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探地雷达在桥梁工程检测中的应用研究摘要：桥梁作为一种社会基础设施，它与公路、隧道、铁路、港口、机场等一起，在我国的交通建设和国民生活中扮演着不可取代的角色。
自改革开放至今，我国的交通建设发展速度之快，规模之大，已是举世瞩目。
随着我国公路桥梁的发展，预应力混凝土桥梁已经成为我国桥梁工程的主要组成部分。
但是，由于预应力管线的压浆不够充分，导致预应力钢筋锈蚀、有效预应力下降等问题，对钢筋的防腐、安全、耐久性产生了很大的影响。
文章对探地雷达在桥梁工程探测中的工作原理进行了分析，并对其在实际应用中的应用进行了简单的介绍，对有关领域的工作具有一定的借鉴意义。
关键词：探地雷达；桥梁工程；应用引言：在正常使用期间，混凝土结构的材料会随著时间的流逝而逐渐老化，产生损害，并逐步恶化。
预应力混凝土桥梁的失效主要是由于预应力钢筋的腐蚀、预应力钢筋的腐蚀、预应力钢筋的腐蚀、预应力钢筋的破坏、有效预应力的减小、结构开裂的发生和发展，都会对桥梁的耐久性和正常的使用性能造成很大的影响，甚至会对结构的安全造成威胁。
但是，对于这些问题，我国至今尚无一套行之有效的检验与评估手段，很多地方都有很大的缺陷，有的地方甚至是一片空白。
因此，在桥梁工程中进行探测与探测，是确保其耐用性与安全性的关键。
一、探地雷达技术简介探地雷达是一种利用高频电磁波测量介质中物质的分布规律的地球物理学方法。
该系统与其它检测技术相比，具有如下特征：①分辨率高，工作频率达到5GHz；②无损伤或无接触；③高效、轻巧、操作简便、从数据采集到图像处理的一体化、实时检测；④具有良好的抗干扰性，能够适应多种噪音环境。
探地雷达技术是将高频脉冲电磁波发射到介质中，利用回波双程走时、振幅、极性、频谱特征、反射波的形状特征等参量数据来检测。
均匀，线性，各向同性介质的结合。
探地雷达设备系统由主机，显示设备，天线，电缆，电池组成，天线，天线，作为雷达系统与外部通信的桥梁。
其主要功能有：①将频段电磁波辐射到靶材；②从靶子上接受回声。
CAS探地雷达采集软件说明书RadarSample 12.10.31中国科学院电子学研究所Institute of Electronics, Chinese Academy of Sciences目录1 连接WIFI无线网络 (3)2 RadarSample主界面说明 (4)2.1 标题栏 (4)2.2 工具栏 (4)2.3 图形显示区 (6)2.4 状态栏 (6)3 雷达参数设置 (6)4 调色板设置 (8)5 保存路径设置 (8)6 系统设置 (9)7 GPS设置 (10)8 滤波设置 (10)9 背景去除设置 (11)10 拉伸显示 (12)11 增益曲线 (13)12 操作实例 (14)1 连接WIFI无线网络在连接WIFI无线网络之前，首先要设置IP地址，如图1-1所示，IP地址设置为“192.168.1.X”，最后一个字段可以是2~255之间的任意数；子网掩码设置为“255.255.255.0”。
图1-1 设置IP地址然后连接WIFI无线网络。
如图1-2所示，点击系统工具栏上的图标，弹出如图1-3所示的操作界面，然后点击相应频率雷达的网络名（网络名为Shielded_+天线频率），最后点击网络名下面的“连接”按钮即可。
图1-2 系统工具栏图1-3 WIFI连接图2 RadarSample 主界面说明RadarSample 采集软件主界面如图2-1所示，可分为4个主要功能区：标题栏、工具栏、图形显示区和状态栏。
图2-1 RadarSample 采集软件主界面2.1 标题栏图2-2 标题栏标题栏主要显示当前保存的文件名和软件版本，如图2-2所示。
2.2 工具栏图2-3 采集软件工具栏工具栏图形显示区状态栏文件名软件版本大多数控制按钮都在工具栏上，如图2-3所示，每个按钮的详细说明如下：：点击按钮将弹出“雷达参数设置”对话框，如图3-1所示；该按钮的快捷键为F2。
：点击该按钮将开始采集数据；该按钮的快捷键为F5。
109ECOLOGY区域治理探地雷达（GPR）在城市污染场地调查及风险评估中的应用孙蓓，张婷江苏华东有色深部地质勘查有限公司（江苏省有色金属华东地质勘查局资源调查与评价研究院）摘要：城市污染场地调查及风险评估越来越受到政府、科研人员、环境保护协会、环境科学从业者的重视，如何圈定污染源、确定土壤和地下水的污染程度和范围，已经成为环境科学工作者研究的重要课题。
实用物探技术的探地雷达（GPR）在污染物分布探测领域可以发挥重要作用。
关键词：GPR；场地调查及风险评估；有机物污染；重质非水相流体（DNAPL）中图分类号：X5 文献标识码：A 文章编号：2096-4595（2020）33-0109-0002自改革开放以来，我国的社会经济发展不断提升，而随之带动的是城市产业迁移步伐进程的加快。
但是，由于部分工业企业负责人未形成保护环境的理念，导致其企业在倒闭或是搬迁的过程中，各类场地污染问题层出不穷，且日趋严重。
如果不能对土壤污染原因、污染程度等进行科学地调查，不能对污染场地进行准确的风险评估，则会对附近居民的生命健康造成威胁，因而，对污染场地进行调查及风险评估，具有极其重要的现实意义。
场地即某一地块范围内的土壤、地下水、地表水以及地块内所有构筑物、设施和生物的总和。
污染场地即对潜在污染场地进行调查和风险评估后，确认污染危害超过人体健康或生态环境可接受水平的场地，又称污染地块。
一、探地雷达技术国内外研究现状探地雷达（ground penetrating radar ，简称GPR）是一种通过高频脉冲利用电磁反射原理来识别近地表介质分布规律的探测技术。
当介质的电磁特性发生变化时，部分电磁脉冲能量会发生反射、折射或散射从而接收天线记录。
通过反射波的波形、振幅、反射时间等其他特性来判别不同介质的位置和性质。
谭绍泉（2003）利用胜利某基岩区钻探取心井资料及实测线上的GPR 资料进行对比验证，指出GPR 技术工作效率高，在现场可以进行初步的处理，达到实时监测，GPR 能快速指出潜水面的深度和表层的地质结构，帮助选准激发岩性和激发深度，改善地震勘探野外资料的采集质量。
精品资料地质雷达使用讲义........................................摘要: 针对铁路隧道施工中可能出现的质量问题,利用地质雷达技术进行隧道工程质量检测。
针对铁路隧道,给出地质雷达在无损检测应用中的工作方法,包括测线布置、采集参数设定、现场检测和后期资料处理解释。
通过对现场数据处理分析,可以精确探测衬砌厚度,确定钢筋及格栅钢架的分布位置及数量,查明衬砌背后特别是拱顶存在的空洞和回填不密实区域。
使用地质雷达对隧道混凝土衬砌结构进行检测,实践证明技术方法是切实可行的前言地质雷达法以其无损性、高效率、高分辨率等优点,正逐渐成为地下隐蔽工程调查的一种有力工具,现已广泛应用于工程地质勘察、建筑结构调查、无损检测、水文地质调查、生态环境等众多领域。
随着交通事业的发展,隧道的大量建设,隧道病害也屡见不鲜。
应用地质雷达检测隧道衬砌,在铁路、公路部门中已经普遍展开。
应用地质雷达进行隧道衬砌检测已有很多研究。
检测内容主要包括:隧道衬砌的厚度、隧道衬砌背后回填物的密实状态、隧道衬砌背后与围岩的脱空区域、围岩的状态及其地下水向隧道侵入的通路等方面。
由于高频电磁波在介质中的高衰减性,使得该方法的应用受到一定的限制。
地质雷达的检测效果不仅与地质雷达本身的技术,还与较多影响因素相关,因而使得实际工程中很多检测效果并没有达到预期的目的。
因此,有必要分析影响应用地质雷达技术检测效果的主要因素,解决地质雷达在隧道检测中的有关技术问题,以便进一步提高检测水平。
1．地质雷达检测隧道衬砌目的隧道衬砌的质量检测主要包括:①隧道衬砌厚度，②隧道衬砌背后未回填的空区，③复合式衬砌中两层衬砌间较大的空段，④施工时坍方位置及坍方的处理情况，⑤衬砌混凝土回填密实度。
有时还可检测围岩中地下水向隧道侵入的位置。
近几年来采用探地雷达来做主要检测手段的越来越多。
这是由于与其它方法相比，作为沿测线作扫描检测的探地雷达工作效率较高。
探地雷达波形特征及在隧道质量检测中的应用摘要：探地雷达ＧＰＲ是一种新型的无损检测仪器，是一种利用高频电磁波探测结构工程质量的无损检测方法。
该方法可根据探测的波形记录直接分析混凝土内部缺陷的分布和形态，对隐蔽工程的施工质量具有可视性；可根据探测深度、分辨率的要求选用不同频率的天线；可在结构物表面进行，灵活性较好，在同一部位可进行多次重复测试。
关键词：雷达波形特征；隧道质量检测；应用；探地雷达检测隧道的方法和传统的检测方法相比，具有高效率、高采样率、无损连续检测等优点。
探地雷达用于隧道的检测主要为初期支护和衬砌的检测，通过雷达波分析可发现混凝土内部存在的空洞、不密实等质量缺陷，通过专用软件处理，还可得出衬砌混凝土的层厚数据。
1 探地雷达系统组成及波形特征国内外各种型号的探地雷达组成基本一样，主要包括发射机、接收机、天线、分离器、信号处理机和成像显示设备等，探地雷达系统将高频（100～1 000MHz或更高）电磁波以宽频带脉冲形式由发射天线向被探测物发射，该雷达脉冲在被探测物质中传播遇到不同电性介质交界面时，部分雷达波的能量被反射回来，由接收天线接收。
电磁波在传播过程中，其路径、电磁场强度与波形随所通过介质的电性质及几何形态的变化而产生不同程度的变化。
根据反射波信号的时延、形状及频谱特性等参数，可以解译出目标深度、介质结构及性质。
在数据处理的基础上，应用数字图像的恢复与重建技术，对探测目标进行成像处理，以期达到对探测目标真实和直观的再现。
探地雷达的发射天线。
和接收天线以固定的距离沿测线移动，记录点位于两天线中心，雷达图形在各点上均沿测线的铅垂方向以脉冲反射波的波形形式记录，构成雷达剖面。
探地雷达发射的电磁波在介质中传播时会随传播距离的增加而发生衰减，因此在对采集数据分析时，首先要对电磁波信号进行增益处理，将其损失的能量补上，不同介质的介电常数存在一定的差异，当电磁波在不同介质中传播时，会在其界面发生反射和入射现象，介质的介电常数差异越大，反射越强烈，探地雷达正是利用这一原理进行质量缺陷或目标体进行探测．空气的介电常数为1，混凝土的介电常数约为8～10，水的介电常数为81，金属的介电常数为无穷大，电磁波与金属发生全反射，以上4种物质在工程中最常用，其介电常数差异也较大，正好满足探地雷达探测目标的要求，因此，探地雷达非常适用于混凝土隐蔽工程缺陷探测。
科技成果——探地雷达技术开发单位IDS（意大利）主要应用领域广泛适用于水利工程质量检测、地质勘探和隧道检测、考古研究、铁路、公路的路基检测、沥青铺设质量评估等方面。
成果简介RIS高精度探地雷达是意大利IDS多年潜心研究和试验的成果，具有传统探地雷达各项优点，增添了高灵敏度、高分辨率的天线阵，可大大提高探测精度，并成倍地节约探测时间。
RIS雷达的天线种类非常齐全，拥有频率从25MHz-2500MHz的各种屏蔽和非屏蔽天线，可满足更广泛的探测需求。
主机最多可升级至八通道，并且主机与所有RIS天线及天线阵兼容，可最大程度地节约成本。
配合专用的软件系统，可同时查看雷达剖面图、水平切片图、分层图、土壤识别彩色图等，可实现三维立体探测，能够快速提供更准确、更全面、更可靠的信息。
解决主要关键问题：水利隧洞混凝土的衬砌质量检测、衬砌背后脱空检测和内部结构检测，堤坝隐患探测，老水坝蚁穴、管涌、高含水区等病害探查，混凝土坝的质量和缺陷评估、密实度检测，水库库底的渗漏检测，河床及湖底调查，地下河及地下溶洞的调查，浆砌石的厚度及密实度检测，超前地质预报等。
通过雷达探测，能早发现水利工程等的质量问题，做出科学、合理的检测报告，避免和减少各种灾害的发生。
Detector和Detector Duo数字化管线雷达在管线探测方面有着更好的作用。
Detector Duo采用新型的双频天线，在一张雷达图上可以同时显示深部和浅部地下管线的探测数据，这大大提高了探测结果的准确率。
主要性能指标扫描速率：850扫/秒；脉冲重复频率：400kHz；时窗：9999nsec；采样点数：128-8192；叠加数：1-32768；分辨率：5psec；工作温度：-10到50℃；A/D转换：16bit；环境标准：IP65；动态范围：>160dB；信噪比：>160dB；最多至8个通道，可连接8对单天线同时测量；天线齐全：25MHz-2500MHz天线、井中天线，各种天线阵可满足广泛的探测要求。
《超深探地雷达探测系统的分析与研究》篇一一、引言随着科技的不断发展，地雷达探测系统作为一种新型的地球物理探测技术，其应用范围日益广泛。
特别是在资源勘探、环境监测、考古学和工程地质勘察等领域，超深探地雷达探测系统发挥了重要的作用。
本文将就超深探地雷达探测系统的原理、应用及其发展趋势进行详细的分析与研究。
二、超深探地雷达探测系统概述超深探地雷达探测系统是一种利用电磁波进行地下探测的技术。
其基本原理是通过发射高频电磁波，然后接收由地下介质反射回来的电磁波，根据电磁波的传播时间和波幅等信息，推测出地下介质的结构和性质。
与传统的钻探和采矿技术相比，该技术具有高效率、无破坏性、覆盖面积广等优点。
三、超深探地雷达探测系统的基本原理1. 工作原理：超深探地雷达通过向地下发射电磁波，并根据反射回来的信号来判断地下目标物的大小、位置及形态。
同时，该系统还能够对地下的多层结构进行高精度的成像。
2. 关键技术：包括信号处理技术、电磁波传播理论、地质解释等。
其中，信号处理技术是提高探测精度的关键，电磁波传播理论是理解电磁波在地下介质中传播规律的基础，地质解释则是将探测结果与实际地质情况相结合，为后续的勘探工作提供依据。
四、超深探地雷达探测系统的应用1. 资源勘探：在石油、天然气、地下水等资源的勘探中，超深探地雷达探测系统可以快速准确地确定资源的位置和分布情况，为资源开发提供重要依据。
2. 环境监测：该系统可以用于地质灾害的监测和预警，如滑坡、泥石流等，还可以监测土壤污染和地下水污染等环境问题。
3. 考古学：在考古领域，超深探地雷达探测系统可以帮助考古学家了解古代遗址的地层结构和遗址分布情况，为考古发掘提供重要信息。
4. 工程地质勘察：在工程地质勘察中，该系统可以用于确定地下岩土的分布和性质，为工程设计提供依据。
五、超深探地雷达探测系统的发展趋势1. 更高精度：随着技术的不断发展，超深探地雷达探测系统的精度将不断提高，能够更准确地反映地下介质的结构和性质。
土耳其质子探地雷达操作说明摘要：一、引言二、探地雷达的基本原理1.质子探地雷达的工作原理2.探地雷达的探测范围与应用领域三、土耳其质子探地雷达的主要特点1.高度集成化设计2.先进的信号处理技术3.高度的抗干扰能力四、操作步骤与注意事项1.雷达设备的安装与调试2.数据采集与处理3.成果分析与解释4.安全防护措施五、故障排除与维护保养1.常见故障及原因分析2.故障排除方法3.日常维护保养措施六、结论正文：一、引言土耳其质子探地雷达是一款高度集成化的探测设备，凭借其先进的信号处理技术和高度的抗干扰能力，在地质勘探、城市地下空间探测等领域取得了显著的成果。
本文将详细介绍土耳其质子探地雷达的操作步骤及注意事项，以帮助用户更好地掌握和使用这款设备。
二、探地雷达的基本原理1.质子探地雷达的工作原理质子探地雷达利用地下物质对雷达波的反射、散射和衰减等特性，获取地下结构信息。
雷达波发射器向地下发射高频电磁波，经过地下不同介质时，会产生反射、散射等现象。
接收器接收反射回来的信号，通过信号处理和分析，获取地下介质的物理性质和结构信息。
2.探地雷达的探测范围与应用领域探地雷达主要用于地质勘探、城市地下空间探测、考古挖掘、交通隧道检测等领域。
其探测范围从几十米到几百米不等，根据探测目的和地下介质特性进行调整。
三、土耳其质子探地雷达的主要特点1.高度集成化设计土耳其质子探地雷达采用模块化设计，便于携带和安装。
集成度高，降低了系统故障的风险。
2.先进的信号处理技术雷达设备采用先进的数字信号处理技术，实现了高精度、高分辨率的地下结构成像。
3.高度的抗干扰能力土耳其质子探地雷达具备较强的抗电磁干扰能力，能在复杂环境下稳定工作。
四、操作步骤与注意事项1.雷达设备的安装与调试（1）根据现场情况，选择合适的安装位置，确保设备稳定可靠。
（2）连接电源，启动设备，进行自检。
（3）根据探测需求，设置相应的参数，如发射功率、采样频率等。
2.数据采集与处理（1）确保雷达波发射器和接收器之间的工作距离符合要求。
论探地雷达现状与发展探地雷达现状与发展：从技术到应用的探索探地雷达（GPR）是一种利用高频电磁波探测地表以下物体特性的技术。
由于其具有无损、高效、准确等优点，GPR技术在考古、环境保护、地质调查、建筑工程等领域得到了广泛应用。
本文将介绍探地雷达的现状、优缺点以及未来的发展方向。
一、探地雷达的现状1、技术特点探地雷达作为一种非侵入性探测方法，具有以下技术特点：（1）高分辨率：GPR可以获得高分辨率的图像，能够准确区分不同性质的目标体。
（2）无损性：GPR不会对探测对象造成损伤，适用于各种材质的探测。
（3）快速性：GPR数据采集速度快，可以实现大面积扫描。
（4）抗干扰能力强：GPR对于环境噪声和其他电磁波干扰具有较强的抗性。
2、应用领域探地雷达在以下领域有广泛应用：（1）考古学：GPR可以用于确定遗址的分布、结构和年代等。
（2）环境保护：GPR可用于探测地下管线、污染源等，为环境治理提供依据。
（3）地质调查：GPR可用于研究地质构造、矿产资源分布等。
（4）建筑工程：GPR可以检测建筑物的地下基础、地下管线等，确保施工安全。
二、探地雷达的优缺点1、优点（1）高分辨率：GPR可以获得高分辨率的图像，能够准确区分不同性质的目标体。
探地雷达是一种利用高频电磁波探测地表以下物体特性的技术，具有无损、高效、准确等优点，在考古、环境保护、地质调查、建筑工程等领域得到了广泛应用（2）无损性：GPR不会对探测对象造成损伤，适用于各种材质的探测。
（3）快速性：GPR数据采集速度快，可以实现大面积扫描。
（4）抗干扰能力强：GPR对于环境噪声和其他电磁波干扰具有较强的抗性。
2、缺点然而，探地雷达也存在一些缺点：（1）对环境和地形要求较高。
由于电磁波的传播特性，GPR在复杂地形和恶劣环境下的探测效果会受到一定影响。
（2）成本相对较高。
探地雷达设备及数据解析成本较高，对于一些需要大面积探测的项目来说，可能会增加额外的成本。
（3）技术门槛较高。
三维探地雷达参数
三维探地雷达（3D GPR）是一种用于地下勘探和探测的雷达工具，可以提供关于地下物质和结构的详细信息。
它可以用于地质勘探、建筑工程、环境监测等领域。
以下是三维探地雷达的一些常见参数：
1. 频率范围：三维探地雷达的工作频率通常在几十兆赫兹到几千兆赫兹之间，可以根据需求选择适合的频率。
2. 反射方式：三维探地雷达使用电磁波辐射地下，然后接收反射回来的信号。
常见的反射方式有单次跳跃、多次反射等，不同的反射方式适用于不同的地下结构。
3. 探测深度：三维探地雷达的探测深度取决于频率和地下材料的特性。
通常可以在几米到数十米的范围内探测。
4. 分辨率：三维探地雷达的分辨率决定了它可以检测到的最小特征大小。
高分辨率可以提供更详细的地下结构信息。
5. 数据采集速度：三维探地雷达可以以一定的速度采集数据，根据勘探区域的大小和要求可以选择不同的采样速度。
6. 数据处理和可视化：三维探地雷达采集到的数据可以经过处理和分析，得到地下物质和结构的三维图像或模型，以便更好地理解和解释勘探结果。
以上是三维探地雷达的一些常见参数，这些参数可以根据具体应用需求进行选择和调整。
探地雷达在隧道衬砌无损检测中的原理及应用摘要：探地雷达是利用电磁波探测地下介质分布的一种物探方法，一般脉冲频率为105—101z。
通常地下10-'m尺度的介质分布可以被探地雷达探测到,因此探地雷达方法在地质调查（浅层与超浅层）中有着极其重要的作用。
随着工程技术的不断进步，无损化检测在隧道衬砌质量检测中应用得很广泛。
探地雷达检测方法以其高效、迅速、无损化的特点，成为隧道衬砌质量检测最常用的检测方法。
其主要适用于隧道工程衬砌质量检测中钢筋使用状况、钢筋的排布情况、厚度以及密实度等方面。
本文主要就探地雷达的基本原理和在检测中的应用两个方面具体分析。
关键词: 探地雷达原理; 隧道衬砌; 无损检测; 应用第 1 章探底雷达检测隧道的原理不同介质的电性不同会使电磁波在传播的过程中受到影响，通常有导电电导率和介电常数这两个因素影响介质电性。
其中电导率决定电磁波的探测深度，如果电导率确定的情况下，介电常数则影响电磁波的传播速度。
探测目标存在不同介质，而各介质电性不同，这就导致在探测目标中不同物体的分界面上，电磁波在传播过程中会发生回波现象。
当衬砌中产生空洞、脱空厚度不足、含水等情况时，电磁波发射与接收收会产生差异，反之若是衬砌质量良好，则不会产生差异。
如图1所示。
图1 不同物体电磁波回波现象在实际工程检测中，主频频率较高的探地雷达天线往往使用得更多。
而我们检测的对象通常为无磁性、以位移电流为主。
因此基本只需要考虑影响传播速度的介电常数，而可以忽略电导率对传播速度的影响。
其中介电常数可以计算出电磁波的传播速度。
另外雷达波的频率和地下介质电性主要决定探地雷达的穿透深度和分辨率。
一般来说随着导电率和频率的增加，探地雷达天线分辨率就越好，穿透深度就越浅。
时至今日，随着技术发展，探地雷达检测技术得到更好的进步，如今探地雷达拥有极高的分辨率，甚至可以达到厘米级。
第 2 章探地雷达在隧道衬砌中的检测流程2.1 探地雷达仪器要求满足检测衬砌厚度、衬砌内部钢架和衬砌背后的回填密实度、钢筋分布等功能是隧道工程探地雷达仪的基本要求，其中，探地雷达主机技术指标应符合下列要求：（1）不低于150dB系统增益；（2）不低于60dB信噪比；（3）不低于16位模/数转换；（4）可选择信号的迭加次数；（5)拥有一般不大于0.5ns采样闻隔；(6)可选择滤波功能；(7)具有点测、连续测量及测距轮测量功能；(8)标记位置功能有手动或自动。
第３期（总第１２８期） ２００８年９胃 四川地震
ＥＡＲ．ＴＨＱＵＡＫＥ ＲＥＳＥＡＫＣＨ ＩＮ ＳＩＣＨＵＡＮ Ｎｏ．３
Ｓｅｐｔ．２００８
探地雷达不同参数对数据采集和处理的影响 赵华 ，李才明 ，杜斌。，刘英利 （１．四川正信重点公路工程试验检测有限责任公司，四川成都６１００４１； ２．成都理工大学，四川成都６１００５９；３．四川省地震羼，四川成都６１００４１）
摘要：探地雷达探测技术的关键环节是数据采集，两决定数据质量的是参数选择，本文从理论与实例两方面来 探讨不同地质雷达参数对数据质量的影响，总结了在实际应用中的几点经验，可作为以后工作的詹鉴与参考。 关键词：探地雷达：测量参数；数据采集 中图分类号：Ｐ２２５．１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００１—８１１５（２００８）０３—００３１—０５
探地雷达（Ｇｒｏｕｎｄ Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ Ｒａｄａｒ，简称ＧＰＲ）是一种用于确定地下介质分布的广谱电磁技术设 备口］，具有分辨率离、效率离、实时显示的优点。只要所探测强标体与其周围物质的介电性存在明显差 异，就可用此设备进行探测。近年来，随着计算机技术的不断提高 探地雷达技术也得到了提高和推广， 其应用也日益广泛。探地雷达有无损、快速、准确、直观等优点，受到了很多工程公司的青踩 。但由 于探地雷达技术在国内应用时间较短，在实际应用中还存在一些阊题，比如参数如何设置。本文从理论出 发结合工程实例来说 参数选择在探地雷达野外数据采集及后处理中的重要性，并将应用中的经验用实铡 加以说明，可作为以后工作时的参考。
１ 原理 探地雷达的工作原理可用图ｌ简明扼要地表示出来 引。一般情况下，地质雷达工作时对地耦合天线 都是尽可能地贴近地表。在雷达主机控制下，发射机发射电磁波进入地下，地下任何电参数（也就是介 电常数，磁导率和导电率）的不连续都会引起电磁波的后向散射 形成反射回波，这些电参数是频率的 函数。换句话说，基本上都是介电常数的不连续导致了电磁波反 发射 接收 射。探地雷达对目标的探测利用了电磁波在经过电性不同（介电常 数）的２种介质时会发生反射这一特点，根据反射电磁波传播的路 径、电磁场强度与波形随所通过介质的性质及几何形态的变化而产 生不同程度的变化来探测目的物。在对接收天线所接收到的雷达回 波进行处理和分析的基础上，根据其波形、强度、时间等推断地下 介质的空问位置、结构、电性质及几何形态，从而达到对地下地层 或目标体的探测。 图２、图３显示了电磁波的传播曲线。由图２可 知，只有目标 物上的反射波形异于其围岩的反射波形，目标物才可能被识别出
地质调查行业中的地质雷达勘探技术使用技巧地质雷达勘探技术是一种非侵入性的高效地质调查技术，其在地质调查行业中得到广泛应用。
本文将介绍地质雷达勘探技术的基本原理，以及在实际应用中的使用技巧。
一、地质雷达勘探技术的基本原理地质雷达勘探技术是利用电磁波与地下介质之间的相互作用来获取地下信息的一种方法。
其基本原理是：通过向地下发送高频电磁波，然后接收地下反射回来的电磁波信号，通过分析信号的强度、时间和频率等特征来确定地下物质的性质和分布。
二、选择适当的频率和天线在使用地质雷达勘探技术之前，我们需要根据具体的勘探目的和地质背景选择适当的频率和天线。
不同的频率和天线对地下介质的穿透能力和分辨率有不同的影响。
对于需要较高的分辨率和浅层勘探的情况，通常选择高频率的地质雷达和短距离的天线；对于需要较好的穿透能力和深部勘探的情况，通常选择低频率的地质雷达和长距离的天线。
三、数据采集和处理技巧在进行地质雷达勘探时，数据的采集和处理是非常重要的环节。
以下是一些使用技巧：1. 采集时保持稳定：在采集数据时应尽量保持雷达的稳定，避免晃动以及不必要的震动，以确保数据的准确性和可靠性。
2. 采集时密集布点：为了获取较为真实、完整的地下信息，应将采集点尽量密集布置，特别是在需要较高分辨率的勘探情况下。
3. 合理选择采集方向：根据具体勘探的目标和需求，合理选择雷达数据的采集方向，以获取最优质的数据。
4. 数据处理：在数据采集完成后，需要对采集到的数据进行处理。
数据处理包括数据去噪、纠偏、反褶积等，以提高数据的质量和可解释性。
四、应用技巧地质雷达勘探技术在地质调查行业中有广泛的应用，以下是一些应用技巧：1. 地下管线勘探：地质雷达勘探技术可用于地下管线勘探，可以帮助准确定位地下管线的位置、深度和走向，提高勘探效率和安全性。
2. 地下水资源勘探：地质雷达勘探技术可以用于地下水资源的勘探，通过分析地下水对电磁波的响应，可以识别地下水的含量、分布和运动方向。
探地雷达数据采集以及解释山东大学岩土中心第1章．探地雷达简介1．1工作基本原理探地雷达（Ground Penetrating Radar，简称GPR）是利用频率介于106～109Hz的无线电波来确定地下介质的一种地球物理探测仪器。
随着微电子技术和信号处理技术的不断发展，探地雷达技术被广泛应用于工程地质勘察、建筑结构调查、公路工程质量检测、地下管线探测等众多领域。
探地雷达的基本原理如图1所示。
发射天线将高频短脉冲电磁波定向送入地下，电磁波在传播过程中遇到存在电性差异的地层或目标体就会发生反射和透射，接收天线收到反射波信号并将其数字化，然后由电脑以反射波波形的形式记录下来。
对所采集的数据进行相应的处理后，可根据反射波的旅行时间、幅度和波形，判断地下目标体的空间位置、结构及其分布。
探地雷达是在对反射波形特性分析的基础上来判断地下目标体的，所以其探测效果主要取决于地下目标体与周围介质的电性差异、电磁波的衰减程度、目标体的埋深以及外部干扰的强弱等。
其中，目标体与介质间的电性差异越大，二者的界面就越清晰，表现在雷达剖面图上就是同相轴不连续。
可以说，目标体与周围介质之间的电性差异是探地雷达探测的基本条件。
图1 探地雷达基本原理1．2电磁波传播特征探地雷达的电磁脉冲在介质中的传播速度为：v=其中c为电磁波在空气中的传播速度，ε为介质的介电常数，常见介质的介电常数如表1所示。
材质相对介电常数材质相对介电常数粉质粘土 6 水81干砂3～5 灰岩4～8湿砂20～30 花岗岩4～7金属300 砂岩 6PVC塑料 3.3 页岩5～15混凝土 6.4 淤泥5～30空气 1 海水80粘土5～40表1各种常见介质的介电常数电磁波脉冲在地质界面上的反射系数为：k=根据电磁脉冲的传播规律，在地质界面上如果反射系数为负，则相位与发射脉冲相反，若反射系数为正，则相位与反射脉冲一致。
如图2和图3，可以清除看到反射波相位的变化规律。
图2图31．3雷达的分辨率对于地质雷达的探测方式．它的分辨率也是一个必须了解的内容．地质雷达的分辨率包括垂直分辨率和水平分辨率。
地质雷达的垂直分辨率主要由地质雷达的波长的二分之一决定。
从波的传播规律可知，识别目标体的尺度一般需大于1／2波长，假设垂育最小可分辨的层的厚度为Dm。
则它的计算式为：其中，c为电磁波在真空中的传播速度。
可见频率越高，介质的介电常数越大，D m越小．即垂直可分辨层的厚度越薄，垂直分辨率越高。
地质雷达的水平分辨率是指地质雷达在水平方向上所能分辨的最小异常体的尺寸的能力。
通常用Fresenel来表示，当反射面的埋深为H，发射，接受天线的间距远小于H时，R F就是水平分辨率的最小尺度。
从计算公式可以看出．当目标体埋深越大，雷达波频率越低，波长越长，则R F越大，水平分辨率越低．反之，水平分辨率越高。
第2章．雷达数据的采集雷达数据采集的步骤如下：1．仪器安装调试；2．现场地质以及其它情况记录；3．布置测线；4．参数设置；5．参数现场校核，如不合格，重新调试参数；6．数据采集。
下面将各步骤的注意事项说明。
2．1仪器安装调试①必须在断电的状态下进行安装和拆卸；②如果现场空气比较潮湿或者有水，注意防潮防水，以免短路导致损坏电路；2．2现场地质记录记录现场的地质条件，以免现场的干扰在雷达记录中造成假象，扰乱最终的解释。
2．3布置测线如果已知探测对象的大体走向，尽量使测线与其走向正交；2．4参数设置参数设置是关系到采集数据质量的关键工作，各项参数如下：4）：注：①增益：地质雷达发射的电磁波在介质中传播过程中，在电性（介电常数）分界面上会发生发射，有一部分电磁波继续向下传播，传播过程中电磁波能量会被介质吸收。
随着深度的增加，电磁波能量减弱，信号幅度相应地减小，不利于信号识别和辨认。
为了能更好地识别信号特征，采用增益（gain）函数来提高信号的幅度，使得信号的细微变化更容易显示和识别。
增益菜单有两个选项：手动/自动Manual/Auto，增益点数Points,GP1、GP2、GP3…GP5。
在采集主机的屏幕的右半部分有一个示波器窗口，除了显示波形之外，还有一条红色的曲线，该曲线就是增益曲线，曲线的转折点点就是增益控制点。
适当的增益函数会提高信号的可视性，但是增益过大会出现削波现象，应该避免削波现象。
②位置确定：雷达剖面的最顶端并不是第一个反射面（比如在地面探测时，剖面的顶端并不是地面），这主要是因为：第一，系统延时，即主机给出发射指令到天线开始发射的延迟时间，第二，直达波，即有发射天线直接到接受天线的电磁波。
为了更加精确的定位，应该去除这两方面的干扰。
但是由于确定零线较为困难。
可以在探测时在地面放置一根电缆与测线正交，天线经过电缆时在剖面上会记录下电缆的位置，通过识别电缆就可以确定零线的位置了。
图4 collect菜单的注解Playbacck菜单（如图5）该菜单用于浏览已经采集的文件，在该菜单下有一个SCAN和PROCESS子菜单，通过子菜单可以可以进行一些参数修改和数据处理，以便得到更好的显示效果。
注：这些修改和处理只是用于显示，并不会改变原数据。
图5 Playbacck菜单的注解Output菜单（见图6）该菜单的主要功能就是设置数据的显示参数和数据的导出。
图6 Output菜单的注解System菜单参数设置（见图7）图7 System菜单的注解2．5参数现场调试调试技巧：①如果出现削波（振幅过大）或者振幅过小的现象，需要调节增益设置；②如果出现雪花现象（特别是深部），需要增加叠加次数；③如果存在已知深度的目标体并且该目标体可以在雷达剖面上识别的话，可以通过该目标体的深度来反算波速，进而求出介电常数。
这样求出来的介电常数比较接近真实值。
如果没有已知深度的目标体，可以打钻确定一个目标体，然后量测其深度，用同样的方法来反算介电常数。
2．6 数据采集注意事项：①天线拖动过程中要匀速，并且不要发生跳动现象，跳动现象会造成非常大的干扰。
②打标记要及时，尽量不要重复。
③隧道拱顶或者拱腰部位探测时，可以使用台车（由装载机拖动台车），汽车架子和装载机架子，如图8。
其中台车最安全，汽车架子最不平稳。
台车（由装载机拖动）汽车架子装载机架子图8 各种架子第3章数据分析数据分析和数据处理的目的就是压制干扰，突出有效信号，提高信噪比，这是进行成果解释的前提，只有进行仔细的处理，才能获得良好的效果。
图9为数据分析和处理的流程图，其中数据分析和数据处理需要进行多次调试对比，才能达到较好的处理效果。
本章将对各个步骤进行详细讲解。
图9 雷达数据分析和处理流程3．1 绘制测线布置图和尺寸调整3．1．1 绘制测线布置图内业工作的第一步就是将现场的测线布置草图绘制成正式文档。
由于现场雷达数据文件是以编号命名的，所以每条测线所对应的文件编号需要记录在文档中，以防混乱。
如下图10，就是雷达探测桥洞的测线布置图，可见在图中标注了测线的方向以及测线所对应的文件编号，应该尽量多的将现场信息反映在布置图上，有助于在解释过程中识别干扰，必要时可以做文字说明。
图10 雷达测线布置图3．1．2雷达数据剖面的尺寸调整由于在数据采集过程中存在以下的情况：①采用时间连续采集模式的时候天线走速不均匀，导致标记（等距离标记）之间的道数不一样，甚至差别非常大；②地表起伏比较大，容易在雷达剖上造成假象；③由于直达波的存在，使得剖面的最顶部并不是地面的反映，使得深度产生误差。
针对以上的情况，需要进行尺寸调整，各功能模块如下：剖面尺寸调整水平尺寸调整垂直尺寸调整距离正常化水平长度的缩放文件拼接深度正常化零线调整距离正常化距离正常化，该项功能允许你在标记（必须是等距标记）之间建立等长尺寸，也就是要求在标记之间每单位距离上的尺寸等同，或道数一样。
在没有测量轮的情况下以连续模式采集数时，天线移动速度难以保持恒速，这样就需要利用距离正常化的功能。
联合标记或者距离标记（注：关于Mark数据库的性质与使用见软件说明书的的第二章）设定后，该项功能就会通过增或删的方式来修正每个标记之间的道数，当然同时也修正了采集速度（天线运行速度）。
参数输入框注意：①在运行该功能之前，必须确保标记信息是正确的（无重复标记，无丢失标记，首尾标记都存在，所有的用户标记都已经转化为距离标记或联合标记）。
②Scans/unit,unit/mark都必须在头文件中设置好，以便运行该功能。
③unit/mark是根据测量时的设定来设置的。
④Scans/unit需要用鼠标来清点每个标记之间的道数（注意：因为在雷达剖面中显示的是已经做了叠加处理的数据，若每个标志之间的道数为3，而叠加次数为16，则实际每个标志之间的道数为二者的乘积48，切记！！）⑤该功能运行之后，原数据中在第一个标志之前的部分已经被cut off了。
水平尺寸缩放可以通过水平尺寸缩放中的叠加，去除，添加功能来修改雷达数据。
参数设置对话框注意每次只能这三项功能中的一个。
叠加（stacking）：使用该功能可以对数据进行简单的滑动平均处理。
该功能就是将所指定的几道平均叠加之后输出一道数据。
去除（skipping）：选定此项，你可以将指定的道去除，比如，你输入参数1，就会每隔一道去除一道数据（因此，数据被压缩到原来的二分之一）添加（stretching）：选择此项，将拓展水平尺寸。
该功能将计算出每相邻两道的平均值（或指定道数），然后将平均道添加到已有数据中。
拼接文件有时因为场地条件所限，我们不得不分部采集数据，在后处理中为了将各部分数据连接在一起，就要使用该功能了。
①选择File＞Append File.②选择所要连接的各个文件。
③点击Done，完成连接，重新命名加以保存。
表面位置调整（非常重要）由于系统延时和直达波存在，使得整个剖面的最顶部并不是地面的位置。
确定地面的位置，对于精确的深度定位来说非常关键，但是如何确定，目前还没有定论，下面列举三个常用的方法。
①根据RADAN介绍，百分之九十的情况下把直达波的第一个正峰位置作为地面。
②根据华东院资料，将直达波的第二个波瓣作为地面，如下图③根据经验，可以在探测时在起始部位放置一根电缆，在后处理时在剖面上识别出该电缆，这样就可以确定地面位置了。
下面以一个探测剖面为例说明一下这三种方法的用法与区别（如图11）：图11 零线的确定如图11，其第一个正峰位置是10.34ns，第二个峰值是14ns，而电缆位置是16.34ns，可见三者最大相差6ns,按照介电常数为8计算，深度偏差了30cm，对于超前预报来说该误差可以允许。
而对于衬砌检测来说偏差较大，需要综合三种方法来分析。
表面正常化在测线布置时会遇到地表起伏较大的情况，这就需要修正地表起伏对数据剖面的影响，进而可以使水平或接近水平状的反射体的反应更接近实际。
