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在探地雷达(GPR)使用的频率范围中，电磁波的衰减在很多地质条件下强烈地依赖频率。电磁波在传播过程中，衰减与频率有关，高频比低频衰减更快，结果从地下介质中返回的雷达子波在形状上发生了显著的变化，从介质深部返回的雷达子波比从浅层返回的子波形态明显变宽，这就是所谓的子波频散现象。与频率有关的衰减引起的子波频散现象在探地雷达数据中较为常见，这在雷达图像上表现为随深度的增加雷达信号的分辨率降低。
在GPR数据用于定性解释或用于确定地下介质电性之前，对雷达子波频散现象进行校正，可以提高探地雷达剖面的分辨率，有利于资料定性解释；而且对雷达子波频散效应的校正是对雷达剖面进行偏移和脉冲反褶积处理的一个重要的预处理步骤。因为偏移和脉冲反褶积处理是建立在稳定子波的基础上。事实上，过去人们用处理反射地震资料的这些标准方法来处理探地雷达数据通常是不成功的。由于这些处理过程最终目的是恢复地层界面的反射系数，因此，在应用GPR数据去定量反演地下介质的电性之前消除雷达子波频散现象是非常重要的。
有很多的研究文献探讨了探地雷达数据中存在的频散效应，并且认识到了子波频散现象在对雷达数据正反演结果的影响。但是涉及如何消除探地雷达数据中的子波频散现象的理论与方法的文献并不多见。本文在参考新近发表的少量有关这方面研究的文献基础上尝试解决这一问题。
前人实验结果表明：在GPR子波频段上，电磁波在很多地质介质中的衰减与频率呈线性关系。结果，雷达波在这些介质中传播时，其子波在形状上的改变可以用品质因素Q<*>很好的表示，这里所使用的品质因素Q<*>与地震勘探中品质因素的概念基本相同。本文利用前人所测定的一些常见地质介质介电常数数据来计算这些介质在探地雷达频率范围内雷达波速度以及衰减与频率的关系。结果表明雷达波在地质介质中的衰减与频率的线性关系具有一般性。在对雷达波频率范围内不同频率值的地质介质的介电常数进行拟合的过程中分别采用了Cole-Cole模型和幂函数模型两种不同的方法，都得到了同样的结论。
假设雷达波在地质介质中衰减的频散特征能够用某一确定Q<*>值来描述，那么，评价和消除子波频散的问题就变为如何确定相应地质介质的品质因素Q<*>值并且利用反Q滤波来消除子波频散。在Quan和Harris(1997)的频率漂移法方法基础上，我们试图应用一种新的方法来估计Q<*>值。该方法的基本原理是：子波在传播过程中，由于与频率相关的衰减导致其逐渐变宽，振幅谱的中心在频率范围逐渐朝低频方向移动，而中心频率降低的斜率与品质因素密切相关。因此，只要求得这个斜率，就可获得品质因素Q<*>值。频率漂移方法特点是不受几何扩散以及反射透射等因素的影响，其结果可靠，方法较易实现。因为在频域范围求解品质因素，不可避免的需要对数据进行时频分析。雷达信号是一种非平稳信号，因此基于平稳信号理论的常规傅立叶变化方法不能刻画任一时刻的频率成分。时频分析能同时保留时间与频率信息。因此在信号处理领域得到了广泛的运用。目前可应用于时频分析的方法很多，传统的时频分析方法主要有短时傅立叶变换、小波变换以及Cohen类等。由于这些方法本身都有一定的局限性，如短时傅立叶变换的窗函数是固定的，小波变换不是一种真正的时频谱，因此本文拟采用一种较新的时频分析方法—S-变换来进行时频分析。S变换组合了短时傅立叶变换和小波变换的优点而避免了它们的不足。S变换采用可移动的时窗分析信号，而且窗口宽度与待分析信号的频率有关，高频采用窄的窗口，低频采用相对较宽的窗口。因此具有小波变换的多分辨率分析；所以利用S变换进行非平稳信号的谱分析可以比较准确的了解信号局部特征。S-变换是一种线性变换，不存在交叉项的干扰，具有很好的时频分辨率。
在采用上述方法确定Q<*>值以后，我们采用了反Q滤波方法来消除雷达剖面上的子波频散。合成记录以及野外实测数据的测试表明本文提出的方法在提高GPR图像的分辨率上非常有效。