基于电磁波衰减补偿的探地雷达三维逆时偏移成像

王洪华， 龚俊波， 梁值欢， 张智， 徐涛

1 桂林理工大学， 地球科学学院， 广西 桂林 541004 2 中国科学院地质与地球物理研究所， 岩石圈演化国家重点实验室， 北京 100029 3 中国科学院地球科学研究院， 北京 100029

0 引言

探地雷达(Ground Penetrating Radar, GPR)作为一种高频脉冲电磁探测技术，以其效率高、分辨率高、无损探测、实时成像等优点，而被广泛应用于工程检测和浅层勘探领域(卢成明等, 2007; Mochales et al., 2008; 刘澜波和钱荣毅, 2015; Atef et al., 2016; 廖红建等, 2016; 郭士礼等, 2019).近年来，工程检测和浅层勘探的日益细化，给GPR数据的快速高精度处理与成像带来极大挑战(程久龙等, 2010; 苏茂鑫等, 2010; 黄忠来和张建中, 2013; 王敏玲等, 2019a).为此，许多学者根据电磁波与弹性波传播规律的相似性和GPR与地震数据接收方式的相似性，将一些成熟的地震数据处理与成像方法如动校正叠加(Ebihara et al., 2000; Perroud and Tygel, 2004)、速度谱分析(Grandjean et al., 2000; Booth et al., 2011)、层析成像(Johnson et al., 2007; Chang and Alumbaugh, 2011)、绕射叠加(Feng and Sato, 2004; Aitken and Stewart, 2004)、克希霍夫偏移(Moran et al., 2000; Porsani and Sauck, 2007)、逆时偏移(Fisher et al., 1992; Leuschen and Plumb, 2001; Bradford, et al., 2018)等引入到GPR数据处理与成像中.其中，逆时偏移因其具有原理简单、计算效率快、成像精度高等优点，而被广泛应用于浅部精细结构的GPR高精度成像中，取得了良好的成像效果(傅磊等, 2014; Liu et al., 2014,2016,2017; Bradford, 2015; Lu et al., 2016;王敏玲等, 2019b; Zhang et al., 2019).

然而，电磁波与弹性波在地下介质传播规律存在显著差异：二阶弹性波动方程只涉及位移关于时间的二次导数(波动项)，然而地下介质电导率的存在，使得二阶电磁波方程还涉及电磁场关于时间的一次导数(衰减项)(Di and Wang, 2004).与弹性波在地下介质中传播时只表现波动特性相比，电磁波既有波动特性，也有表现地下介质吸收的衰减特性.高频……