在实际工程中,探地雷达(Ground Penetrating Radar, GPR)的数据资料主要依靠GPR专家的经验或较手动的图像分析方法来进行解释,具有很强的主观性,这会导致GPR资料解释的不准确,影响实际的地质勘测。除此以外,GPR专家的培养也是一个耗时、耗力的过程。进行探地雷达正演模拟技术的研究不仅可以提高GPR资料的解释精度,且可缩短GPR专家的培养周期。然而,由于GPR的特殊记录方式和电磁波的传播特征等因素的影响,使得正演剖面仅仅是对地质的一个粗糙估计,偏移算法的提出解决了这个问题。对GPR正演结果进行偏移处理可提高正演结果图像的分辨率,使得GPR图像更真实地反映地质构造。但是,当前偏移处理效果也仅仅是主观的视觉改善,缺乏客观的定量评价准则；偏移处理中偏移速度的选取也很大程度上取决于个人的经验知识；再者,要实现对GPR图像客观准确的评价,直达波的滤除也是其中的一个核心关键。针对这些问题,本文进行了一系列算法的研究,较为系统地实现了探地雷达正演模拟、偏移处理及GPR图像评价,主要包括以下内容：(1) FDTD正演模拟：从麦克斯韦频域的旋度方程出发,根据卷积完全匹配层为吸收边界条件的FDTD原理对二维地质模型进行正演模拟,得到GPR仿真的接收数据(即正演数据剖面)。(2)偏移算法研究：运用偏移算法对正演剖面进行偏移处理,通过对比偏移处理前后的结果,可知偏移处理能使正演剖面中的反射波归位,绕射波能量汇聚,从而提高了正演剖面的分辨率。同时,也对所用的三种波动方程的偏移算法的处理性能进行了对比分析。(3)GPR偏移处理中的图像评价及滤波处理：针对偏移处理存在的问题,本文引出了基于最小熵技术的图像评价方法,并结合该方法提出了适用于点目标偏移的通用速度模型和适用于扩展目标偏移的分段速度模型,实现了偏移处理图像的客观定量评价,且准确地实现了地下目标异常体的偏移成像及背景介电常数和目标大小的反演。最后通过比较F-K滤波与去均值滤波的滤波性能,探讨了F-K滤波滤除直达波的可行性。