探地雷达的现状与展望-文献综述
关于探地雷达在地下铁道工程中的应用

关于探地雷达在地下铁道工程中的应用摘要:本论文研究了探地雷达在地下铁道工程中的应用。
通过详细分析不同施工条件下的实际案例,论文总结了探地雷达在地下铁道工程勘察探测、地质构造分析和隐患检测中的关键作用。
结果表明,探地雷达技术能够高效、准确地提供地下结构信息,为地铁建设提供了可靠的地质数据支持。
论文最后讨论了该技术的优势和局限性,并提出了进一步研究和应用的建议。
这项研究对于提高地下铁道工程的勘察效率和施工安全具有重要的实际意义。
关键词:地下铁道工程;探地雷达引言地下铁道工程作为城市交通发展的关键组成部分,其建设涉及到复杂的地质条件和多种地下隐患。
为确保地铁隧道的安全、高效建设,对地下情况进行精准勘测和障碍物检测变得尤为关键。
在这一背景下,探地雷达技术应运而生,成为地下铁道工程中不可或缺的先进工具。
探地雷达技术通过发射电磁波并接收其反射信号,能够穿透地下物质,提供高分辨率的地下图像。
这项技术在地下铁道工程中的应用,不仅能够深入洞察地下土层和岩层的结构,为隧道设计提供准确的地质信息,同时还能有效应对地下管线、电缆等障碍物的检测与定位。
本文将深入探讨探地雷达在地下铁道工程中的多重应用,包括地下地质结构的勘测、障碍物的检测与规避,以及地质问题的实时预测。
通过全面了解这一先进技术的作用,我们可以更好地理解其在地下铁道建设中的重要性,为未来城市交通基础设施的可持续发展提供有力支持。
总体而言,探地雷达在地下铁道工程中的应用为工程团队提供了高效、准确的地下信息,有助于优化设计、降低风险,并确保地铁隧道的安全建设。
1 地质雷达工作原理探地雷达方法是利用高频电磁波(主频为106~109Hz或更高)以宽频带短脉冲形式由地面或结构体通过发射天线送入介质内部,经目标体的反射后回到表面,由接收天线接受回波信号。
电磁波在介质中传播时,其路径、电磁场强度及波形随所通过的介质的电性性质及物性体界面几何形态而变化,根据接收的反射回波的双程走时、幅度、相位等信息,对介质的内部结构进行判释的一种方法[1]。
第二讲国内外地质雷达技术发展状况

第二讲国内外地质雷达技术发展状况第二讲国内外地质雷达技术发展状况(历史与现状)探地雷达的历史最早可追溯到20世纪初,1904年,德国人Hulsmeyer首次将电磁波信号应用与地下金属体的探测。
1910年Leimback和Lowy以专利形式在1910年的专利,他们用埋设在一组钻孔里的偶极子天线探测地下相对高的导电性质的区域,并正式提出了探地雷达的概念。
1926年Hulsenbeck第一个提出应用脉冲技术确定地下结构的思路,指出只要介电常数发生变化就会在交界面会产生电磁波反射,而且该方法易于实现,优于地震方法[1,2]。
但由于地下介质具有比空气强得多的电磁衰减特性,加之地下介质情况的多样性,电磁波在地下的传播比空气中复杂的多,使得探地雷达技术和应用受到了很多的限制,初期的探测仅限于对波吸收很弱的冰层厚度(1951,B.O.Steenson,1963,S.Evans)和岩石和煤矿的调查(J.C.Cook)等。
随着电子技术的发展,直到70探地雷达技术才重新得到人们的重视,同时美国阿波罗月球表面探测实验的需要,更加速了对探地雷达技术的发展,其发展过程大体可分为三个阶段:第一阶段,称为试验阶段,从20世纪70年代初期到70年代中期,在此期间美国,日本、加拿大等国都在大力研究,英国、德国也相继发表了论文和研究报告,首家生产和销售商用GPR的公司问世,即Rex Morey和Art Drake成立的美国地球物理测量系统公司(GSSI),日本电器设备大学也研制出小功率的基带脉冲雷达系统。
此期间探地雷达的进展主要表现在,人们对地表附近偶极天线的辐射场以及电磁波与各种地质材料相互作用的关系有了深刻的认识,但这些设备的探测精度、地下杂乱回波中目标体的识别、分别率等方面依然存在许多问题。
第二阶段,也称为实用化阶段,从20世纪70年代中后其到80年代,在次期间技术不段发展,美国、日本、加拿大等国相继推出定型的探地雷达系统,在国际市场,主要有美国的地球物理探测设备公司(GSSI)的SIR系统,日本应用地质株式社会(OYO)的YL-R2地质雷达,英国的煤气公司的GP管道公司雷达,在70年代末,加拿大A-Cube公司的Annan和Davis等人于1998年创建了探头及软件公司(SSI),针对SIR系统的局限性以及野外实际探测的具体要求,在系统结构和探测方式上做了重大的改进,大胆采用了微型计算机控制、数字信号处理以及光缆传输高新技术,发展成了EKKO Ground Penetrating Radar 系列产品,简称EKKO GPR系列。
《超深探地雷达探测系统的分析与研究》范文

《超深探地雷达探测系统的分析与研究》篇一一、引言随着科技的飞速发展,地球探测技术已成为众多领域不可或缺的支撑技术。
其中,超深探地雷达探测系统以其高精度、高效率的探测能力,在地质勘探、资源开发、环境监测等领域发挥着越来越重要的作用。
本文将对超深探地雷达探测系统的原理、构成、应用及其发展进行详细的分析与研究。
二、超深探地雷达探测系统原理分析超深探地雷达探测系统主要基于电磁波的传播与反射原理进行工作。
当雷达发射的电磁波脉冲遇到地下介质时,部分电磁波会穿透介质,部分则被反射回地面。
通过接收并分析这些反射回来的电磁波信号,可以推断出地下介质的性质、结构等信息。
三、超深探地雷达探测系统构成研究超深探地雷达探测系统主要由以下几个部分构成:1. 发射系统:负责产生高频电磁波脉冲,驱动雷达天线向地下发射电磁波。
2. 接收系统:接收从地下反射回来的电磁波信号,并将其转换为电信号供后续处理。
3. 信号处理系统:对接收到的电信号进行滤波、放大、数字化等处理,提取出有用的信息。
4. 显示与记录系统:将处理后的信息以图像或数据的形式显示出来,供用户分析使用。
5. 控制与数据处理中心:负责整个系统的控制与数据处理,包括发射功率控制、接收灵敏度控制、数据处理算法等。
四、超深探地雷达探测系统应用领域探讨超深探地雷达探测系统在多个领域都有广泛的应用,主要包括:1. 地质勘探:用于探测地下矿藏、地质构造、地下水等资源。
2. 资源开发:在石油、天然气等资源开发中,用于寻找油气藏、评估储量等。
3. 环境监测:用于监测地下水污染、地质灾害等环境问题。
4. 工程勘察:在基础工程、隧道工程等领域,用于探测地下障碍物、岩层结构等。
五、超深探地雷达探测系统的发展趋势随着科技的不断进步,超深探地雷达探测系统将朝着以下几个方向发展:1. 高分辨率:通过提高发射频率、优化信号处理算法等方式,提高探测的分辨率和精度。
2. 深探测:通过改进天线技术、优化数据处理算法等方式,提高探测深度,实现对更深层地下介质的探测。
论雷达技术的发展与应用及未来展望5篇

论雷达技术的发展与应用及未来展望5篇第一篇:论雷达技术的发展与应用及未来展望论雷达技术的发展与应用及未来展望摘要:雷达是用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置的装置。
雷达的发展与使用过程,正是电子技术在军事中应用的缩影,而雷达的未来,更与电子技术息息相关。
本文介绍了雷达的发展与应用的历史,重点介绍了相控阵雷达与激光孔径雷达两类雷达的原理与特点,并指出雷达的弱点及未来发展方向关键词:雷达;发展;实战应用;种类;弱点;未来雷达主要用于对远距离物体的方位、距离、高度做精确检测,可以说是现代军事电子技术的代表。
随着不断的发展,雷达在战区的警戒、各种新式武器威力的发挥、协同作战的指挥中的地位愈发重要。
1雷达的发展与应用雷达的基本工作原理是靠发射探测脉冲和接受被照射目标的回波发现目标。
百年的时间里,随着新技术的发展和应用,雷达也在不断发展。
1.1雷达的发展史下面是雷达出现前夜相关理论的一系列突破:1842年多普勒(Christian Andreas Doppler)率先提出利用多普勒效应的多普勒式雷达。
1864年马克斯威尔(James Clerk Maxwell)推导出可计算电磁波特性的公式。
1886年赫兹(Heinerich Hertz)展开研究无线电波的一系列实验。
1888年赫兹成功利用仪器产生无线电波。
1897年汤普森(JJ Thompson)展开对真空管内阴极射线的研究。
这些与电磁波相关的科技是雷达的最基本理论。
1904年克里斯蒂安•豪斯梅耶(Christian Hulsmeyer)宣称他的“电动镜”可以传输音频,并能够接受到运动物体的回应。
可以说,就是这位德国人奠定了这项技术。
然而,在一战期间,德国军官们所注意的是无线电通讯。
接下来雷达的出现就显得顺理成章了。
1933年,鲁道夫•昆德(Rudolf Kunhold)提出毫米波长可能可以探测出水面船只及飞船的位置。
两年后,威廉•龙格(Wilhelm Runge)已经能够根据飞机自身所发出的信号计算出50公里以外的飞机位置所在,即使是在夜晚或者有雾的时候。
探地雷达最新发展概述

探地雷达最新发展状况概述随着探地雷达应用范围的不断扩大,对探地雷达技术也提出了新的挑战。
它要求探地雷达具有更高的分辨率、更大的穿透深度,提供更丰富的地下信息。
关于天线方面,研制一种高方向性、宽频带、高发射率、体积轻便的天线成为一个重要的课题。
另一方面,如何改进电磁波发射机的技术指标,达到加大辐射能量,增加探测深度的目的也是探地雷达技术面临的一项重要研究内容。
变频天线的出现使雷达系统变得更加轻巧和方便。
它不但具有改变中心频率的能力,而且可发射较低频率的信号。
它可以利用各种频率扫描并进行综合分析,不但可以获得更丰富的地下信息,而且还使薄层的识别成为可能。
它避免了传统雷达系统常需配置多种工作频率的天线从而导致系统重量增加、操作复杂的弊端。
多道雷达系统可以同时对多个天线或天线对进行操作。
每道既可接受相同频率的天线,也可接收不同频率的天线。
而其参数既可单独设置,也可以统一设置。
多道雷达系统克服了单道雷达系统在面积性扫描中的缺陷,并可实现时间倾角扫描叠加技术,使地下目的体高质量三维成像的实现成为可能。
此外,按特定的几何形态排列天线,有可能形成可控制或聚焦的复杂雷达信号,文17给出了线性阵列两种天线间隔对应的辐射极性图的比较,说明天线距越宽,聚焦作用越强。
文20提出了一套新的探地雷达思想,即三维探地雷达系统。
它以多道雷达系统为基础,以大量模型为核心,综合二维横断面信息,最后形成地层三维图像。
这是探地雷达发展的新方向。
就探地雷达数据处理方面而言,除已有的带通滤波、频率波数滤波外,反褶积和偏移技术是当前的两大热门课题。
反褶积是把雷达记录变成反射系数来消除大地干扰和天线瞬变及多次反射,达到提高数据垂直分辨能力的目的。
但是,已有学者指出,由于地下介质的复杂性和噪声影响,反褶积处理的效果较之原始数据并没有多大的提高。
这是因为,对褶积来讲,雷达电磁波的高衰减性和地下介质的频散现象,使得电磁脉冲子波在地下传播时要发生很大的变化,导致子波估计常出现很大的偏差。
地下管线探测技术的现状与展望

地下管线探测技术的现状与展望在城市的地下,隐藏着错综复杂的管线网络,它们如同城市的“血管”,输送着水、电、气、热等各种资源,支撑着城市的正常运转。
而地下管线探测技术,就是我们了解这些“血管”的重要手段。
一、地下管线探测技术的现状(一)电磁感应法电磁感应法是目前应用最为广泛的地下管线探测技术之一。
它通过发射机向地下管线施加特定频率的电磁场,然后利用接收机检测管线周围电磁场的变化,从而确定管线的位置和走向。
这种方法操作简单、效率高,但对于金属管线的探测效果较好,对于非金属管线的探测则存在一定的局限性。
(二)地质雷达法地质雷达法是一种利用高频电磁波来探测地下物体的技术。
它通过向地下发射电磁波,然后接收反射回来的电磁波,根据电磁波的传播时间、振幅和频率等参数来分析地下管线的位置和埋深。
地质雷达法对于非金属管线的探测具有一定的优势,但由于电磁波在地下传播过程中会受到多种因素的影响,因此其探测结果的准确性和可靠性有时会受到一定的限制。
(三)探地雷达法探地雷达法是一种无损探测技术,它通过发射高频电磁波并接收反射波来探测地下管线。
该方法具有分辨率高、探测深度大等优点,但在复杂的地下环境中,电磁波的传播会受到干扰,从而影响探测结果的准确性。
(四)声学探测法声学探测法主要用于探测供水、排水等管道中的水流声音,从而确定管道的位置和走向。
这种方法对于大管径、有流动介质的管道探测效果较好,但对于小管径、无流动介质的管道则效果不佳。
(五)磁法探测磁法探测是利用金属管线与周围介质之间的磁性差异来探测管线的位置和走向。
该方法对于铁质管线的探测效果较好,但对于非铁质金属管线和非金属管线的探测效果有限。
二、地下管线探测技术面临的挑战(一)复杂的地下环境随着城市建设的不断发展,地下管线的种类越来越多,布局也越来越复杂。
在一些老旧城区,地下管线的资料缺失或不准确,给探测工作带来了很大的困难。
(二)非金属管线的探测难题随着新型材料的应用,越来越多的非金属管线被用于城市建设中。
探地雷达的发展与应用

探地雷达的发展与应用摘要:文章阐述了探地雷达法的基本原理,介绍了探地雷达的发展历程,并通过探地雷达的典型应用分析介绍了探地雷达的应用领域和资料解释方法。
对探地雷达法在岩土工程和工程检测领域的应用进行了论证和说明,确定了该方法在工程方面的实用性。
关键词:探地雷达1 前言地层透视雷达(Ground Penetrating Radar,简称GPR)是近年来迅速发展起来的一种无损探测技术。
目前国外已将这项检测技术应用得非常广泛,而且后期的技术支持也日趋成熟。
国内在二十世纪90年代开始引进GPR检测系统,尤其是在上海,探地雷达已经逐渐开始被岩土工程界及检测部门所关注,其应用范围也越来越广泛。
2 探地雷达的方法原理探地雷达法是一种广谱电磁技术,它利用发射天线将高频电磁波(107Hz~109Hz)以宽频带短脉冲形式送入介质内部,经目标体的反射后回到表面,由接收天线接收回波信号。
脉冲波旅行需时:t = ,当介质中波速v为已知时,可根据测到的精确t值(ns,1ns=10-9s),由上式求出反射体的深度。
式中x(m)值在探测中是固定的;v(m/ ns)值可以用宽角方式直接测量,也可以根据v =c/ 近似算出。
其中c为光速,ε为地下介质的相对介电常数值,后者可利用理论数据或测定获得。
雷达像剖面图常以脉冲反射波的波形形式记录。
波形的正负峰分别以白、黑表示,或者以灰阶或彩色表示。
这样,同相轴或等灰线、等色线即可形象地表征出地下反射面或目的体。
在波形记录图上各测点均以测线的铅垂方向记录波形,构成雷达成像剖面。
3 探地雷达系统发展现状最早从事研制与开发透视雷达系统有3家公司,它们是加拿大的Sensor&Software Inc、瑞典的Mala GeoScience Inc、美国的Geophysics Surveys Systems Inc。
到目前为止,这三大公司的产品几乎占据了国际市场的70 %。
近几年,随着国际市场的竞争日益激烈,出现了如ERA Technology Ltd.(英国)、Ingegneria Dei Sistemi(意大利)、Road Radar Ltd.(加拿大)、SATIMO(法国)、Radar System Inc.(拉脱维亚)、Koden Electronic Co.Ltd.(日本)等公司,虽然起步较晚,但借助于当今高性能数字仪器、计算机数据处理技术的飞速发展及丰富的人力资源,至今它们已推出了具有自身特色的透视雷达系列产品,并且开始逐渐走向国际市场。
探地雷达的简述及在各领域中的应用

圈 2探 地 富 达 探 测 剖 面 不 恿 图
22 探 地 雷达 天 线 类 型及 其 适 用 范 围 .
天 线 是 探 地 雷 达 的主 要 工 作 器 件 ,天线 的 频 率 与结 构 形 式 决 定 雷 达 的适 用 范 围 。 天线 类 型 以 发射频率划分 为低频 、 中频 、 高频 。 一 般 10MH 0 z 以下 的 天 线 为 低 频 天 线 ,频 率 在 10 10 0MH 0 0 z 范 围 内的天 线 称 为 中频 天 线 , 率 大 于 100MH 频 0 z
测技术 , 以其快 速 、 续 检 测 、 破 坏 性 等 优 点 , 连 无 有 着 极 其 广 阔 的应 用 前 景 。 目前 市 场 上 比较 成 熟 的
有美 国 G S S I的 SR 系 列 , 加 拿 大 S I的 P l I S us e
异越 大 , 电磁波反射效果越 明显 , 位于地面上的接 收 天线 在 接 收 到 反射 波 后 , 接 传 输 到 接 收 机 , 直 信 号 在接 收机经过 整形 和放大等处 理后 ,经电缆传 输 到雷达主机 , 经处理后 , 传输到微机 。在微机 中 对信 号依 照幅度 大小进行 编码 ,并 以伪 彩色电平 图/ 灰色 电平 图或 波 形 堆 积 图 的方 式 显 示 出来 , 经 事 后处理 , 可用来判 断地下 目标 的深度 、 大小和方 位 等特 性 参数 。图 1 电 磁波 反 射 路径 示 意 图 , 为 图 2为信 号 经 过 处理 后 的探 地 雷达 探 测 剖 面示 意 图 。
21 探 地 雷达 工 作 的 基本 原 理 . 探 地 雷 达 主要 由控 制 器 、发 射 和接 收 天 线 组 成 。控 制 器 是 雷达 的核 心 部 分 , 在 计算 机 的基 础 它 上 配合 信 号 发 生 触 发器 、 数转 换 器 共 同组 成 。模 模
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文献综述综述题目:探地雷达使用现状及未来发展趋势姓名:学号:班级:年级:专业:勘查技术与工程学院:核工程与地球物理学院完成时间:20--年-月探地雷达使用现状及未来发展趋势探地雷达(Ground Penetrating Radar ,简称GPR )技术是通过发射天线向地下介质发射有一定延续时间的宽频带电磁波,进而通过接收到的反射电磁波来达到推测地下介质分布形态及特征的一种物探方法。
早在1910年,德国人Leimbach 和Löwy 就在一份德国专利中道明了探地雷达的基本概念。
1926年,H ülsenbeck 第一次使用电磁脉冲技术来研究地下岩性构造并获得成功。
这两次成果为探地雷达正式进入物探方法行列奠定了基础。
此后的40年里,探地雷达技术有了很大改进,但由于地下介质比空气具有强得多的衰减特性,而且波在地下介质的传播比在空气中要复杂得多,所以它仅限于研究介质相对均匀,对电磁波吸收很弱的地质环境,如极地冰层、淡水湖泊、沙漠及岩盐等。
七十年代以后,随着电子技术的迅速发展及现代雷达数据处理技术的应用,许多商业化的探地雷达系统先后开始问世,其中具有代表性的有美国地球物理探测设备公司(SSI )的SIR 系统、加拿大探头及软件公司(SSI )的pluse EKKO 系列、瑞典地质公司(SGAB )的RAMAC 钻孔地质雷达系统及日本应用地质株式会社(OYO )的GEORADAR 系列等。
如今探地雷达技术已经有了广泛的应用,覆盖领域包括矿产资源勘查、基岩面的探查、土体中土洞探查、地下溶洞探查、超前预报、考古探查、地下管线探查、军事探测等多个方面。
一、探地雷达的原理探地雷达和探空雷达相似,利用高频电磁波(主频为数十至数百乃至数千兆赫)以宽频带短脉冲形式,由地面通过天线传入地下,经地下地层或目的物反射后返回地面,被另一天线接收。
脉冲波旅行时间为T 。
当地下介质的波速已知时,可根据测到的准确T 值计算反射体的深度。
电磁波的传播取决于物体的电性,物体的电性主要有电导率μ和介电常数ε,前者主要影响电磁波的穿透(探测)深度,在电导率适中的情况下,后者决定电磁波在该物体中的传播速度,因此,所谓电性介面也就是电磁波传播的速度介面。
不同的地质体(物体)具有不同的电性,因此,在不同电性的地质体的分界面上,都会产生回波。
探地雷达在勘查中的参数有以下关系:(一)电磁波行走时间v H v x H T 2422≈+=式中H 代表目标埋藏深度;v 代表电磁波在介质中的运行速度;T 代表电磁波的双程走。
时。
(二)电磁波在介质中的传播速度 r r /c v με=≈r /c ε式中 c 代表电磁波在真空中的传播速度(0.29979m/ns );r ε代表介质的相对介电常数;r μ代表介质的相对磁导率(一般r μ1≈)。
(三)目标体的埋深与电磁波行走时间的关系T H •=v 21 式中H 代表目标体埋藏深度;v 代表电磁波传播速度;T 代表电磁波双程走时。
二、探地雷达的使用现状(一)地质雷达在公路隧道超前地质预报中的应用隧道施工时,对掌子面前方地质情况进行及时准确的预测,至关重要。
隧道施工过程中遇到的主要不良地质情况有溶洞、地下暗河、断层、破碎带和瓦斯等,对这些不良地质条件及时准确的预报,不仅可以提前采取相应的措施以提高隧道施工的工作效率,还可以确保施工的安全进行[1]。
地质雷达是一种快速便捷、不影响施工的超前跟踪探测技术,它对上述不良地质条件有较好的探测结果。
一般根据现场要求探测的深度,我们的主要技术参数选择为:1)50MHz 非屏蔽天线,天线间距1m 。
2)100MHz 屏蔽天线;天线间距0.5m 。
记录时间、叠加次数和采样率根据实际情况做适当调整。
根据实际情况,采用点测和连续扫描两种方式进行探测。
一般情况下,根据探地雷达的图像资料,我们能做出超前的预报。
(二)地质雷达在公路路面检测中的应用根据道路的施工要求一般情况下,检测的路面都是分层的,这就为探地雷达在检测路面的应用提供了条件。
不同的层对应不同的介电常数,当雷达的透射波透过第一层介质到达第二层,电磁波将发生反射。
根据雷达图像可以清楚地看到图直达波,面层与上基层界面之间的反射波,根据雷达图像亦可以清楚地看到存在缺陷的地方。
各个界面或缺陷位置的深度利用公式(V*Δt/2)即可求出,其中ν既可通过理论公式或宽角法计算确定,亦可通过孔取芯标定来确定,△t 直接从雷达时间剖面上依据同相轴的连续性判读。
(三)地质雷达在隧道初期支护质量检测中的应用新奥法是目前我国隧道施工所采用的基本方法。
这种方法所修建的隧道,其喷锚初期支护作为主要受力结构,二次模筑混凝土衬砌主要作为安全储备和防水等用。
因此初期支护的喷射混凝土层厚度检测是十分重要的,但目前隧道衬砌检测中,因喷层薄(仅5~20cm),检测喷层厚度的不多,难度也很大。
地质雷达这一检测方法的推广应用正好解决了以上难题。
它采用高科技手段,以其高分辨率和高准确率,快速、连续且高效的无损检测方法很快得到人们的认可,人们在实际工程中的推广和应用,经过长期实践和不断发展,现已形成一套完整的检测系统[2]。
探地雷达在这方面的工作依据是:雷达的发射天线向隧道初期支护喷混凝土内发射高频宽带短脉冲电磁波,电磁波遇到具有不同介电特性的喷混凝土与围岩界面时有部分返回,接收天线接收反射波并记录反射波的旅行时间。
当发射和接收天线沿物体表面逐点同步移动时,就能得到其内部介质的剖面图像。
根据接收到波的旅行时间(双程走时)、幅度频率与波形变化资料,可以推断介质的内部结构以及目标体的深度、形状等特征参数。
(四)探地雷达在非金属管线探测中的应用随着国民经济的迅猛发展,PE、PVC、混凝土等非金属管线在市政建设中越来越多的得到应用。
而非金属管线的探测也逐渐成为管线管理部门和工程单位的一大难题。
探地雷达的出现多少给管线探测带来了不少方便。
在城市地下管线普查中,与其它探测设备相比,探地雷达不仅能够探测金属管线,而且成为PE、PVC、混凝土等非金属管线探查的主要手段[3]。
探地雷达利用超高频短脉冲电磁波在介质中传播时其路径、电磁场强度与波形随通过介质的电性质和几何形态的不同而变化的特点,根据接收到波的旅行时间(亦称双程走时)、幅度与波形资料来判断管线的深度、位置和估算管线直径等。
当管线方向已知时,测线应垂直管线长轴。
探地雷达系统会自动把不同水平位置采集到的电磁波信号(每一信号亦称之为一道)从时间域转换成空间域,不同水平位置采集的道信号组合起来,最终得到雷达剖面图上的波形反应,其典型特征为黑、白相间的抛物线(不同雷达,变现形式有差异)。
雷达剖面图上抛物线顶点横向坐标值是管线中心轴线距测量起始点的水平距离,抛物线顶点竖向坐标值为管线上表面距测量表面的深度值。
(五)探地雷达在考古探查中的应用对考古来讲,通常实地挖掘耗资昂贵,但是探底雷达技术通过提供关于地层,覆盖物位置和深度的异常数据来给这个尴尬的局面提供了一个合乎逻辑的答复。
探地雷达设备不贵,而且这项技术的成本在最近几年有所下降,这促使越来越多的考古学家开始利用这一不断发展的技术优势。
GPR中心频率大约500兆赫经常被用在考古学上,因为对于大部分的土壤类型,在分辨率和穿透力上这一频段的GPR通常能给出足够的权衡。
较高的频率可以在浅层检测并探测出更小的物体[4]。
较低的中心频率于其相反,尤其是在高损耗的土壤里。
通常情况下,埋在地下的文物或者空洞(如古墓,容器类器物)与周围的土壤在材质方面是有很大区别的,这就给探地雷达的应用提供了条件,通常情况下,探地雷达能很好地显示地下介质不均匀体的埋藏参数。
三、探地雷达的发展展望随着探地雷达应用范围的扩展,如今对探地雷达的要求将越来越高。
它要求探地雷达系统具有更高的分辨率,更大的穿透深度,能提供更丰富的地下信息。
关于分辨率和穿透深度,由于探地雷达的天线频率在分辨率和穿透深度两个方面互相矛盾,人们不能在发射频率上再做更大的文章。
如今能做的是研发一种方向性更强,频带更宽,发射率更高的天线。
此外,变频天线将是一种强大的天线,它不但具有改变中心频率的能力,而且可以发射较低频率的信号。
它可以利用各种频率扫描并进行综合分析,不但可以获得更丰富的地下信息,而且还使薄层的识别成为可能。
它避免了传统雷达系统常需配置多种工作频率的天线从而导致系统重量增加,操作复杂的弊端。
三维成像技术如今能带给我们对事物的直观认识。
如今三维探地雷达技术也得到了一定发展,国外已有一些公司研发出具有三维成像技术的雷达,但总体来说,三维探地雷达技术还有很大的发展空间。
这种探地雷达的技术是:以多道雷达系统为基础,以大量模型为核心,综合二维断面信息,最后形成底层三维图象[5]。
在数据处理方面,如今带通滤波、频率-波数滤波已发展得很成熟。
现在研究最广泛的当属反褶积及小波变换。
对反褶积来说,探地雷达记录可以看成是反射系数序列与地震子波的褶积,反褶积就是要消除这种褶积过程,从探地雷达记录得到反射系数序列。
一般说来,反褶积的目的是消除某种已知的或未知的褶积过程的运算。
利用小波变换的调焦功能和频域-时域双重局部性来压制噪声是雷达数据处理技术的一条新途径[6]。
研究表明,雷达信号小波算子法成像具有良好的地下界面准确定位功能,而且根据高频电磁波在有耗介质中的衰减特性,在精确校正电磁波振幅衰减和相位偏移的基础上,利用时变反褶积和小波去噪可以得到高分辨率的探地雷达图像。
参考文献[1]王正成,谭巨刚,纪勇鹏,. 地质雷达在隧道超前预报中的应用[R] 2005.[2]龚伦,仇文革,王飞.地质雷达在隧道初期支护质量检测中的应用[R] 2005.[3]钱荣毅,王正成,孔祥春,. 探地雷达在非金属管线探测中的应用[R] 2005.[4]Faize and A. Driouach, GPR Survey at the Archaeological Site of Almazamma, Al Hoceima (Morocco)[D], International Journal of Engineering Science and Technology (IJEST), 2003 ,M. STOUTI.1-2.[5] Van Deen J K. de Feijter J W. Three-dimensional ground probing radar[A].In:Proc.Fourth Int Conf.on Ground Penerating Radar[C] Finland:Rovanemi,1992,35-40.[6]肖兵,周翔,汤井田.探地雷达技术及其应用和发展[J].IECE Transactions,1991,E74(2):289-294.。