在工程建设中,混凝土作为一种广泛应用而又重要的材料,其质量关乎整个工程质量安全。混凝土构件内部高效率、高精度的质量检测和评估,不仅是保障工程安全,更是确保人民生命财产安全。探地雷达具有高效、无损、高分辨率等特点,常规共偏移距扫描法获得的雷达反射剖面,只能提供地下反射界面信息,通常不能获取目标体内部电性参数。探地雷达层析成像技术,通常利用透射雷达波信息,可以很方便地获取上述电性参数,并完成混凝土构件的质量检测和评估。此外,采用偏移方法压制雷达剖面中绕射波或归位反射界面时,目标体内部电磁波速度分布(相对介电常数)可以通过层析技术获取。透射雷达层析成像是一种反演发射天线和接收天线之间目标体内部信息的技术。常规的层析成像方法是基于射线理论的。基于射线理论的方法原理简单、计算效率高,但是其理论为高频近似,只能分辨大于信号主波长的异常体,但是常不能满足工程勘探中混凝土检测要求。透射雷达全波形层析成像在理想状态下分辨率能达到主波长二分之一到三分之一,能够很好的解决射线方法在混凝土检测中分辨率不足的问题。但是,全波形反演方法存在计算量大、反演收敛慢、强非线性、依赖初始模型等问题。初始模型提供方法有:使用均匀模型,基于射线理论、以及频率域等方法获取,不同初始模型在面对不同问题效果不一,至今无统一标准。本文基于射线理论为全波形反演方法提供较为精确的初始模型,加快并保障全波形反演收敛正确。本课题目的是将全波形反演方法用于混凝土内部结构探测中,从而解决常规扫描法解释难度大、基于射线理论方法分辨率低等问题。本文首先介绍了透射雷达全波形反演理论;其次介绍了基于射线理论的曲射线反演理论。本文改进了最短路径法射线追踪技术并获得了更为精准的射线路径和走时,提高了反演结果精度。其次,实现了基于射线理论的全波形反演方法。最后将本文整套算法用于实测的混凝土圆柱截面透射雷达数据中,并获得了其内部精确的速度和电导率分布图像,从而验证了本文算法的正确性和实用性。