随着现代电子技术和数据处理技术的发展及应用，探地雷达适用条件已从最初的冰层、盐矿等弱耗介质逐渐扩展到土层、煤层、岩层等有耗介质，其应用范围已经涵盖了考古、矿产资源勘探、岩土勘查、无损检测及工程建筑物结构调查等诸多领域，为经济建设做出了巨大贡献。但是，随着应用范围的拓广，探地雷达勘查的对象也呈现了复杂化，由于缺少理论模型正演结果的对比，限制了解释人员对复杂结构在GPR剖面上表现特征的认识，传统的看图识字式的解释方法对这些复杂对象的GPR剖面解释有时显得无能为力。遵循刘光鼎院士提出的综合地质地球物理研究原则中的正演与反演相结合的思路，对这些复杂勘查对象的GPR反射剖面记录进行数值模拟，分析它们在雷达剖面上显示的特征，为实测GPR剖面的解释提供依据就显得十分必要，这也是提高雷达解决复杂问题能力的探索方向之一。 本文结合工程实践的需要，对当前实际工程勘查中迫切需要探明的复杂地下结构进行归纳总结，建立了包括层状、圆状、阶梯状、断裂破碎带以及组合模型等几大类具有代表性的典型地电模型，使用FDTD方法对建立的几大类典型地电模型的GPR反射剖面记录进行正演合成，并分析、总结了它们在GPR剖面上显示出的特征规律，在雷达剖面图像上显示的波形特征与模型的形态、电性特征之间建立了一定的联系，为实测GPR剖面的解释提供了依据。 为了模拟雷达波反射数据剖面时，前人从依赖时间的Maxwell旋度方程出发，利用二阶精度的中心差分近似把旋度方程中的微分算符直接转化为差分形式，推导出正演模拟的时域有限差分方程。为了保证算法的精确性，这里对FDTD方法解的稳定性与数值频散问题进行了分析。在数值解稳定条件和理想频散关系的基础上设定时间采样间隔和空间剖分网格的尺寸，采用Yee氏网格进行网格的剖分，设置正演模型的空间电磁参数。为了在有限的研究区域获得无限空间的波场模拟，防止雷达波在截断边界引起的超强反射，在截断边界处引入廖氏吸收边界条件，并取得了良好的效果。 利用自行开发的二维GPR正演软件对一系列典型地下结构的雷达剖面进行了正演合成，得到了较好的模拟效果，验证了模拟方法的可行性和软件的正确性。通过对正演合成剖面的分析，指出了不同类型的地下电性结构在GPR反射剖面上表现出的特征和规律。与实际资料的对比，说明正演模拟揭示的GPR剖面上的特征在实际资料中也是存在的，这就为以后工程实践中类似结构的GPR探测剖面的解释提供了依据。 通过模型试验发现，在利用FDTD方法进行GPR正演模拟的过程中，为了得到质量较好的GPR正演剖面，重点是合适模型的抽象和合适边界条件的加入。文中通过设置断裂破碎带中介质的介电常数在一定范围内随机变化，使得正演模拟得到的GPR剖面较好地揭示了断裂破碎带在实测雷达剖面上显示的特征。