随着工业的飞速发展,地下水污染以及道路路基沉降、积水等问题也日益严重。开展地面物探技术研究,对保障人民的生命财产安全,促进绿色生态发展和社会和谐稳定有着重要意义。由于地下探测环境的复杂性以及目标信息获取和数据处理方法的局限性,传统的超宽带探地雷达的固有缺陷愈发不可忽视。如地下有耗介质导致超宽带信号产生的色散效应,使得现有的GPR技术不能有效地推断裂隙的位置、走向等信息。因而本文采用多分集的思想,结合了频率分集阵列与极化分集技术,针对地下介质中的掩埋目标体成像技术及走向估计展开研究,主要研究内容如下:1.对探地雷达的基础理论进行了介绍。对超宽带信号在有耗介质中的色散现象进行了分析。介绍了频率分集阵列的基本理论,构建了相应的地下目标探测模型,利用gpr Max3D及FEKO电磁仿真软件对构建的模型进行相应的仿真,并使用Matlab软件对仿真结果进行数据处理。2.提出了一种改进的后向投影算法,针对传统后向投影算法中旁瓣较高的问题,为不同的待成像点划分了有效阵元,并利用各阵元回波之间的相关性,对其进行了改进,结果表明改进算法能够对旁瓣进行有效的抑制。针对细长埋地目标体周围介质参数估计问题,提出了一种基于图像熵的介质参数估计方法。介质的特性参数对电磁波的传播速度有较大的影响,对于同一块包含目标的待成像区域而言,当采用不同的介质电特性参数分别对该区域进行成像时,得到的成像结果存在差异。成像结果的熵值越小,则在使用该参数时成像的聚焦度越好,所对应的介质参数越接近其真实值。进而对影响介质估计值的有关因素进行了分析。实验结果表明,当目标为细长目标体时,所提出的参数估计方法能够对目标体周围介质进行有效估计。3.提出了一种细长埋地目标体走向的估计方法,利用极化信息对地下目标的走向进行估计。分析了柱状目标和阵列夹角不同情况下,极化散射矩阵的变化,并根据散射矩阵中元素的变化情况对目标与阵列的夹角进行估计。对不同角度下的目标数据进行成像,可以得到不同的目标特征,再结合角度估计方法,能够对目标走向做出较为精确的估计;针对不同的极化信息反映了目标不同方面特性的问题,采用极化融合的方法,将共极化分量与交叉极化分量对目标不同特征的反映情况进行融合成像,实验结果表明,融合后的成像结果基本保留了目标在共极化方式与交叉极化方式下的原有特征。