择对应的文件.DT进行导入。
图3.5 REFLEXW显示雷达图谱
导入完成后，会得到雷达图谱的原始图谱，通过放大键缩小键和滑动块可以自由的观察原始图谱。
同时，还有相关的选项，可以完成能量增益、比例显示等功能方便查看。
4雷达数据处理
使用REFLEXW进行图形处理，主要功能为滤波，该软件提供了大量的滤波功能以实现用户的要求。
对于REFLEXW的滤波功能，有以下几点概述：
1.滤波的功能只能用于REFLEXW软件可以处理的格式数据，这也就说，有许多不能处理的数据必须先通过import来输入，然后再处理。
处理的结果可以存放到子目录中。
滤波后的数据用相同的文件名和由处理标签给定的扩展名保存在各文件下，如：原始文件：profile1.dat; 滤波后的文件: profile1.00t(处理标签设为0)。
滤波后的数据总是保存在子目录procdata中。
2.滤波选项，也可以应用在单数据剖面上或者是许多剖面上。
对于单数据文件的滤波，一般采用
（1）抽取平均道（subtract-mean（dewow）），
（2）静校正（static correction），
（3）手动增益（y）（manual gain（y）），
（4）背景去除（background removal）的顺序来进行。
而以上顺序也正是GPR数据的比较标准的滤波顺序。
图4.1 REFLEXW一维滤波界面
图4.2 REFLEXW增益界面
图4.3REFLEXW二维滤波界面
以上分别为REFLEXW中的一维滤波、增益和二维滤波操作界面。
按照之前所说的顺序进行滤波处理后，可以得到一个更为清晰的图谱
图4.4 REFLEXW读取图谱界面
与原始图谱对比，经过处理后的图谱去除了无用的空气层及以上层，并且水损害特征更
为清晰明亮，更加利于用户对图谱进行观察，找出损害点。
具体的步骤如下。
可以选择第一步进行一维滤波。
在一维滤波中，包括了中值滤波，均值滤波，去直流漂移等等选项。