cGSSI软件RADAN地质雷达资料处理步骤

美国地球物理测量系统公司

美国劳雷工业公司 2010年10月

RADAN处理软件安装

安装采集软件RADAN66和RADAN5，并且激活采集软件

输入软件序列号serialnumber 输入处理软件产品ID代码:radan

计算获取软件激活码

Windows7系统安装radan5

安装radan程序，找到setup.exe鼠标右键要求以系统管理员身份运行； RADAN软件第一次运行要以系统管理员身份打开。 Windows7系统调整显示效果

选择控制面板->所有控制面板项->显示->更改配色方案->windows经典->高级，对话框如下：

选择颜色

项目->桌面->颜色->设置红绿蓝

资料整理

1打测量，布置网格和测线，数据采集 2数据拷贝与备份：

从地质雷达主机把数据复制在个人电脑上，并利用2种以上存储介质对原始数据进行备份。 3野外记录整理：

整理野外记录本（包括各种参数，利用数码相机或者扫描仪 对原始纪录扫描拍照，并制作成PDF格式文件便于日后随时查看野外现场原始资料），工作照片，收集的各种第三方资料（设计图纸、设计厚度、第三方检测资料），现场钻孔资料（里程桩号、芯样实物和照片、长度）。

利用钻孔资料反算电磁波传播速度或者材料介电常数。 4数据编辑与初步整理RADAN 5资料处理RADAN 6资料解释 7图片制作 8探测报告编写

IGSSI地质雷达探测资料处理流程图

数据备份,资料整理,资料处理,资料解释

1打开RADAN软件 11增益调整 2读入数据文件(*.dzt) 12叠加去噪 3文件编辑---剪切 13背景去除 4剖面方向调整 频谱分析 5距离归一化 14一维垂直滤波 6添加起始里程桩号 15反褶积 19剖面追加 速度分析 7剖面水平拉伸、压缩 16偏移归位 8调整地面时间零点 17希尔伯特变换 静态校正 21交互式解释 18高程修正 10时间深度转换 IIGSSI处理软件功能模块介绍

基本工具

打开数据文件，显示雷达数据剖面。 保存数据文件，保存雷达剖面。 选择数据块，选择目标数据剖面。 剪切数据块，切除多余数据剖面。 保存数据块，单独保存雷达数据剖面。

复制剖面图像至剪贴板，地质雷达剖面制作图片。

编辑数据文件头，输入相关参数：标记间隔、扫描数、介电常数、信号位置； 编辑标记信息、补充漏打的标记、删除多余标记信息。 线扫描显示方式、以灰阶图或者彩色图形式显示雷达剖面。 波形加变面积显示方式、以波列图形式显示雷达剖面。 线扫描+波形显示方式

波形显示方式，以波形方式显示雷达剖面，做频谱分析，显示雷达工作频段。 三维数据体显示 时间切片显示方式

多通道显示方式、多个雷达剖面做比对处理和信息显示。 交互式解释、进行地质解释，绘制地质剖面图、给出钢筋位置。

调整显示参数，设置各种显示参数，保存、调用显示参数文件，设置长标记。 打印雷达剖面

关于RADAN程序版本信息

命令参数按钮

剖面向左滑动显示 剖面向右滑动显示 执行命令 暂停

停止并保存数据

宏文件命令按钮

新建宏文件 打开宏文件 编辑宏文件参数 关闭宏文件

软件功能按钮

剖面水平拉伸与压缩

距离归一化，给出雷达剖面距离信息。

高程修正，消除地形剧烈起伏对地质雷达剖面的影响。 静态校正

信号位置调整，时间置0. 算术运算，调整雷达数据大小。

增益调整（自动增益、指数增益）、信号放大或缩小

增益恢复，去除现场数据采集时的增益影响，恢复雷达数据到原始信息。 IIR滤波，水平滤波、垂直滤波

FIR滤波，水平滤波，消除随机噪音、水平干扰，和垂直滤波提高频率信息。

反褶积运算，作用有：1压缩子波提高垂直分辨率；2消除多次波。 偏移归位处理，提高地质雷达剖面水平分辨率 希尔伯特变换 二维空间滤波

速度分析，计算电磁波在地下传播速度 自动提取局部峰值信号 多通道雷达资料运算

GSSI软件RADAN地质雷达资料处理步骤

1. 打开软件RADAN，选择文件夹ViewCustomizeDirectories. 2. 编辑文件属性，去除只读属性。打开文件FileOpen(*.dzt)。 3. 扫描信息预编辑：利用图标

，切除多余扫描信息

EditSelect,选择一段扫描剖面

Cut，或者保存特定扫描剖面

Save。

4. 文件测量方向掉转。打开文件，选择FileSaveAs，打勾。 5. 添加距离信息。测量轮测量直接获取距离概念。连续测量方式加距离需要三

步A)编辑文件头内的距离信息[m/mark]，B)编辑用户标记

EditFileHeader,扫描/米[scans/m],米/标记，C)并利用距离归一化函数进行处理

,ProcessDistanceNorm。

6. 添加里程信息.A)EditFileHeader3DoptionXstart输入里程起点坐标. 7. 水平刻度调整。

密stretching。

ProcessHorizontalscale.叠加stacking、抽道skipping、加

EditFileHeaderposition(ns)。

ProcessCorrectPositiondeltapos(ns).

EditFileHeaderDielConstant。

8. 确定地面反射波信号位置

9. 调整信号延时信息，找到地面

10. 设置和修改介电常数，计算深度信息

11. 信号振幅自动增益调整ProcessRangeGain。选择参数：增益类型

GainType为自动增益automatic，增益点数numberofpoints为5。 12. 水平相关分析，消除雪花噪音干扰。

HorizontalStacking(scans)为5。

ProcessFIRFilter，选择水平叠加

13. 背景去除，显示构造特征。ProcessFIRFilter，选择背景去除

BackgroundRemoval(scans)为1023?。 14. 一维频率滤波

ProcessIIRFilter.

15. 反褶积、一维频率滤波。ProcessDeconvolution；ProcessIIRFilter. 16. 偏移归位ProcessMigration，选择偏移类型kirchhoff，调整曲线形态。 17. 希尔伯特变化ProcessHilbertXform，选phase显示瞬态相位信息。

18. 添加地面高程信息，并利用高程归一化函数进行处理。

ProcessSurfaceNorm。 19. 静态校正ProcessStatic，mode选择manual手动调整方式。 20. 文件拼接。打开Radan软件，选择FileAppendfiles。

21. 通道合并，多通道资料对比分析。打开Radan软件，选择

FileCombinechannels。 22. 交互式解释ViewInteractive，生成*.lay文件。 23. 绘制地质剖面图.利用电子表格Excel或者Surfer8、CAD软件绘制地质图件。

IIIGSSI软件RADAN地质雷达资料处理

4调整测线方向5加距离6起点桩号8地面对应的时间10深度

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)。文件显示，换颜色。

波形显示

选择第二个图标，采用波形方式显示数据剖面 选择显示器图标，设置波形参数，比例为间隔2倍，如32-16。标准为正，大小为0 图像局部显示与放大

选择显示器图标，弹出显示参数设置窗口。设置开始采样和结束采样参数，仅仅显示地质雷达剖面在竖直方向的局部信息，相当于局部放大。

垂向局部显示剖面

原始图 局部放大图

参数设置（startsample700,endsample1500）

3. 扫描信息预编辑

利用图标信息

编辑选择,选择一段扫描剖面

，切除多余扫描

删除，或者保存特定扫描剖面保存。

剪切处理

注意事项：有标记的位置不能切掉，原因是标记代表了距离概念。 切除的是同一个位置多采集的扫描信息。

4. 文件测量方向掉转

打开文件，文件另存为->方向反转，打勾。目的是调整测线方向，重新排列测线方向，按照习惯从小桩号到大桩号。

测线方向

方向反转操作命令

上图原始图下图是反转后的图像

5. 添加距离信息。

测量轮测量直接获取距离概念。连续测量方式加距离需要三步A)编辑文件头

内的距离信息

编辑文件头,扫描/米[scans/m],米/标记[m/mark]，B)编辑用

户标记，C)处理距离归一。

视图->自定义->数据库->临时数据库;开启标记编辑功能

图5-0 图5-A 图5-b 图5-c

原始标记 保存标记 标记类型转换 距离归一化

6. 添加里程信息.

编辑文件头三维选项X起点，输入里程起点坐标。

原始数据 添加里程数据

RADAN5006添加里程桩号

Y起点坐标，表示测线坐标

RADAN6.0添加里程桩号

调整起始里程信息

7. 重采样：垂直方向和水平方向。

7-1垂直方向重采样。菜单:编辑->文件头->采样/扫描,512修改为1024,2048. 7-2水平刻度调整

处理水平缩放.叠加、抽道、加密。

打开软件（不打开数据文件），视图->自定义->数据库

关闭标记信息数据库对话框

水平刻度调整

地质雷达测量原始剖面

8. 确定地面反射波信号位置

编辑文件头信号位置(纳秒)，如-2.5。

建议：数据采集时，主机中所用的参数保持固定：比如position/offset信号位置和延时。

9. 调整信号延时信息

找地面处理信号位置调整信号移动(ns)。

10. 深度计算

设置和修改介电常数，计算深度信息

介电常数 时间深度

编辑文件头介电常数。

C=0.3m/ns

t=t目标-t地面=t目标-0=t目标

11. 信号振幅调整

野外现场采集数据前对信号进行放大调整。Gain。

SIR-3000增益设置 SIR-20增益设置

地质雷达剖面记录的文件经过了增益放大，现场调整先自动调整，切换至手动模式，人工调整增益（信号放大倍数），手动锁定增益值；进行数据采集，即记录的不是最原始的数据，而是经过增益放大处理以后的数据。

若现场采集时的信号调整足够清晰，则利用后处理软件直接显示数据。调整显示增益即可。

自动增益调整处理增益调整自动增益，增益点数为5。 放大倍数，值一般选择2-5。

自动增益调整 自动增益处理比对

指数增益参数设置：手动设置增益点数，调整增益值大小 原始数据 局部指数增益

原始数据

压制局部干扰-近电磁波场干扰

利用指数增益压制电磁波近场的强干扰。

12. 水平相关分析，消除雪花噪音干扰。

现场数据采集。

SIR-3000主机叠加3-5次 SIR-20数据采集设置对话框

处理FIR滤波水平叠加(扫描)5。

原始数据 5次平滑数据

13. 背景去除，显示构造特征。针对的目标是局部不规则物体。

对于水平层状结构地下物体探测（比如地下分界面），不适用背景去除法。

处理FIR滤波背景去除(扫描)为1023。

滤波参数选择 原始数据 处理结果

14. 一维频率滤波，消除低频电磁干扰

处理IIR滤波。先做频谱分析,再做频率高通滤波。

仪器工作过程：利用地质雷达探测地下结果或者地质构造，在测量中，发射命令由主机发出，经由电缆传给发射机，发射天线接收到命令以后开始发射电磁波至地下空间；电磁波在地下空间中传播遇到地下界面发射发射，反射回来的电磁波被接收天线捕捉到；接收命令由主机发出，经由电缆传输给接收机，接收机接到命令以后就把接收到的信号反馈给主机。 电磁波传播过程，5次用到滤波：

a)发射天线发射一定频率带宽的电磁波至地下空间；

b)电磁波在地下传播过程中，有一部分能量会耗散掉，高频能量容易损失，从而留下中频和低频的电磁波继续传播，这样反射回来的电磁波以中低频为主；

c)接收天线（一定尺寸的）也只能接收一定带宽的电磁波; d)在采集软件中，我们对接收到的信号进行滤波处理；

e)在后处理软件中，我们也可以再利用处理软件进行频谱分析和带通滤波。

原始数据

高通滤波(参数160兆赫兹)

频谱图与地质雷达原始记录曲线

频谱图------波形图------线扫描图[低频信号]

垂直滤波(MHz)高通40

原始数据与高通滤波数据

高通滤波一般针对100兆天线做处理。

15. 反褶积、频率滤波

尖脉冲反褶积原理：频率越高，周期越短，电磁波垂直分辨率越高。

处理反褶积算子长度；处理IIR滤波。

尖脉冲反褶积参数选择示意图

反褶积参数设置

水泥板测试原始剖面 水泥板测试反褶积剖面

900兆天线原始数据 900兆天线反褶积处理数据

多次波反射信号图谱

16. 偏移归位

天线结构图：双天线收发距示意 Tx-Rx900MHz0.1524m400MHz0.16m 电磁波反射示意图[红点:目标体]

原理：

双曲线形成机理

浅层反射目标体[收发距]深层目标体

目标体反射形成双曲线形态。

天线之间存在收发距，电磁波传播过程中需要考虑收发距的影响。

处理偏移归位偏移类型：克希霍夫，调整曲线形态。

双曲线拟合

Er=(0.3/v).^2

根据电磁波传播速度大小，反算出材料的介电常数信息。

双曲线拟合界面 偏移对话框

速度9.5117厘米/纳秒,代表周围材料中电磁波传播速度信息

双曲线拟合 介电常数计算

电磁波干扰信号排除方法：偏移归为 电磁波传播速度为0.3米/纳秒，表示双曲线波形为空气中物体的反射信号投影到地质雷达剖面中。

干扰排除

地下管线与高压线/空中建筑物比对图 地下管线与高压线/空中建筑物比对图 管线与高压线模拟-速度拟合图

建议在三维测量数据处理中采用偏移归位处理，以提高横向分辨率。

偏移前数据剖面 偏移后数据剖面

左：水平剖面1，右：剖面2 上：剖面1，下：剖面2

17. 希尔伯特变换处理希尔伯特变换。 18. 添加地面高程信息。处理高程修正。

利用版本5和6添加高程信息的步骤一样，操作略有不同。对于版本5操作

如下2步。添加高程数值第一步，点图标(Z)，按完成。

与高程修正

。

打开”标记编辑”对话框，为每个扫描点输入对应的高度信息

第二步，点图标，弹出高程修正图标，如下图，按确定并保存结果[18-1]。 如果地形相对比较平缓，选择垂直比列尺1:1。

在野外现场采集数据时，建议把记录长度range略微放大，在数据处理时，利用RADAN软件

把数据剖面下移一部分（详见第9步），再做地形校正[18-2]。

[18-1]高程修正对比图 [18-2]修正图（改善）

地形校正剖面图

19. 文件拼接。

打开Radan软件，文件文件添加。

文件拼接所需要的工作。要求在垂直方向是同一个频率的天线测试的雷达剖面才能拼接，所有的测量参数相同，如采样率samples，信号起始位置position，以及记录长度range，甚至是增益。而在水平方向上，2个文件相连接或者测线有重合部分，水平方向上的采样信息要基本一致，比如都是时间模式测量或者都是距离测量的剖面。

打开软件RADAN，而不打开任何数据文件，直接选择菜单”文件->添加文件”，弹出对话框。

依次选择对应的文件。按照测量的先后顺序依次选择对应的雷达剖面，并按完成按钮，生成雷达剖面并且保存一个文件名，就是拼接后的雷达剖面。 对拼接后的文件做进一步处理。

20. 通道合并

通道合并的前提：2个文件的参数基本一样，如采样点数，剖面长度及扫描数相同。

多通道资料对比分析。打开Radan软件，选择菜单”文件合并通道”。

选择文件

选择添加按钮或者双击文件名，依次选择并添加文件，形成一个文件列表。按”完成”按钮，软件提示保存多通道文件，如下图。

保存多通道文件

双通道雷达图片

选择菜单按钮多通道计算按钮

多通道计算窗口

通道1减去通道2的数据，选择命令sub，按OK保存文件如下。 通道分离：

选择radan->文件->另存为

通道分离，并且保存多个文件，如file012a.dzt,file012b.dzt,file012c.dzt,file012d.dzt等等。 对于相减运算后的数据，如file012a.dzt，需要做相位取反运算才能和原来文件的相位保持一致。

选择菜单按钮一个新文件即可。

，弹出下面对话框，选择算术函数”取反”命令，并且选择确定保存

21. 交互式解释

生成*.lay文本文件

原始数据

视图交互式解释。

交互式解释参数选择

界面1 界面2 界面1和2

电子表格

隧道探测图像解释

波形分析

22．图片制作，截取并输出地质雷达剖面。