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提高探地雷达深度分辨率（垂直分辨率）是探地雷达数据处理中的重点也是难点。与地震波相比，电磁波在地下介质中传播时会出现严重的衰减和频散现象，衰减和频散会降低探地雷达的垂直分辨率和探测深度。由于探地雷达与地震勘探方法具有一定的相似性，在探地雷达数据处理中，人们常利用地震数据处理方法来提高探地雷达的垂直分辨率，但是电磁波的衰减和频散会影响地震数据处理方法的应用效果。针对这些问题，本论文对提高探地雷达垂直分辨率数据处理方法进行了研究，取得了以下研究成果: (1)针对探地雷达回波信号具有时变特性，本文将时变信号分析方法引入到探地雷达数据处理中。在对比分析几种常用时变信号分析方法后，本文在S变换的基础上提出了一种带有低通滤波的广义S变换，该变换将低通滤波函数融入到它的窗函数中，同时在窗函数中引入调节参数。通过调节参数大小来改变广义S变换的时间分辨率和频率分辨率，使该变换在分析时变信号时具有很强的适用性。 (2)实践表明，由层厚小于调谐厚度的薄层构成的韵律型层序列反射雷达子波时，反射波的高频能量成分会相对增强，利用这个特点，本文将带有低通滤波的广义S变换应用到探地雷达层位识别中。实测数据处理证明该方法可以很好的提高探地雷达的层位识别能力，进而提高了探地雷达的垂直分辨率。 (3)为了深入研究探地雷达对薄层的识别能力，本文研究了薄层对电磁波的反射特性。薄层反射电磁波的过程，可以等效为一个滤波器，滤波器的滤波特性与薄层的类型和厚度密切相关。 (4)依据薄层的滤波特性与薄层的厚度密切相关这一特性，本文将Hilbert谱分析方法引入到薄层识别中，通过模型仿真计算，证明该方法可以将探地雷达对递变型薄层的分辨能力提升至λ/8（λ为薄层中雷达子波中心频率对应的波长）。实测数据处理表明该方法具有很强的适用性，能很好地提高探地雷达的垂直分辨率。 (5)提出了一种消除探地雷达数据的子波衰减和频散的反滤波方法。模型仿真计算和实测数据处理结果表明，该方法可以很好地消除雷达子波的衰减和频散，提高了探地雷达的垂直分辨率。