探地雷达数值模拟与偏移成像的旋转交错网格FDM算法

本书详细阐述了旋转交错网格FDM的GPR正演模拟和偏移成像理论，同时还开展了介电参数GPR 数值试验，拟合了相对介电常数、电导率和波速三者之间的相关关系，为雷达波速校正及高精度偏移成像提供依据，很后本书介绍了的三类典型的GPR（低频、中频和高频）的偏移成像案例，比较了不同偏移法的成像分辨率，有效地解决了复杂介质中GPR数据成像精度低的难题，为复杂介质隐蔽病害的准确诊断提供更精细的解释依据。

戴前伟，男，汉族，博士，教授，博士研究生导师。1968年7月出生于湖南省涟源市，1987年一1991年就读于原中南工业大学地质系，获应用地球物理专业学士学位，1991年一1997年硕博连读获中南工业大学应用地球物理专业博士学位，日本东北大学不错访问学者。1997年参加工作，2005年晋升教授，2006年被评为博士生导师。先后担任中南大学地球物理勘察新技术研究所副所长、所长，中南大学信息物理工程学院党委副书记。现为中南大学地球科学与信息物理学院党委书记，国务院学位委员会地质资源与地质工程学科评议组成员、《工程勘察》编委、湖南省地球物理学会副理事长、中国地球物理学会理事。主要从事电磁法勘探理论与应用、工程与环境地球物理的教学科研工作。近年来主持国家863计划课题1项，国家“十一五”科技支撑计划课题1项，国家自然科学基金项目1项，省部级课题5项，校企横向科研合作项目20多项，参与以上各类项目30多项。参与撰写专著3部，获省部级奖4项，发表学术论文90多篇，其中EI、SCI检索30余篇。

章绪论
1.1引言
1.2探地雷达信号处理技术国内外研究进展及发展趋势
1.2.1探地雷达正演数值模拟的研究进展
1.2.2探地雷达偏移成像的研究进展
1.3标准交错网格FDM算法的研究现状
1.4旋转交错网格FDM算法的研究现状
1.5本书结构及主要工作
第2章SSG时域FDM算法正演模拟基本理论
2.1SSG时域FDM算法的基本方程
2.1.1麦克斯韦时域微分方程
2.1.2本构关系
2.1.3Yee氏交错网格
2.2交错网格中的三维时域FDM方程
2.3交错网格中的二维时域FDM方程
2.4时域FDM算法的数值稳定性和色散
2.4.1数值稳定性
2.4.2数值色散
2.5时域FDM激励源
2.6完全匹配层吸收边界条件
2.6.1吸收边界条件的研究进展
2.6.2PML吸收边界条件
2.6.3问题空间的分裂场PML方程
2.6.4非分裂递归卷积完全匹配层
2.6.5吸收边界条件数值算例
2.7本章小结
第3章RSG时域FDM算法正演模拟基本理论
3.1RSG差分格式
3.1.1RSG差分离散
3.1.2TMy极化模式的RSG时域FDM更新方程
3.2RSG时域FDM算法计算流程
3.3RSG算法稳定性和正确性验证
3.3.1简单薄层介质地电模型
3.3.2复杂非均匀突变介质地电模型
3.4非分裂递归卷积完全匹配层吸收边界条件
3.4.1TMy极化模式下场分量的RSG差分算子
3.4.2RSG差分离散的UCPML吸收边界条件
3.5基于UCPML的RSG算法正演模拟算例
3.5.1衰减夹层模型
3.5.2色散镶嵌模型
3.6本章小结
第4章RSG算法的逆时偏移成像基本理论
4.1Kirchhoff积分偏移
4.1.1简谐波的Kirchhoff积分公式
4.1.2脉冲波的Kirchhoff积分公式
4.2频率波数域F-K偏移
4.3差分逆时偏移
4.3.1逆时偏移的基本原理
4.3.2FDM逆时偏移
4.3.3线性变换差分逆时偏移
4.3.4RSG差分逆时偏移
4.4复杂变速介质地电模型正演数据的偏移实例
4.5本章小结
第5章介电参数数值试验与实验数据的GPR偏移成像
5.1典型钢筋混凝土模型的数值实验
5.1.1钢筋混凝土模型的单介电参数数值实验
5.1.2钢筋混凝土模型的双介电参数数值实验
5.1.3电导率、相对介电常数和波速的相关关系拟合
5.2典型复杂介质的GPR实验数据的偏移成像
5.2.1含富水层的抽水蓄能电站库底渗漏区域GPR实验数据
5.2.2含双层钢筋网和工字钢的隧道底部隐蔽病害GPR实验数据
5.2.3含钢筋框架的综合管廊混凝土隐蔽病害GPR实验数据
5.3本章小结
第6章总结
6.1本书主要研究成果及创新点
6.2不足之处及今后的研究工作
参考文献