Gprmax 三维地质雷达建模及在 paraview 中的可视化

Gprmax 三维地质雷达建模及在 paraview 中的可视化（1）

Gprmax 运行三维模型速度很慢，建议在有GPU加速的环境下运行，有关GPU加速的方法，在我的上一个博客link中有说明。

一、in文件

这里，我们想建立一个长 4 m ，宽 2 m，深 2 m 的研究区域，填充物质为土壤，查阅资料得知土壤的相对介电常数为 12，电导率为 0.01，在深度为 1 m 的地下埋有水平放置的金属管线，半径为 20 cm ，管壁厚度 1 cm ，采用 gprmax 内置的理想金属 pec 材料。假设地质雷达天线频率为 500 MHz，时窗设为 60 ns ，源和接收点每次移动 1 cm，测线在研究区域窄边 1 m 处，垂直管线走向，网格大小为 1 cm。按照上述要求，我们编写的 in 文件如下：

#title: 3Dpec_100cm_20cm

#material: 12.0 0.01 1.0 0.0 turang
#material: 1.0 0 1.0 0.0 air

#domain: 4.000 2.100 2.000
#dx_dy_dz: 0.010 0.010 0.010
#time_window: 60e-9

#box: 0.000 0.000 0.000 4.000 2.000 2.000 turang
#cylinder: 2 1.00 0 2 1.00 2.00 0.200 pec
#cylinder: 2 1.00 0 2 1.00 2.00 0.190 air

#waveform: ricker 1.0 500e6 my_ricker
#hertzian_dipole: z 0.100 2.000 1.000 my_ricker

#rx: 0.200 2.000 1.000
#src_steps: 0.100 0.000 0.000
#rx_steps: 0.100 0.000 0.000

#geometry_view: 0 0 0 4.000 2.100 2.000 0.010 0.010 0.010 PEC n

#python:
for i in range(1,61):
  print('#snapshot: 0 0 0 4.000 2.100 2.000 0.010 0.010 0.010 {} snapshot{}'.format((i/10)*10e-9,i))
#end_python:

2、管线倾斜的情况

#title: 3Dpec_100cm_20cm

#material: 12.0 0.01 1.0 0.0 turang
#material: 1.0 0 1.0 0.0 air

#domain: 4.000 2.100 2.000
#dx_dy_dz: 0.010 0.010 0.010
#time_window: 60e-9

#box: 0.000 0.000 0.000 4.000 2.000 2.000 turang
#cylinder: 1.5 1.00 0 2.5 1.00 2.00 0.200 pec
#cylinder: 1.5 1.00 0 2.5 1.00 2.00 0.190 air

#waveform: ricker 1.0 500e6 my_ricker
#hertzian_dipole: z 0.100 2.000 1.000 my_ricker

#rx: 0.200 2.000 1.000
#src_steps: 0.100 0.000 0.000
#rx_steps: 0.100 0.000 0.000

snapshot: 0 0 0 4.000 2.100 2.000 0.010 0.010 0.010 58e-9 snapshot1

#geometry_view: 0 0 0 4.000 2.100 2.000 0.010 0.010 0.010 PEC n

#python:
for i in range(1,61,5):
  print('#snapshot: 0 0 0 4.000 2.100 2.000 0.010 0.010 0.010 {} snapshot{}'.format((i/10)*10e-9,i))
#end_python:

对于倾斜的管线，只用设置 cylinder 参数即可。

#title: 3Dpec_100cm_20cm

#material: 12.0 0.01 1.0 0.0 turang
#material: 1.0 0 1.0 0.0 air

#domain: 4.000 2.100 2.000
#dx_dy_dz: 0.010 0.010 0.010
#time_window: 60e-9

#box: 0.000 0.000 0.000 4.000 2.000 2.000 turang
#cylinder: 2 0.70 0 2 1.30 2.00 0.200 pec
#cylinder: 2 0.70 0 2 1.30 2.00 0.190 air

#waveform: ricker 1.0 500e6 my_ricker
#hertzian_dipole: z 0.100 2.000 1.000 my_ricker

#rx: 0.200 2.000 1.000
#src_steps: 0.100 0.000 0.000
#rx_steps: 0.100 0.000 0.000

#snapshot: 0 0 0 4.000 2.100 2.000 0.010 0.010 0.010 58e-9 snapshot1

#geometry_view: 0 0 0 4.000 2.100 2.000 0.010 0.010 0.010 PEC n

python:
for i in range(1,61):
  print('#snapshot: 0 0 0 4.000 2.100 2.000 0.010 0.010 0.010 {} snapshot{}'.format((i/10)*10e-9,i))
end_python:

二、模型可视化

将 vti 文件导入 paraview 中可视化三维模型。

第一个 in 文件对应的模型

第二个 in 文件对应的模型

第三个 in 文件对应的模型

三、仿真结果

1、一条测线的雷达扫描图

2、不同时刻的波场图

3、波场图

[^1]本文仅供学习交流。