基于单极化采集模式的全极化探地雷达数据分析

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1、分类号：P163.4单位代码：10183研究生学号：2015622038密级：公开研究生学位论文题目吉林大学硕士学位论文基于单极化采集模式的全极化探地雷达数据分析作者姓DataAnalysisofFullPolarimetricGroundPenetratingRadarBasedon名SinglePolarimetricAcquisitionMode作者姓名：梁帅帅专业：地球探测与信息技术研究方向：极化探地雷达指导教师：冯晅教授吉林培养单位：地球探测科学与技术学院大学2018年5月基于单极化采集模式的全极化探地雷达数据分析DataAnalysisofF

2、ullPolarimetricGroundPenetratingRadarBasedonSinglePolarimetricAcquisitionMode作者姓名：梁帅帅专业名称：地球探测与信息技术指导教师：冯晅教授学位类别：工学硕士答辩日期：2018年5月26日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文

3、，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：梁帅帅日期：2018年5月26日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据

4、库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：硕士□博士学科专业：地球探测与信息技术论文题目：基于单极化采集模式的全极化探地雷达数据分析作者签名：指导教师签名：2018年5月26日作者联系地址（邮编）：河北省邯郸市临漳县（056600）作者联系电话：18843107320基于单极化采集模式的全极化探地雷达数据分析中文摘要（作者：梁帅帅指导老师：冯晅）探地雷达（GPR）是一种无损探测技术，通过天线向地下发射高频率的电磁波，接收到的电磁波由于地下媒介电磁特性和物理性质的差别，其路径、

5、强度、波形都会发生改变，以此探知地下物质的物性差别。因探地雷达具有便捷，非破坏性，数据采集快等一系列优点而被广泛应用在工程建筑，考古研究，环境监测，地质勘探，矿产勘查以及未爆炸弹探测等各个领域。目前商用雷达大多数是单极化雷达，单极化雷达只能获得单极化数据。这对于某些重要的线性目标体如缆线，管道等却无法进行有效地识别。全极化探地雷达中通过接收来自不同极化方向的电磁波，分析不同目标体反射的电磁波信号中不同的矢量特性，研究各矢量分量之间的关系，更好地获得目标体的位置及走向等各方面信息。此外全极化能够分析目标体的极化特性，由全极化散射矩阵表述。通过该矩阵可以了解

6、目标体在每个测点上的极化特征，这些极化特征既包括共极化信息也包括交叉极化信息，从而全极化较单极化而言能够获取目标体更为全面的极化信息。虽然全极化雷达已被广泛的应用在微波遥感领域，却很少被应用在GPR的探测中。由于地下不同的目标体往往有不同的散射极化特征，这些产生不同散射极化特征的目标体不太容易被单极化GPR识别，却可能被全极化GPR进一步识别出来。加之大部分商用雷达也都只能得到单极化数据，因此用单极化采集模式得到全极化数据就格外重要。本文主要从以下几个方面进行介绍：（1）着重介绍了基于单极化采集模式构建的全极化数据理论推导方法以及H-alpha这种微波遥

7、感领域的极化分解技术；（2）从理论到室内实验数据再到野外实验数据验证了基于单极化采集模式构建的全极化数据方法的正确性和可行性；①计算三个目标体（球，圆柱体和二面体）理论散射矩阵对应的H和alphaI值，得到H-alpha理论的二维特征空间分类图；②实验室环境下得到的三个目标体（球，圆柱体和二面体）的实测数据集计算每一个数据点的H和alpha值，得到实验室环境下的H-alpha数据集的二维特征空间分类图；③将室内实验数据的二维特征空间分类图与理论散射矩阵得到的H-alpha二维特征空间分类图对比，具有很好的一致性。④最后将基于单极化采集模式构建的全极化数据

8、应用于野外排水管道识别，有效地识别出排水管道。（3）考虑到地下相距较近的不同类型