基于gprMax对空洞和金属的反射信号进行判读
在基于探地雷达的探测方法中，反射系数是判断散射体性质和属性的重要依据。反射系数与反射界面两侧介质的传播速度有关，而电磁波的传播速度是磁导率和介电常数的函数，反射系数的菲涅尔公式可以简写为:
根据公式可以看出两点：第一，反射界面两侧介质的电磁属性差异越大，反射波的能量越强；第二，反射系数的符号决定了反射波振幅的正负，进而可以通过反射振幅判定两侧介质的性质和属性。根据第二条可知，当电磁波从介电常数小进入介电常数大的介质时，即从高速介质进入低速介质，从光疏进入光密介质时，反射系数为负，即相较于入射波反射波振幅反向。反之，从低速进入高速介质，反射波振幅与入射波同向。
比如电磁波在地层介质中传播过程中，如果遇到空洞缺陷发生反射，则在介质表面接收到的反射波信号不反向；如果遇到金属物体发生反射，则在介质表面接收到的反射波信号则反向，并且反射波要比空气发射的振幅强。
为了进一步说明探地雷达信号的此种特征，在这里基于gprMax分别对空洞和金属进行模拟仿真，然后分别从A扫和B扫角度，对信号进行对比分析。
模型几何形状
模型设计为2D三层，第一层厚度为20cm，第二层为40cm，异常体是边长为20cm的正方形，分别设置为空气和金属。
2. .in文件
激发天线和接收天线的间距为0.4m，天线的移动步长为0.05m，时窗大小为5ns，材料参数等信息可以查看.in文件，总共采集70道数据。
注意：这里不输出波长快照和几何模型文件。（命令行前没有#符号，可以视为注释）
3. 结果对比分析
（1）A扫数据分析
根据前面的分析，从反射波幅值强度和相位两点进行对比分析。选取第35道A扫数据进行对比，可以看出，一是金属埋置物的反射波幅值要强于空洞缺陷反射波；二是同直达波信号相比，空洞缺陷反射波的相位不变，金属埋置物反射波则反向。
（2）B扫剖面分析
由于B扫剖面是由一系列的A扫数据组成，所以B扫剖面应该具有A扫相同的特征。首先观察直达波信号，由于直达波信号和第一个反射界面的反射波信号相互叠加在一起，难以区分，但是还是可以看出直达波信号的特征是先红（波峰）再蓝（波谷），然后再红再蓝，对应A扫数据就是弱振幅波峰强振幅波谷强振幅波峰弱振幅波谷。再看反射波波信号，空洞信号是浅红深蓝深红浅蓝，金属信号是浅蓝深红深蓝浅红。
在实际应用中，接收到的反射信号是天线发射的雷达子波与介质的折射系数、反射系数和介质损耗等的褶积，即各层反射信号的叠加。因此得到的实际数据不可能像模拟数据这样理想，比如在B扫中反射信号的浅色（弱振幅）部分甚至是深色部分很难有效判读，这往往需要坚实的理论基础和丰富的实践经验，才能够对雷达记录做出准确的判读。
