基于三角形剖分的复杂GPR模型有限元法正演模拟

详细信息   

• 责任者：戴前伟^c中南大学 ; 王洪华 ; 冯德山 ; 陈德鹏
• 刊名：中南大学学报（自然科学版）
• 出版年：2012
• 卷期：43^b7总215
• 关键词：地质雷达 ; 正演模拟20^a地球物理勘探 ; 数值模拟 ; 有限差分法 ; 有限元法
• 页码：2668～2673
• 索书号：P706.6/140
• 图表：^c参15插图
• 分类号：2100
• 文摘期号：2013/03

摘要

针对基于矩形网格剖分的时域有限差分法(FDTD)和有限单元法(FEM)，对于物性参数分布复杂或几何特征不规则的模型适应性差的问题，从雷达波所满足的Maxwell方程出发，推导探地雷达(GPR)有限元波动方程，通过采用三角形网格剖分和线性插值基函数，在满足时间步长与空间网格差分稳定性前提下，应用Galerkin有限单元法求解GPR波波动方程；同时为消除FEM进行GPR正演模拟时来自截断边界处的超强反射，采用透射边界条件把GPR波在截断边界处的反射波透射出去，进而压制来自截断边界处的反射波。然后，编制GPR有限元正演模拟的Matlab程序。应用该程序分别对起伏分界面、“V”字形2个复杂地电模型进行FEM正演模拟，得到基于三角形网格剖分的FEM正演模拟GPR剖面图，并把该正演模拟剖面图与常规的基于矩形剖分的FEM正演模拟剖面图进行对比，结果表明：基于三角形剖分的FEM对于复杂GPR模型的物性参数分界面拟合更好，其模拟所得的正演剖面与实际模型更相符，具有更高的模拟精度，更有利于指导雷达剖面的数据解译。