探地雷达理论与应用

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出版者:科学出版社发行部
作者:粟毅
出品人:
页数:270
译者:
出版时间:2006-9
价格:35.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787030172839
丛书系列:
图书标签:
  • 探地雷达
  • GPR
  • 地球物理勘探
  • 无损检测
  • 地下管线探测
  • 地质勘察
  • 工程勘察
  • 灾害勘察
  • 电磁波
  • 勘探技术
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具体描述

《探地雷达理论与应用》详细论述了有关探地雷达设计与应用的基本理论、信号处理方法和典型应用。《探地雷达理论与应用》共分8章,主要内容包括电磁波在复杂媒质中的传播特性,媒质中目标的电磁散射特性,探地雷达系统设计方法,天线设计技术,数据录取和预处理方法,数据分析解译技术,表层下目标高分辨成像技术和探地雷达的典型应用技术。《探地雷达理论与应用》的取材大多出自科研与工程实践,在内容安排上注重理论的系统性和自包容性,同时也兼顾实际应用中的各类工程技术问题。

深度聚焦:地球物理勘探技术前沿进展与实践案例 本书旨在全面梳理当前地球物理勘探领域,特别是地震波、电磁法及重磁力勘探技术在基础理论、数据处理、解释方法以及工程应用方面的最新发展与实践经验。全书内容紧密围绕如何提高勘探精度、降低勘探成本、拓展应用深度这三大核心目标展开,旨在为地球物理工作者、地质工程专业学生以及相关领域的科研人员提供一本系统、深入且具有前瞻性的参考指南。 第一部分:地震勘探技术的新范式与高分辨率成像 本部分着重探讨了传统二维和三维地震勘探向高密度、宽方位、多分量(4D/4C/4D+)地震技术演进的理论基础与实际挑战。 一、地震波传播理论的最新进展 详述了基于复杂介质(如玄武岩覆盖层、盐丘体、热液蚀变带)的地震波正演模拟方法。重点分析了有限差分法(FDM)、伪谱法(FSM)和有限元法(FEM)在处理强非均匀介质和复杂界面散射问题时的优缺点。特别引入了基于射线路径和波场分解的近场散射理论,用以精确描述高频成分在近地表受到的干扰与衰减机制。讨论了各向异性介质中弹性波方程的修正形式及其在页岩气储层评价中的应用。 二、高精度采集与数据预处理 详细阐述了分布式光纤传感(DAS)地震采集技术在野外高密度数据捕获中的潜力与局限性。针对大规模离散点源激发和接收数据,系统介绍了多级去噪技术,包括基于经验模态分解(EMD)的噪声分离、高阶统计量在去除随机噪声中的应用,以及利用深度学习方法(如卷积神经网络CNN)进行高效的多次波压制和随机噪声抑制。重点剖析了静校正技术的革新,从传统静校正到基于全波形反演(FWI)的层析成像静校正,如何显著改善近地表模型精度。 三、高分辨率成像方法 本章节是本书的核心之一,深入讲解了超越标准偏移距的成像技术。 1. 全波形反演(FWI): 详细剖析了FWI的理论框架、目标函数构建(包括声学、弹性及电磁耦合目标函数)、梯度计算方法(伴随状态法)以及处理非唯一性问题的策略,如利用多尺度反演、约束反演和贝叶斯框架下的不确定性量化。 2. 偏移成像技术升级: 对比和分析了深度偏移(Kirchhoff Depth Migration)与有限差分偏移(RTM)在复杂构造区成像的优势。特别关注了逆时偏移(RTM)在处理强速度变化界面时的鲁棒性,以及如何通过改进的积分路径和时间步长策略来提升计算效率。 3. 多属性融合与成像: 探讨了如何将地震属性(如波阻抗、速率比)与偏移结果相结合,构建更精细的岩性、流体敏感属性体。介绍了利用机器学习方法对多属性进行非线性融合的流程。 第二部分:电磁法勘探的理论深化与应用拓展 本部分聚焦于解决传统低频电磁法在深部探测和高阻抗体识别方面的不足,重点介绍频率域和时间域电磁法(TEM/MT)的先进技术。 一、大地电磁法(MT)的非线性反演与三维建模 系统阐述了大地电磁数据的三维正演模拟,重点讨论了边界条件处理和网格划分对高精度模拟的影响。在反演方面,详细介绍了阻抗张量分解方法,用以提取更可靠的地电各向异性参数。随后,深入探讨了大规模三维全张量MT反演算法,包括基于迭代正则化(如L-曲线法、TSVD)和基于数据驱动的约束反演方法,并展示了其在深部地壳结构探测中的实际案例。 二、可控源电磁法(CSEM)的海洋与陆地应用 针对海洋CSEM,详细介绍了源-接收器耦合效应、海洋极化效应以及如何利用水层校正技术提高浅层目标的识别能力。在陆地可控源电磁法中,重点分析了宽带系统(BB-CSEM)在提高频率带宽和信噪比方面的优势。针对高导电性或高阻抗目标体,阐述了二维和三维的有限元法正演模拟,以及如何利用高阶积分方程法处理边界效应。 三、瞬变电磁法(TEM)的高效与快速反演 本章侧重于TEM信号衰减特性的分析。介绍了基于高斯-牛顿法和共轭梯度法的瞬变电磁快速反演算法,尤其关注了在钻孔电磁(BHEM)和大地电磁一维剖面反演中的应用。讨论了如何利用初始模型的优化选择和预处理技术来加速迭代收敛,并展示了利用时间序列分析技术进行层界面自动识别的方法。 第三部分:重力与磁法勘探的高级处理与多物理场耦合 本部分关注如何从传统重磁数据中提取更丰富的地质信息,并实现与其他地球物理方法的有效集成。 一、重力位场数据的高阶处理 系统回顾了重力异常的经典位场分离技术(如向上/向下延拓、向上延拓法)。重点介绍了位场数据的高阶导数分析,包括垂向谱分析、水平梯度和解析信号的计算方法,这些方法如何帮助精确定位浅层高密度体与断裂带。阐述了基于谱域的反褶积方法,用以消除噪声和背景场的影响,实现源体的等效深度和密度的反演。 二、磁法勘探中的磁化强度反演 针对磁异常数据,详细讲解了全张量磁测(FTMI)数据的处理流程,包括大地磁场校正和去极化处理。重点介绍了基于线性反演和非线性反演的磁化强度反演技术,如何克服磁化方向不确定性带来的影响。通过案例分析,展示了如何利用磁性岩体边界的水平梯度信息,结合机器学习对岩性进行分类识别。 三、多物理场约束与集成解释 本书的实践应用高潮在于多物理场数据的融合。详细介绍了基于贝叶斯框架的联合反演方法,如何通过共同的目标函数和参数约束,将地震、电磁、重磁数据进行有效耦合,以降低单一方法固有的非唯一性。探讨了利用深度学习方法构建的特征融合模型,用于地下流体分布、孔隙度建模和构造断裂带的自动识别与三维可视化。强调了在油气勘探、矿产资源评价和地热资源勘查中,多物理场约束解释的不可替代性。 结语:未来展望与挑战 总结了当前地球物理勘探技术面临的挑战,如极端复杂介质下的数据成像、高维数据的有效处理能力、以及人工智能在地球物理解释中的规范化应用。展望了下一代勘探技术的发展方向,包括量子传感技术在重磁测量中的应用潜力,以及超宽带、超高密度采集系统的发展趋势。本书旨在为读者提供一个坚实的理论基础和广阔的实践视野,以应对未来复杂地质环境下的勘探需求。

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用户评价

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这本书的价值在于它不仅提供了探地雷达的理论框架,更重要的是,它揭示了这项技术在解决现实世界问题中的巨大潜力。作为一名城市规划师,我深切关注城市地下基础设施的现状,包括管线、构筑物以及历史遗迹的分布情况,而探地雷达正是解决这些问题的关键技术之一。《探地雷达理论与应用》为我提供了深入了解GPR原理及其在城市地下勘测中的应用方法。书中对不同频率GPR系统在城市环境中的适用性进行了详细的比较,例如在识别浅层管线、探测道路病害以及评估地下空间利用方面的优势。我尤其欣赏书中关于数据采集和处理的实用技巧,这些技巧直接关系到最终勘测结果的准确性和可靠性。书中还提供了许多关于如何解读GPR剖面图的案例,例如如何识别不同材质的地下管线、如何判断管线的埋深和走向,以及如何探测地下空洞和异常区域。这些信息对于我进行城市地下空间规划和管理至关重要。这本书让我看到了GPR技术在提高城市地下信息可见性、保障城市安全运行方面的巨大价值,也激发了我将这项技术更广泛地应用于我的工作实践中的决心。

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这本书简直是为那些渴望深入理解地下世界奥秘的人量身打造的。我一直对地质勘探和地下结构的探测充满好奇,而《探地雷达理论与应用》则彻底满足了我的求知欲。从最基础的电磁波传播原理开始,作者循序渐进地剖析了探地雷达(GPR)的核心技术。我特别欣赏书中对各种复杂地层界面和地下物质介电常数影响的详细阐述,这对于我理解雷达信号的产生和传播至关重要。书中还深入探讨了不同频率的探地雷达系统在不同应用场景下的优势和局限性,例如在浅层土壤探测、考古遗迹发现以及道路和桥梁检测中的实际应用案例,让我对GPR技术的普适性有了更清晰的认识。我甚至能想象到,通过书中介绍的信号处理技术,那些模糊的雷达剖面图可以被转化为清晰的地下结构图像,这其中的过程充满了科学的魅力。这本书不仅提供了理论基础,更重要的是,它引导我思考如何将这些理论应用于解决实际的工程和环境问题,比如如何识别地下管线、评估土体稳定性,甚至是探测地下的污染物扩散区域。作者的严谨态度和对细节的关注,让我对探地雷达这项技术充满了敬畏,也激发了我进一步学习和探索的动力,我迫不及待地想将这些知识应用到我的实际工作中。

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《探地雷达理论与应用》这本书的内容对我来说是一笔宝贵的财富,它以其清晰的逻辑和丰富的案例,将一项复杂的技术变得触手可及。我是一名桥梁和隧道工程师,在日常工作中经常需要评估和监测地下结构物的完整性,而探地雷达在这一领域展现出的强大能力,让我尤为关注。《探地雷达理论与应用》为我提供了关于GPR技术在基础设施检测和监测方面的系统性知识。书中详细介绍了GPR系统的工作原理,包括电磁波的发射、传播、反射以及接收过程,这些基础知识对于理解GPR数据至关重要。我特别注重书中关于GPR在桥梁和隧道检测中的应用案例,例如如何利用GPR来探测桥面板的裂缝、空洞,评估混凝土的含水率,监测隧道的衬砌状况以及识别地下的管线和电缆。书中对数据解释方法的阐述,例如如何根据GPR剖面图的特征来识别这些缺陷和异常,以及如何结合其他检测手段来综合评估结构的安全性,都为我提供了极具价值的指导。这本书让我看到了GPR技术在延长基础设施使用寿命、提高工程安全性和降低维护成本方面的巨大潜力,也为我提供了将这项技术融入日常工作的有力支撑。

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《探地雷达理论与应用》这本书的内容深度和广度都超出了我的预期,它为我这样的初学者提供了一个非常系统且全面的学习路径。我之前对探地雷达的了解仅限于一些模糊的概念,而这本书则从最基本的物理原理开始,一步步构建起我对于这项技术的认知框架。书中对电磁波在不同介质中传播的物理过程,包括反射、折射、衍射和衰减等现象,进行了非常细致的讲解,这为我理解雷达信号的形成过程提供了关键的理论支撑。我特别喜欢书中对探地雷达系统关键组成部分的介绍,从高频信号的产生,到天线的辐射特性,再到数据采集和处理的流程,整个过程都被梳理得井井有条。书中还提供了大量关于数据解释的指导,通过丰富的案例分析,让我能够理解如何在GPR剖面图中识别不同的地下地层、物体以及异常区域。例如,书中对如何识别地下管线、电缆、墓葬结构以及地质断层等进行了详细的讲解,并且还提供了不同条件下如何选择合适的GPR系统和工作频率的建议。这些实用的指导对于我来说非常宝贵,让我能够将理论知识转化为实际操作的能力,大大增强了我对GPR技术的掌握程度。

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《探地雷达理论与应用》这本书为我打开了一扇了解地下世界的窗户,其科学的严谨性和内容的丰富性都令人印象深刻。作为一名地质勘探领域的从业人员,我一直在寻找能够系统性地学习探地雷达技术的途径,而这本书无疑满足了我的需求。从最基础的电磁波物理原理,到探地雷达系统的工作流程,再到复杂的数据处理和解释方法,书中都进行了详尽的阐述。我尤其被书中关于不同地质环境下GPR信号响应的分析所吸引,例如在砂土、粘土、岩石等不同介质中,GPR信号的衰减和传播速度差异,以及如何利用这些差异来识别不同的地层结构。书中还提供了大量关于GPR在不同地质勘探应用中的案例,包括浅层地质构造调查、地下水资源勘探、矿产勘查以及地质灾害评估等。这些案例让我能够更直观地理解GPR技术的实际应用效果。我特别关注了书中关于数据质量控制和误差分析的部分,这些内容对于保证勘探结果的准确性和可靠性至关重要。这本书极大地提升了我对GPR技术的理论认知和实践应用能力,为我今后的工作提供了宝贵的指导和参考。

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《探地雷达理论与应用》这本书的内容对我来说具有非凡的启发性,它不仅解释了探地雷达的技术原理,更重要的是,它展示了这项技术在解决各种实际问题时的强大能力。我是一名对科学研究充满热情的独立探索者,一直渴望能够掌握一项能够揭示地下世界奥秘的工具,而探地雷达技术正是我的目标。《探地雷达理论与应用》为我提供了一个非常全面的学习路径,从电磁波在不同介质中的传播特性,到探地雷达系统的组成和工作流程,再到复杂的数据处理和解释技术,每一个方面都讲解得非常透彻。书中大量的应用案例,涵盖了从地质勘探、环境监测到考古发现、基础设施检测等多个领域,让我深刻体会到GPR技术的普适性和多样性。我特别欣赏书中关于不同GPR系统和工作频率选择的指导,这些信息对于我根据不同的研究目标和应用场景来选择最合适的设备至关重要。此外,书中关于数据解释的详细说明,例如如何识别地下目标物体的特征、如何评估数据的质量以及如何避免常见的解释误区,都为我提供了非常有价值的实践经验。这本书极大地激发了我对探地雷达技术的好奇心和探索欲,让我充满信心去运用这项技术去发现和理解更多关于我们脚下的世界。

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这本书的价值在于其全面性和实用性,它为我提供了一个深入了解探地雷达技术的完整框架。我是一名专注于环境监测和修复的工程师,一直致力于寻找能够有效评估和管理地下环境污染的工具,而探地雷达技术在这方面展现出的潜力令人瞩目。《探地雷达理论与应用》为我提供了关于GPR技术在环境工程领域的深入应用方法。书中从基本的电磁波传播理论出发,详细阐述了GPR系统的工作原理、不同类型天线的特点以及数据采集和处理的技术。我尤其关注书中关于GPR在地下水污染监测、土壤渗透性评估以及地下土壤修复工程中的应用案例。书中详细介绍了如何利用GPR数据来识别地下水污染羽的边界、评估土壤中污染物扩散的深度和范围,以及监测地下修复工程的进度和效果。此外,书中关于数据解释的指导,例如如何根据GPR剖面图中的反射异常来推断地下污染物的存在和分布,也为我提供了极具价值的实践经验。这本书让我深刻认识到GPR技术在地下环境调查和污染治理方面的重要作用,它能够帮助我们更准确、更高效地理解和解决环境问题,为环境保护事业贡献力量。

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初次翻阅《探地雷达理论与应用》,我便被其系统性的编排和深厚的学术底蕴所吸引。作为一名工程技术人员,我对地下探测技术一直有着浓厚的兴趣,而GPR技术以其非接触、高分辨率的特点,在我看来是解决许多地下勘探难题的理想选择。书中对GPR系统组成部分,包括天线、主机、数据采集单元等各个环节的功能和性能参数进行了详尽的介绍,让我对整个设备的工作流程有了全面的了解。尤其令我印象深刻的是,书中对不同天线类型(如偶极子天线、螺旋天线等)的原理、工作频率、波束宽度及其在实际应用中的适用性进行了深入的比较和分析,这对于我选择合适的GPR设备来完成我的项目至关重要。此外,书中关于数据采集方式,例如单点采样、连续剖面扫描以及三维扫描等方法的原理和操作步骤,也都讲解得非常透彻。我特别关注了书中关于目标识别和数据解释的部分,作者通过大量实际案例,展示了如何根据雷达波的反射特征(如强度、形状、连续性等)来识别地下埋藏物,例如各种类型的管道、电缆、混凝土结构以及历史遗迹。这种理论与实践相结合的讲解方式,极大地提升了我对GPR技术实际应用能力的信心,感觉自己离掌握这项关键技术又近了一步。

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这本书就像一座通往地下未知世界的桥梁,为我打开了一扇全新的认知之门。我是一名对环境科学研究颇有热情的研究生,一直致力于了解土壤和地下水的相互作用机制,而探地雷达在这一领域展现出的巨大潜力,让我倍感兴奋。《探地雷达理论与应用》为我提供了扎实的理论基础,从电磁波在不同介质中的传播规律,到地层界面、地下水体、土壤纹理等对GPR信号的影响,书中都进行了极为详尽的阐述。我尤其欣赏书中对信号处理技术的介绍,包括滤波、增益控制、迁移和成像等关键步骤,这些技术直接影响到最终雷达剖面图的质量和可解释性。作者通过清晰的图示和数学公式,将复杂的信号处理过程变得易于理解。书中大量的应用案例,涵盖了地下水探测、污染场地调查、地质构造分析等多个方面,为我提供了宝贵的实践参考。我从中学习到如何通过GPR数据来识别地下水位变化、评估土壤渗透性,甚至追踪地下污染物的迁移路径。这些知识不仅加深了我对环境科学问题的理解,也为我未来的研究方向提供了新的思路和方法。这本书的知识密度和广度,让我觉得物超所值,为我的学术研究奠定了坚实的基础。

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阅读《探地雷达理论与应用》的过程,对我而言是一次知识的深度探索和技能的系统提升。我是一名考古学专业的学生,对如何无损地探测地下遗迹和文化层一直感到好奇,而探地雷达技术正是我一直想要深入了解的工具。这本书为我提供了一个非常全面的视角,从GPR的工作原理,到如何根据不同埋藏深度和介质特性选择合适的GPR系统和工作频率,再到如何通过信号处理技术来增强目标信号、抑制噪声,直至最终进行目标识别和数据解释,每一个环节都讲解得十分细致。我非常欣赏书中关于考古应用案例的详细介绍,例如如何利用GPR来探测古代墓葬、城墙遗址、道路遗迹以及地下建筑的基础等。书中还提供了关于如何根据GPR剖面图的特征,例如反射层的连续性、形状、强度以及异常区域的分布,来推断地下遗迹的性质、大小和埋藏深度。这些知识对于我理解和开展考古勘测工作非常有帮助。这本书让我深刻体会到GPR技术在考古学研究中的重要作用,它能够帮助我们更高效、更准确地发现和研究地下埋藏的文化遗产,为考古发现注入新的活力。

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