本书开展了探地雷达(GPR)数值模拟两大技术研究: 有限差分法(FDTD)及有限单元法(FEM), 系统阐述了二、 三维GPR数值模拟的理论及程序实现。全书共6章: 第1章介绍GPR数值模拟的背景、 国内外研究现状及其进展情况; 第2章介绍探地雷达基本理论, 包括雷达波遵循的传播规律, 激励源的种类、 完全匹配层(PML)吸收边界条件理论; 第3章主要介绍FDTD的基本理论, 探讨了数值稳定性条件、 色散关系、 边界条件等内容, 在此基础上, 推导了FDTD正演的差分迭代格式; 第4章设计了GPR模型, 应用FDTD开展了一、 二、 三维GPR数值模拟, 并给出了详细的Matlab源代码; 第5章介绍了FEM的基本原理, 包括边值问题求解、 空间剖分方式、 时间离散方式、 边界条件等内容, 并给出了一维时域FEM的程序实现实例及代码; 第6章重点介绍了二、 三维FEM的正演编程实现, 包括二维标量波动方程的三角单元/四边形单元的探地雷达正演、 二维矢量波动方程的三角单元/四边形单元的探地雷达正演、 三维矢量波动方程四面体单元探地雷达正演、 不同的PML吸收边界条件加载等内容。
本书将常规的FDTD及FEM应用到GPR正演中, 主要为地球物理专业的老师、 研究生、 本科生及从事地球物理数值模拟的工程技术人员提供参考。书中提供了详细的Matlab源代码, 可让研究人员快速进入研究状态, 希望广大研究人员在本书的基础上能够开展进一步的创新, 取得更丰硕的研究成果。