地质雷达技术可用于地下目标的探测已有较长的历史，广泛应用于地下目标体、地下结构及构造的勘察领域。以往对雷达资料的处理以定性解释为主，如果要使雷达技术在工程勘探中得到更深入的应用，需要开展对雷达资料的定量解释，其中地质雷达资料的电阻抗反演是雷达资料定量解释的主要手段，在雷达勘探中占有重要的位置。 正演是实现反演的基础，目前采用的正演算法主要是基于电磁波方程或褶积模型。本文使用褶积模型算法对三层介质、单管、双管等模型进行数值模拟，获得了相应的地质雷达剖面图。通过数值模拟结果可以看出，雷达波子波频率和介质构造位置对模拟结果影响比较大。 通过褶积模型建立了基于地质雷达资料的电阻抗反演目标函数，以获得地下地质体的电阻抗模型。由于电阻抗反演目标函数是一种严重非线性函数，为此，需要使用全局寻优类算法求解目标函数的极小值。本文使用样板搜索法(PatternSearch)求解这种非线性目标函数，通过判断失配函数的下降方向能更直接有效地使目标函数值迅速向极小方向延伸，并且结果快速收敛于全局最优解。理论模型试算可以发现，选择适当的收缩因子和终止准则因子可以加快收敛速度和改善反演效果。这表明了Pattern Search是一种很有效的反演方法，能够广泛地应用于直接求极值点的数值计算。此外，由于反演问题是病态的，即反演结果的非唯一性和不稳定性。因此，在反演中需要引入约束信息，以克服反演的不适定性。 通过理论模型试算和实际资料的反演验证了该算法的应用效果。理论模型试算结果表明，反演结果不依赖初始模型的选择，并且各种模型的反演结果与原始模型非常吻合。从实际资料反演可以看出，该方法得到的反演结果不仅与实测雷达波剖面符合较好，而且反演获得的电阻抗参数模型能够反映地下构造和岩性等丰富地质信息。