readgssi 0.0.16

readgssi

版权所有2017-2019

readgssi是一个工具，用作开放源代码阅读器和预处理模块，用于使用地球物理测量系统（gssi）探地雷达（gpr）设备收集地下数据。它能够读取具有相同预扩展名的dzt和dzg文件，并打印这些文件中包含的数据。readgssi目前还能够将大多数dzt文件转换为csv，并将能够转换为其他输出格式，包括hdf5（请参见future）。Matlab代码由达特茅斯学院地球科学系的Gabe Lewis捐赠。经缅因大学地球与气候科学学院伊恩·奈斯比特（Ian Nesbitt）许可编写的巨蟒改编本。

文件读取参数基于gssi的dzt文件描述，类似于SIR-3000手册的第55-57页。不幸的是，文件结构随时都可能发生变化，尽管我已经能够使用来自多个系统的文件进行测试，但我还没有遇到文件头的每次迭代。如果遇到问题，请创建一个github问题

问题、功能请求和错误：请打开github问题。请提供错误输出，描述您正在尝试执行的操作，并附上引起您麻烦的dzt/dzg文件。

要求

强烈推荐d通过anaconda安装

• obspy
• matplotlib
• numpy
• scipy
• 熊猫
• h5py

通过pip安装：

• pynmea2
• geopy
• pytz

安装

一旦您运行了anaconda，安装需求就非常容易了。

conda config --add channels conda-forge
conda create -n readgssi python==3.7 pandas h5py pytz obspy
conda activate readgssi
pip install readgssi

这将允许您运行下面的命令。

从源安装：

如果您选择安装特定的提交，而不是此软件的最新工作版本，则可以下载此软件包，解压缩到主文件夹，打开命令行，然后按以下方式安装：

pip install ~/readgssi

用法

显示帮助文本：

$ readgssi -h

usage:
readgssi -i input.DZT [OPTIONS]

required flags:
     OPTION     |      ARGUMENT       |       FUNCTIONALITY
-i, --input     | file:  /dir/f.DZT   |  input DZT file

optional flags:
     OPTION     |      ARGUMENT       |       FUNCTIONALITY
-o, --output    | file:  /dir/f.ext   |  output file. if not set, will be named similar to input
-f, --format    | string, eg. "csv"|  output format (csv is the only working format currently)
-p, --plot      | +integer or "auto"|  plot size. will be x inches high or "auto". default: 10. see also -D to set DPI
-D, --dpi       | positive integer    |set the plot DPI for figure making. defaults to 150
-T, --titleoff  ||  turn the plot title off (useful for figure making)
-x, --xscale    | string, eg. "dist"|  x units. will attempt to convert the x-axis to distance, time, or trace units based on header values
-z, --zscale    | string, eg. "time"|  z units. attempt to convert the x-axis to depth, time, or sample units based on header values
-e, --zoom      | list of +int [LRUD]|set a zoom to automatically jump to. list order is [left,right,up,down] and units are the same as axis
-n, --noshow    ||  suppress matplotlib popup window and simply save a figure (useful for multi-file processing)
-c, --colormap  | string, eg. seismic |  specify the colormap (https://matplotlib.org/users/colormaps.html#grayscale-conversion)
-g, --gain      | positive float      |  gain constant (higher=greater contrast, default: 1)
-r, --bgr       | +integer or zero    |  horizontal background removal (useful to remove ringing). zero=full width;positive=window size (after stacking)
-R, --reverse   ||  reverse (flip array horizontally)
-w, --dewow     ||  trinomial dewow algorithm
-t, --bandpass  | +int-+int (MHz)|  triangular FIR bandpass filter applied vertically (positive integer range in megahertz; ex. 70-130)
-b, --colorbar  ||  add a colorbar to the radar figure
-a, --antfreq   | positive integer    |set antenna frequency. overrides header value
-s, --stack     | +integer or "auto"|set trace stacking value or "auto" to autostack to ~2.5:1 x:y axis ratio
-N, --normalize ||  distance normalize; reads .DZG NMEA data file if it exists; otherwise tries to read CSV with lat, lon, and time fields
-d, --spm       | positive float      |  specify the samples per meter (spm). overrides header value
-m, --histogram ||  produce a histogram of data values
-E, --epsr      | float > 1.0         |  user-defined epsilon sub r (sometimes referred to as "dielectric")if set, ignores value in DZT header
-Z, --zero      | +int or list of int |  timezero: skip samples before direct wave. samples are removed from the top of the trace. use list for multi-channel

naming scheme for exports:
  CHARACTERS    |      MEANING
    Ch0         |  Profile from channel 0(can range from 0 - 3)
    Dn          |  Distance normalization
    Tz233       |  Time zero at 233 samples
    S8          |  Stacked 8times
    Rv          |  Profile read in reverse (flipped horizontally)
    Bgr75       |  Background removal filter with window size of 75
    Dw          |  Dewow filter
    Bp70-130    |  triangular FIR filter applied from 70 to 130 MHz
    G30         |  30x contrast gain
    Z10.20.7.5  |  zoom from 10-20 axis units on the x-axis and 5-7 on the z-axis

从Unix命令行：

readgssi -i DZT__001.DZT

简单地在上面的命令中指定一个输入dzt文件（-i file）将显示关于该文件的大量数据，包括：

• GSSI控制单元的名称
• 天线型号
• 天线频率
• 每个记录道的样本数
• 每个样本的位数
• 每秒记录道数
• 测量期间输入的L1电介质
• 采样深度
• 给定电介质下的波速
• 记录道数
• 秒数

基本功能

CSV输出

readgssi -i DZT__001.DZT -o test.csv -f CSV

把雷达数据数组转换成csv格式，如果你喜欢的话。可以用这个导出到Matlab。每个频道将写入一个csv。脚本将自动将输出重命名为"test_100MHz.csv"。CSV中不包含标题信息。

readgssi -i DZT__001.DZT -s 8 -w -r 0 -o test.csv -f CSV

在导出到CSV之前，应用8x堆叠、露水和背景移除过滤器。

numpy对象输出

readgssi -i DZT__001.DZT -o test.npy -f numpy

此命令将以numpy二进制格式保存数组。但是，不会保存标题信息。

gprpy-兼容输出

readgssi -i DZT__001.DZT -o test -f gprpy

此命令以numpy二进制格式保存数组，并将头保存为json文件。gprpy将很快支持导入此类文件。

绘图

示例1a：无增益

readgssi -i DZT__001.DZT -o 1a.png -p 5 -s auto

上面的命令将导致readgssi保存并显示一个名为"test_uu001c0tz233s6g1.png"的图，该图的y尺寸为5英寸，速度为150 dpi（-p 5），自动跟踪算法将把x轴叠加到比原始数据数组短一些倍的位置，以获得最佳效果在监视器上观看，大约2.5*y（-s auto）。绘图将以灰色配色方案呈现。

示例1b：增益

conda config --add channels conda-forge
conda create -n readgssi python==3.7 pandas h5py pytz obspy
conda activate readgssi
pip install readgssi

这将导致readgssi从同一文件创建绘图，但matplotlib会将绘图保存为"1b.png"（-o 1b.png）。脚本将绘制y轴大小（-p 5）并自动堆叠x轴to（-s自动）。脚本将以50的增益值绘制数据（-g 50），这将使绘制对比度增加50倍。接下来将运行后台删除（-r 0）过滤器。

示例1c:右增益设置可能略有不同，具体取决于您的颜色映射

conda config --add channels conda-forge
conda create -n readgssi python==3.7 pandas h5py pytz obspy
conda activate readgssi
pip install readgssi

这里，应用水平背景去除，但增益被降低（-g 20）。该脚本使用matplotlib的"seismic"颜色映射（-c seismic），该颜色映射是专门为此类瀑布阵列绘制而设计的。即使没有增益，你也能很容易地看到非常轻微的信号扰动。然而，考虑到它使用红色，对于人类最常见的两种色盲中的任何一种来说，它都不是非常友好的色盲，这就是为什么它没有被用作默认的颜色映射。

示例2a：无背景移除

conda config --add channels conda-forge
conda create -n readgssi python==3.7 pandas h5py pytz obspy
conda activate readgssi
pip install readgssi

有时，由于相对于数据平均值的偏差，文件看起来会被"冲掉"。这很容易纠正。在这里，readgssi将创建一个大小为5、堆栈为5x的图（-p 5-s5）。matplotlib将使用默认的"gray"colormap并保存图形的png，但是脚本将抑制matplotlib窗口（使用-n标志，这对于一次处理整个目录中的dzts非常有用）。最后，-m标志将为每个数据通道绘制直方图。注意应用过滤器时直方图的变化。

示例2b：应用水平平均bgr算法

消除倾斜（或任何水平均匀噪声）的标志是-r，也称为背景去除或bgr。-r有两种模式，一种是由-r 0设置，另一种是当-r标志后的选项大于零时设置。当这个bgr选项为零时，程序只需从数组中减去每个配置文件行的平均值。当它大于0时，readgssi将实现一个移动窗口平均值，其大小在堆栈后的记录道中设置（请参见示例2c-moving-window-horizontal-mean rel="nofollow">示例2c）。

下面的命令执行与示例2a相同的操作，不同的是-r 0对配置文件应用全宽水平平均背景删除。注意示例2a和2b在振铃伪影和倾斜方面的差异。

conda config --add channels conda-forge
conda create -n readgssi python==3.7 pandas h5py pytz obspy
conda activate readgssi
pip install readgssi

3

示例2c：移动窗口水平平均值

conda config --add channels conda-forge
conda create -n readgssi python==3.7 pandas h5py pytz obspy
conda activate readgssi
pip install readgssi

4

与上述相同，但具有75道宽移动窗口平均值（-r 75）。此宽度表示堆栈后跟踪。无论出于何种目的，这都与拉丹的"BoxCar"水平噪声去除方法相同，但速度要快得多。超出左边缘和右边缘的区域被视为零。注意，水柱中的噪声几乎被完全消除，但实际数据是用半个窗口大小的横向光束扩展的，这是这种方法的副作用。请注意，直方图（-m）在平均值周围具有相当均匀的分布，这通常表示图像应该相当可读。

示例3a:（无）距离归一化

readgssi的默认行为是以测量时间单位（秒）绘制X轴。这可以使用-x标志进行更改。要以距离单位显示，您必须使用dzg格式的gps信息，或者使用-d标志指定每米的雷达道数。-d 24-x米将标题中每米记录道的值更改为24.0，并显示沿x轴以米为单位的距离剖面。

带有GPS信息的文件处理方式略有不同。首先，readgssi将读取一个dzg文件，以创建一个与dzt中的标记相关联的距离信息数组。（注意：如果您的项目记录时没有DZG文件，但您有GPX格式的每行GPS标记信息，请在阅读DZG后查看GPX2DZG，以获取为每条测量线创建DZG文件的方法，该程序将根据GPS点之间的地面速度扩展或收缩GPR阵列。然后，它将修改标题中每米记录道的值，并在X轴上显示带有距离的配置文件。

这里处理和显示的文件没有距离规范化：

conda config --add channels conda-forge
conda create -n readgssi python==3.7 pandas h5py pytz obspy
conda activate readgssi
pip install readgssi

conda config --add channels conda-forge
conda create -n readgssi python==3.7 pandas h5py pytz obspy
conda activate readgssi
pip install readgssi

conda config --add channels conda-forge
conda create -n readgssi python==3.7 pandas h5py pytz obspy
conda activate readgssi
pip install readgssi

conda config --add channels conda-forge
conda create -n readgssi python==3.7 pandas h5py pytz obspy
conda activate readgssi
pip install readgssi

conda config --add channels conda-forge
conda create -n readgssi python==3.7 pandas h5py pytz obspy
conda activate readgssi
pip install readgssi