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透地雷達反射測勘數據資料處理理論與方法

(background noise removal) 增強其原始信號,這對於淺層或極淺

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層目標而言,是可行的方法。當然,近期也有研究論文提出其他 更為有效的解決方法 (Chen and Jeng, 2011; Jeng and Chen, 2011;

Jeng et al., 2011),但相對地,必須要有專業的時頻分析技術以 及要有心理準備勢必將花費較長的電腦計算時間,本論文即應用 如可用移位 (migration)、解迴旋、波形修整 (wavelet shaping) 等傳統的反射信號處理技術,做進一步的反射事件幾何位置的修

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filtering) 和移位修正,這樣的處理流程與步驟在本研究中效果最 好 (圖 3.1),最後再將數條測線組成一個 3D 剖面來呈現。至於 測線與測線之間是否要做非線性內插補點,端看施測案例當中佈 線幾何的數據空間採樣密度有沒有達到解析度的要求。例如在本 研究兩個實驗測區的案例中,由於佈線幾何可以用棋盤狀網格來 施測,其數據的深度與空間採樣密度已超過所需解析度的要求,

因此不擬再做進一步的人工內插補點處理,以避免因過度處理而 出現的假構造。

圖 3.1 本研究透地雷達反射數據傳統資料處理與近代時頻分析資 料處理流程圖 (修改自 Jeng et al., 2012)

第三章 透地雷達反射測勘數據資料處理理論與方法 20 模組分解 (empirical mode decomposition, EMD) 或 EEMD 之篩選 過程。因為衰減效應會使波的振幅能量快速散失,並使相位失真, 之本質模組函數 (instrinsic mode function, IMF) 是沒有任何意義 的。而若以較先進的線性與指數合併法來對記錄數據做增益函數

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第一個定義和傳統穩態高斯過程 (stationary Gaussian process) 的窄頻帶 (narrow band) 概念很相似,使本質模組函數在時間域

第三章 透地雷達反射測勘數據資料處理理論與方法 23 (Flandrin et al., 2004),若將原始數據進行經驗模組分解,將會產 生一個或多個本質模組函數。最近十多年來經驗模組分解法已經

(multi-component signal) 拆解技術,得到的本質模組函數可藉由 希爾伯特黃轉換將信號瞬時性質表現於希爾伯特頻譜上。而經驗 模組分解的演算是將信號數據解析成一系列的單一成分之振盪函

第三章 透地雷達反射測勘數據資料處理理論與方法 24 envelope) 與局部極小值包絡線 (local minima envelope),並求得 局部平均值之包絡線 (local mean envelope),簡稱為均值包絡線。

3. 將信號與均值包絡線相減,可得差值。

4. 若相減後數據之差值未滿本質模組函數的條件,則繼續重 複上述的處理過程 (步驟 1、2 及 3)。

5. 確認是否符合停止標準 (stoppage criterion),此步驟即為前 述本質模組函數的第一個定義。停止標準之一,可採用連續兩次

第三章 透地雷達反射測勘數據資料處理理論與方法 25 (dyadic filter bank) 的型態分佈,這個條件在非線性濾波上是極有 利的分析結果。反之,倘若將停止標準值訂定的過於嚴苛,就會

第三章 透地雷達反射測勘數據資料處理理論與方法 26 (intermittency) 信號時,在進行經驗模組分解法篩選的過程中低能 量之局部振盪或間歇信號會分別存在於多個本質模組函數分量 中,或者是一個本質模組函數分量不只包含一個信號成份 (或雜 波成份),因此造成模組混雜特別嚴重 (Wu et al., 2009)。

對於間歇性低能量局部振盪數據,近年來應用雜波輔助方法 (noise-assisted data analysis, NADA) 及雜波輔助萃取法

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(noise-assisted signal extraction, NASE) 的概念,修正經驗模組分 解法的模組混雜問題 (Wu and Huang, 2009) 並改良其演算法。原

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第三章 透地雷達反射測勘數據資料處理理論與方法 29 析 (multiresolution analysis, MRA) 小波分析 (Jeng et al., 2011)、

二維總體經驗模組分解法 (2D-EEMD) 以及二維 S 轉換 (DOST)

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第三章 透地雷達反射測勘數據資料處理理論與方法 31 (instantaneous attributes, IAs) 剖面的方法,應用在野外清水地熱測 區及 DVD 光碟機實驗測區之透地雷達反射測勘數據上,並與傳 統希爾伯特轉換所處理出來之各項瞬時特質剖面比較其優劣,兩 者之處理流程如圖 3.2 所示。本篇論文試圖藉由較新的希爾伯特 黃轉換時頻分析法,所得到的各項透地雷達反射數據之瞬時特質 剖面,解釋兩個測區地下形貌或地質構造,此部分的結果將於第

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四章討論。

圖 3.2 透地雷達反射數據之瞬時剖面傳統希爾伯特轉換資料處理 與希爾伯特黃轉換資料處理流程圖 (修改自 Jeng et al., 2012)

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