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当前多偏移距（MO）探地雷达技术发展面临数据获取难、缺乏标准测试数据集等问题。研究人员模拟并公开了 MO 和多频率探地雷达数据集。该数据集可用于测试相关算法，为地下成像和数据解释研究提供了有力支持。
在地球科学的众多领域，如地质勘探、考古发掘、环境监测以及土木工程建设等工作中，准确探测地下结构和物质分布情况至关重要。探地雷达（Ground Penetrating Radar，GPR）作为一种高效的非侵入式地球物理探测方法，被广泛应用。多偏移距（Multi-offset，MO）GPR 技术更是凭借其独特优势，能通过多个波前对地下每个点进行成像，相比传统的共偏移距（Common-offset，CO）应用，在提升地下成像质量、获取更精确的地下电磁波速度场信息、改善反射剖面信噪比等方面表现出色。此外，它还为诸如预叠深度偏移（Pre-stack Depth Migration）、振幅随偏移距变化分析（Amplitude Versus Offset，AVO）等先进处理技术在 GPR 数据处理中的应用提供了可能。
然而，这项技术在实际推广和深入研究过程中遇到了不少阻碍。一方面，采集 MO GPR 数据的过程较为繁琐，需要耗费大量时间，后勤保障工作也面临诸多挑战。另一方面，在反射地震领域，有像 “Marmousi” 这样被广泛认可的合成数据集，作为行业标准和基准来测试、评估、比较和实施先进的处理与反演技术。但在 GPR 领域，一直缺乏类似的用于测试新算法和新流程的 MO 合成且逼真的数据集，这严重限制了研究成果的可重复性，也使得在选择参数和确定处理流程时存在较大的主观性。
为了解决这些问题，来自意大利的里雅斯特大学（University of Trieste）和德国波茨坦大学（University of Potsdam）的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们模拟生成并公开了一个 MO 和多频率的 GPR 数据集，这一成果发表在《Scientific Data》杂志上。该数据集为 GPR 处理、分析和反演算法的性能测试提供了重要支撑，对推动地下成像技术发展和提高实际数据解释能力具有深远意义。
研究人员在开展这项研究时，主要运用了以下关键技术方法：首先，他们基于一个从河流 - 冰川沉积物含水层模拟研究中获取的高分辨率水文相数据集，构建了一个代表德国西南部赫滕村附近砾石采石场的沉积模型。其次，利用开源电磁建模软件 gprMax v.3.1.7，基于时域有限差分（Finite-Difference Time-Domain，FDTD）数值方法进行正演模拟，生成合成 GPR 数据。模拟过程中设置了不同的参数，如针对 50MHz、100MHz 和 200MHz 的中心频率，分别设定了相应的时间步长、记录时间、模型离散化以及源和接收器的位置等参数 。
下面详细介绍研究结果：
- 数据记录：研究生成的数据集存储在 Figshare 平台上，以 SEG-Y 格式保存，包含合成的多偏移距和多频率 GPR 数据，还提供了处理和验证所需的脚本及资源。数据按频率（50MHz、100MHz、200MHz）分类存储在不同子目录下，每个子目录中有对应模型四个不同剖面（y = 2m、y = 4m、y = 6m、y = 8m）的数据。
- 技术验证：
- 数据稳定性：通过展示每个频率的平均频谱，发现频谱集中在预期的中心频率附近，高低频边缘均无杂散效应，证明了正演模拟的有效性。对比不同频率的零偏移距 GPR 剖面，发现低频时近场效应更明显，高频时近场区域更短，这使得高频数据在分离直达波和浅层反射波方面表现更优。
- 数据兼容性和几何验证：研究中提供的 SEG-Y 数据在多种商业和开源程序（包括用于反射地震和 GPR 的程序）中均能正常运行，验证了数据的兼容性。通过分析整个模拟数据集的叠加图和对比特定位置的共中心点道集（Common Midpoint Gather，CMP），验证了数据采集几何的正确性。
研究结论表明，研究人员成功构建并公开了一个二维多偏移距、多频率的合成 GPR 数据集。该数据集具有较高的稳定性和兼容性，为测试 GPR 处理、分析和反演算法提供了可靠的基准。这不仅有助于推动相关算法的发展，还能促进对地下成像的理解和实际数据解释能力的提升，填补了 GPR 领域缺乏标准测试数据集的空白，为后续研究提供了重要的数据基础和研究思路，在地球物理探测领域具有重要的应用价值和科学意义。未来，基于该数据集的研究有望进一步优化 GPR 技术，使其在更多领域发挥更大的作用。
