探地雷达数值模拟中广义完全匹配层吸收边界条件的模拟分析

计算物理 ›› 2014, Vol. 31 ›› Issue (2): 200-206.

探地雷达数值模拟中广义完全匹配层吸收边界条件的模拟分析

杨天春¹, 李好², 张辉¹

1. 湖南科技大学土木工程学院, 湘潭 411201;
2. 中煤科工集团重庆研究院, 重庆 400037

收稿日期:2013-05-17 修回日期:2013-10-08 出版日期:2014-03-25 发布日期:2014-03-25
作者简介:杨天春(1968-),男,博士,教授,从事资源勘查、工程物探、地质灾害调查、信号处理等研究,E-mail:m6803@163.com
基金资助:
湖南省自然科学基金(12JJ3035);湖南省科技计划(2011SK3195)资助项目

Forward Modeling of GPML Absorbing Boundary Conditions in GPR Simulation

YANG Tianchun¹, LI Hao², ZHANG Hui¹

1. College of Civil Engineering, Hunan University of Science and Technology, Xiangtan 411201, China;
2. Chongqing Research Institute of China Coal Technology & Engineering Group Corporation, Chongqing 400037, China

Received:2013-05-17 Revised:2013-10-08 Online:2014-03-25 Published:2014-03-25

摘要/Abstract

摘要： 探讨探地雷达正演模拟中,应用广义完全匹配层(GPML)吸收边界条件时的模拟效果.利用时域有限差分(FDTD)法将麦克斯韦方程离散化,再采用Mur超吸收边界条件和GPML吸收边界条件吸收向外的电磁波,模拟充水岩溶的雷达图像;同时,采用GPML吸收边界条件模拟多个圆柱体异常模型和倾斜界面异常模型的探地雷达剖面图像.对模拟结果的分析可知,GPML吸收边界条件可有效地吸收向外的电磁波,其吸收效果优于Mur超吸收边界条件,在探地雷达的应用中可推广应用.

关键词: 探地雷达, 时域有限差分法, 广义完全匹配层, 正演模拟

Abstract: Modeling of generalized perfectly matched layer (GPML) absorbing boundary conditions in ground penetrating radar (GPR) simulation is discussed. Maxwell's equations are discretized by finite-difference time domain (FDTD) method,and Mur super absorbing boundary conditions and GPML absorbing boundary conditions are adopted to simulate GPR sections of a water-filled karst. GPR images of a multi-cylinder model and an inclined interface model are obtained by FDTD method with GPML absorbing boundary conditions. It shows that as an absorbing boundary condition GPML absorbs outgoing wave effectively. Its absorbing effect is better than that of Mur super absorbing boundary conditions. It can be applied to GPR simulations.

Key words: ground penetrating radar, finite-difference time domain method, GPML, forward modeling

中图分类号:

P631

杨天春, 李好, 张辉. 探地雷达数值模拟中广义完全匹配层吸收边界条件的模拟分析[J]. 计算物理, 2014, 31(2): 200-206.

YANG Tianchun, LI Hao, ZHANG Hui. Forward Modeling of GPML Absorbing Boundary Conditions in GPR Simulation[J]. CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS, 2014, 31(2): 200-206.

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