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根據不同的測勘環境及天線頻率,測勘前需先行設定各項參數以 取得最佳的信號資料:

(1) 信號格式:取樣數(512 至 1024 點)及信號格式(16 或 32 位 元),依探測深度不同可選取不同之取樣數以維持一定的信號品 質。

(2) 取樣速度:因儀器無配備測距輪(servey wheel),所以只能在 時間模式(time based mode)下測勘,單位為(描線數/秒),但 實際測勘時會隨移動速度不同每秒的描線數有些許差異。考慮

0.5941ns,其總採樣時間為 600 ns。

(5) 濾波及增益控制:本研究所使用傳統線性濾波及增益控制有助 於即時觀察信號狀況,但過多時容易造成雜信增加或信號漏 失。

本研究之資料處理使用美國 GSSI 公司 RADAN 5.0 透地雷達處理

Band-pass Filter(FIR)

Background Removal

Deconvolution

Migration

繪圖

Analysis RADAN

信號轉檔輸出

Matlab

Horizontal Filter (IIR)

(1) 原始資料:將透地雷達數據讀入軟體。ProEx 透地雷達系統資 料為 rd3、add、mrk、rad 四個副檔名為一組之檔案系統,利 用 RADAN 支援的透地雷達反射震測處理軟體,直接讀取 rd3 進行處理,後將檔案轉成 dzt 檔輸出,其五條測線之原始資料 圖顯示於(圖 4.6 至圖 4.10)。

圖 4.6 第一條測線之原始資料圖。

圖 4.7 第二條測線之原始資料圖。

圖 4.8 第三條測線之原始資料圖。

圖 4.9 第四條測線之原始資料圖。

圖 4.10 第五條測線之原始資料圖。

(2) 能量背景移除 (background removal) 處理:所謂背景能量移除,

類似直流偏移修正 (DC bias correction)。此方法是先將所更跡 線做移動平均 (moving average),得到低頻的成份,然後將之由 原 始 數 據 中 扣 除 。 移 動 平 均 法 相 當 於 低 通 濾 波 (low-pass filtering) 反之,背景能量移除就等同於高通濾波 (high-pass filtering)。因此經過背景移除後近地表的淺層事件解析度有明顯 增加,其五條測線經過背景移除之處理圖顯示於 (圖4.11至圖 4.15)。

圖 4.11 第一條測線經背景移除後之處理圖。

圖 4.12 第二條測線經背景移除後之處理圖。

圖 4.13 第三條測線經背景移除後之處理圖。

圖 4.14 第四條測線經背景移除後之處理圖。

圖 4.15 第五條測線經背景移除後之處理圖。

(3) 帶通濾波器(band-pass filter(FIR)):FIR 濾波器脈衝響為有 限長,所以當輸入的信號為有限長時,其輸出信號也同樣為有 限長。其特別的線性相位特性造成系統函數的結果有奇對稱或 偶對稱的特性,FIR 濾波器也更容易做到最佳化(optimize)的處 理。幾種常見的線性濾波器分為允許低頻率通過的低通濾波器、

允許高頻率通過的高通濾波器以及本研究所使用之允許一定範 圍頻率通過的帶通濾波器,經處理後所呈現於(圖 4.16 至圖 4.20)。

圖 4.16 第一條測線經帶通濾波器之處理圖。

圖 4.17 第二條測線經帶通濾波器之處理圖。

圖 4.18 第三條測線經帶通濾波器之處理圖。

圖 4.19 第四條測線經帶通濾波器之處理圖。

圖 4.20 第五條測線經帶通濾波器之處理圖。

換 (FFT) 將模糊影像陣列(空間域)轉換成對應空間頻率的陣 列(頻率域),此代表了此影像的特徵。將此頻率域陣列除以 瀰散函數 (point-cpreadfunction, PSF) 的傅利葉轉換,然後再作 逆傅利葉轉換就可以得到較清晰的影像。

然而,反摺積運算在實際進行時是很困難的。大部份問題發生 在影像中任何隨機雜信(random noise)都會導致混亂作用,而使 得經過處理的影像中充滿了各種假性細節信號。

為了解決這個問題,可利用檢查每一次運算結果,比較處理前 後影像差異性,以期消除不可信的成分,得到理想的結果與參 數。簡而言之,透地雷達資料運用反摺積方法運算後進行處理,

可將資料輪廓形狀重建,經處理後所呈現於(圖 4.21 至圖 4.25)。

至圖 4.21 至圖 4.25)。

圖 4.21 第一條測線運用反摺積方法之處理圖。

圖 4.22 第二條測線運用反摺積方法之處理圖。

圖 4.23 第三條測線運用反摺積方法之處理圖。

圖 4.24 第四條測線運用反摺積方法之處理圖。

圖 4.25 第五條測線運用反摺積方法之處理圖。

(5) 水平濾波器 (Horizontal Filter (IIR)):為了去除透地雷達資料於 探測過程中出現的水平雜信,利用此濾波器所提供之水平濾波,

通過設定參數值,從而實現了一種高精度去除水平雜信的方法,

經處理後所呈現於(圖 4.26 至圖 4.30)。

圖 4.26 第一條測線經水平濾波之處理圖。

圖 4.27 第二條測線經水平濾波之處理圖。

圖 4.28 第三條測線經水平濾波之處理圖。

圖 4.29 第四條測線經水平濾波之處理圖。

圖 4.30 第五條測線經水平濾波之處理圖。

(6) 信號移位(Migratiom):當雷達波遇地下異常體時會產生的雙 曲線反射(hyperbolic reflectors)信號,需利用信號移位方法將 信號還原至真實位置。信號位移也可作為雷達波速分析的參考,

一般情況下,於介電常數未知的地層的透地雷達測勘速度分析 通常為:

a. 利用已知深度之反射層面,得知雷達波來回走時(two way travel time)後可計算其波速:

t U

2

d

其中,U:介質中雷達波速 d:已知上下地層厚度

t:雷達波於此地層之來回走時

b. 與反測震測相似,多天線系統以同中點(common middle point;

CMP)測勘法施測,再將資料以不同速度進行 NMO(normal moveout)修正,測試出最適合之速度即為重合速度(stacking velocity)。而本研究之雷達系統僅有單組天線,無法做同中點 疊加重合,但仍可用雙曲線的速度分析方法找出速度,此為均 方根速度,但與重合速度相當,其五條測線經信號移位方法處 理圖顯示於(圖 4.31 至圖 4.35)。

圖 4.31 第一條測線經信號移位方法之處理圖。

圖 4.32 第二條測線經信號移位方法之處理圖。

圖 4.33 第三條測線經信號移位方法之處理圖。

圖 4.34 第四條測線經信號移位方法之處理圖。

圖 4.35 第五條測線經信號移位方法之處理圖。

由於大多數的地層厚度未知,故單天線透地雷達測勘時將很難判 斷地層速度。而若此時地層存在異常點之雙曲線反射信號,在信 號經過等距化後,可知其信號真實位置與雙曲線間上各點間的水 平位置,在來回走時已知情況下亦可得知雷達波於地層中之傳播 速度(圖 4.36)。

圖 4.36 異常物之雷達波信號示意圖。

2

2

2

1 2

T T v d

 

(7) 信號輸出:將 Radan 處理後的信號資料由 dzt 格式轉換為 txt 格 式的矩陣資料供 Matlab 使用(圖 4.37)。

圖 4.37 Text 格式開啟結果圖。使用雷達信號可輸出為矩陣形式資料(txt 檔),可 進一步利用 Matlab 軟體加以處理。

(8) 繪圖:將處理完之資料輸出至 Matlab 繪圖。

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