在工程建设中由于空洞暗穴的存在,地基沉降、公路塌陷等隐患频发,对城市基础建设造成威胁,因此,有效探测地下空洞暗穴是工程建设中的一项重要任务。然而由于近地表介质具有复杂性,以及现有地球物理技术探测分辨率的限制,使得定量地探测空洞暗穴的位置仍然是一个需要进一步研究的技术难题。本文在夏江海等人(xia,2007)研究的基础上,适当的修改了对瑞利波散射走时方程,将原方程中空洞边界至某接收道之间的距离用炮点至该接收点之间的距离来替换。同时,考虑到地震信号的非平稳特性,在时间-空间域精确地确定散射双曲线的顶点和双曲线上其它任意一点具有一定的难度,因此,本文采用更适于非平稳信号处理的广义S 变换,在时间-频率域来提取某一道上来自空洞前后边界散射瑞利波的到时,从而计算出空洞边界的位置。通过理论模型与实际算例表明,利用广义S 变换进行近地表空洞探测是切实可行且有效的。