探地雷达探测的是地下埋藏的目标体,其目标周围介质的特征与空气中目标体周围介质特征有很大的区别.目前,在对目标体的识别方法研究中,探地雷达的正演方法依据其理论基础可分为两类,一类是基于几何光学的射线追踪法,另一类是以物理光学原理为基础的绕射迭加法.前者是一种较粗略的近似计算方法,未考虑波的动力特征,适用于起伏变化较为缓慢的、无间断点的多层连续电性界面的探地雷达剖面正演合成;后者实质上是利用惠更斯一菲涅尔原理,可用于合成曲率较大的目的体地质雷达记录,如点状体等,该方法合成的地质雷达记录能较细致地反映波的动力学特征.FDTD(Finite-DifferenceTime-Domain)法是近几年发展起来的,以物理光学原理为基础的高频电磁场模拟方法.Yee于1966年将其引入到三维电磁波模型的建立中的,由于该方法具有存储量小、运算快、程序通用以及适于并行计算等优点,现已在电磁仿真领域中得到了广泛应用.近年来,也有人将之应用于地质雷达剖面正演,取得了一定效果,但由于地下介质的电性复杂,常规的电磁场模拟程序往往不能满足精度需要,必须将其改进,使之适合于探地雷达剖面正演.另外,还有利用极化散射矩阵理论对目标体回波进行分析研究,进而来识别目标体.其基本原理是,雷达波照射目标后,目标对照射的电磁波都有特定的极化变换(去极化)作用,其变换关系由目标的形状、尺寸、结构和取向所决定.测量出不同目标对各极化波的变极化情况,便能构成一个特征空间,并据此对目标进行识别.极化散射矩阵正是提供了联系目标与雷达系统的完整信息,故此可以用来作为识别特征.考虑地下目标体为二度体,特别是实际工程常要解决的地下金属管道、水泥管道等的探测问题,本文提出了水平极化雷达识别二维介质方法.此方法引进了探空雷达中的极化雷达识别地表目标体的方法理论.即利用地表目标体对不同极化类型的极化电磁波具有不同反射特性,通过分析不同的反射波特性从而来识别不同目标体.探地雷达在实际探测地下诸如各种管道等目标体时,在通常不知道管道走向时,雷达的天线方向将和管道走向有一夹角,如果直接通过电磁场的电场或者磁场波动方程来求解区域中电磁场分布,这将是一个三维的复杂电磁场问题求解.本文提出的新方法中,把天线中的偶极子源分解成垂直与平行于管道走向两个方向来考虑,再引入合理的赫兹势,从而使三维电磁场方程的求解问题转变成二维赫兹势方程求解问题,理论上证明了该方法的可行性.新方法的提出,对探地雷达资料处理和解释的准确性将具有一定意义上的帮助,从而促进了探地雷达方法技术的发展.