探地雷达在地下管线探测中的应用与思考_开题报告

（一）国内研究现状

近年来，随着我国经济的快速发展，我国各大城开始频繁“改造升级”，地下管线改造首当其冲。随处可见的地下管线改造施工，不仅影妨碍交通，还对财力、物力、人力造成了极大地浪费。同一地区的不同施工单位频繁地改造地下管线，由于对地下其他单位的管线位置不清楚，或由于年代久远无法查明地下管线具体情况等导致大雨内涝、路面坍塌、管线泄漏爆炸等事故频发。其中很多事故是由于基建公司对地下管线位置不清楚而造成的。对基建公司来说，城市未知管线是潜在的巨大危险。了解现有管线和其它地下基础工程的位置和埋深对市政施工来说是非常重要的。由于近年来城市建设的飞速发展，城市地下管线探测越来越重要。需要了解地下管网如电力管线、热力管线、上下水管线、输气管线、通信电缆等管线的位置和深度情况。由于大量非金属管线的广泛应用以及管线间距的变小，使用传统的金属管线仪已无法完全满足现有的管线探测需要，所以近年国内引入了探地雷达这项新技术。利用雷达反射的电磁波探测管线的平面位置和埋设深度等情况。 

目前探地雷达为地下管线探测发展了高分辨3D探测系统及软件，不但可探测到水平位置分布，还可以确定其深度，得到三维分布图。

我国的探地雷达仪器研制始于70年代初期，其中地质矿产部物探研究所、煤炭部煤炭科学院重庆分院、大连理工大学、西安交大、矿业大学等高等院校和研究部门均做过探地雷达仪器研制和野外试验工作，但大都停留在理论研究或样机研制阶段，未能商品化；另外北京一家房地产公司投资于高新技术行业，于1995年合资成立北京爱迪尔国际探测技术有限公司，开始推出CBS系列探地雷达，后由于研发力量和资金投入缺少连续性，近几年逐渐退出市场；北京市康科瑞工程检测技术有限责任公司最近与中国科学院电子学研究所合作开发KON-LD工程雷达，并已研发出样机和两种天线，开始进入市场销售。

从80年代中期开始，我国开始进行实质性的探地雷达技术的研究和试验，最初源于军事地雷的探测。在军队和有关部委的持续支持下，中国电波传播研究所（由国防科工委在1963年组建）经过十几年的研制攻关，在雷达硬件设备、信号处理、目标成像等方面取得重大进展和突破，特别是成功地实现了对地下目标的三维层析成像，大大提高了分辨率和清晰度，使探地雷达在信号处理和成像技术方面进入了世界领先行列。目前，探地雷达系列产品已从LT-1、LT-1A、LTD-3、LTD-3R、LTD-10、LTD-2000型发展到便携式LTD-2100/2200探地雷达，并且可适配不同型号的十种天线。该产品所有控制都通过界面友好的中文菜单进行，操作简便、可靠性高，既可用于对公路面层等浅层工程的检测，又可以实现对地下较深层目标的探测，应用领域现已遍及城市建设、交通、考古、农田、水利、环保、公安和国防等部门。雷达探测管线的方法已为我国一些管线专业探测队伍所采用，使用较多的有PATHFINDER雷达、RIS-2K/S等雷达。目前，国内地质雷达主要应用于非金属管线（如砼管、塑料管等）和导电性弱的金属管线（如含绝缘垫层的铸铁管、球墨铸铁管等）的探测，复杂地段管线的检查验证。但由于路面层状结构、地下介质不均匀及管线密集埋设等影响，使得地质雷达探测及异常解释变得极其复杂。其次国内南北地下水位大小也对探地雷达探测管线产生很大影响，总的来说北方地下水水位较低，土层干燥对波的干扰小，使用探地雷达效果好。南方地下水水位高，使用效果往往不是很好。探地雷达经过近三十年的不断发展，其硬件和软件技术日趋成熟。总的趋势是控制系统采用的处理器越来越先进，接收的频带范围越来越宽;天线频率系列化，通过选择不同频率的天线，能满足深层地下勘探和高频浅层高分辨率检测的需要。

目前国内城市地下管线的工作主要由市测绘院负责测绘，以前主要都是使用管线仪调查管线，现在有一些测绘院开始购买探地雷达或请专业管线队伍使用探地雷达来帮助调查管线。由于探地雷达费用高，在国内管线应用中还只是在一些如北京、上海、杭州等发展大的城市使用较多。

（二）国外研究现状

在国外将雷达原理用于探地，早在1910年就已提出，然而只是在高频微电子技术以及计算机数据处理方法迅速开展的今天，这项技术才获得本质性的进展。现在在国外，探地雷达不仅在探测装备上高度集中了现代技术领域的成就而得到了极大的改善，它的应用领域也正在迅速开拓。美国、加拿大、瑞典、日本以及西欧等国正大力开发这一技术，服务业务也日益增多。有关该项技术方面的应用成果和文章，已频繁地出现在一些期刊、专门会议文集以及各种地球物理国际学术会议的报告中。

目前国内仪器公司代理经销的主流进口商用探地雷达有美国地球物理探测设备公司（GSSI）的SIR系列，彼岸科技代理的加拿大探头及软件公司（SSI）的PulseEKKO系列，北京新衡运代理的瑞典地质公司（SGAB）的RAMAC系列，北京康泰克代理的意大利RIS系列，由于这些仪器都需经代理商向国外厂家订购，费用中无一例外要包括出厂价、保险费、运输费、关税、报关费、经销商的高额利润等项目，导致国外仪器价格昂贵，均在50~100万人民币左右，并且供货及售后服务周期长，维修成本昂贵。

瑞典MALA公司于2001年推出了X3M主机，它只能接100，250，500，800兆屏蔽天线。由于它的主机直接固定在天线上，不需要光纤或电缆来连接，使用起来比较方便。开发该主机的目的是为了进行地下管线探测。但该主机对像自来水、电力、通讯等公用事业部门的用户来说，依然是太复杂了。有鉴于此，MALA公司于2002年又推出了Easy Locator管线探测雷达，它只是用来寻找管线，操作起来非常简单。后来，MALA公司又内置了Object Mapper管线定位软件。这样用户即使没有任何物探知识，也能使用该产品。近两年，瑞典MALA公司又推出了CX10和CX11混凝土无损成像系统(雷达)，它是把雷达主机的部分集成到监视器中，使其成为一个整体。该系统可以配备两个天线:1.2G和1.6G。同时该雷达可以选配50Hz探头，用来对供电的电缆进行精确定位。该产品也内置了数据采集和处理软件，同时内置了2.5维网格数据处理软件，可以在采集现场自动对不同深度的混凝土状况进行切片显示。

二、^范文提纲

提纲：

一 引言

二、探地雷达国内外研究现状

（一）国内应用发展现状

（二）国外应用发展现状

三、探地雷达工作理论

（一）结构组成

（二）方法原理

（三）解释原理

四、意大利IDS公司RIS-K2S雷达

（一）现场工作图

（二）扫描处理图像

四、探地雷达在管线探测中的实例

（一）沙坑中不同材质管线的探测

（二）水泥路面下不同材质管线的探测

（三）对陶瓷污水管线的探测

（四）对电缆管线的探测

五、探地雷达分辩地下管线和材质

（一）近距离管线的分辩

（二）给水管线的分辩

（三）非金属给水管的管径识别

六、结论与展望

三、参考文献

[1] 袁明德：《探地雷达探测地下管线的能力》，北京，地质出版社2002年4月，第2期；

[2] 战玉宝：《探地雷达探测地下管线的研究》，岩土力学2004年9月，第25期；

[3] 张汉春：《RIS-K2探地雷达在地下管线竣工测量中的应用》，工程地理物理学报2007年10月，第4卷；

[4] 张进华：《探地雷达在地下管线探测中的应用》，城市勘测2004年3月，第3期；

[5] 杨可：《探地雷达方法的原理及工作方法技术简介》，西部探矿工程2001年第6期；

[6] 汤洪志：《探地雷达在管线探测与工程勘察中的应用》，华东地质学院学报1999年6月，第22卷；

[7] 缪爱伟：《地质雷达在顶管施工前隐患排除中的应用》，城市勘测2013年4月，第2期；

[8] 李大兴：《探测雷达方法与应用》，北京，地质出版社，1994：27-63；

[9] 陈咬根，张芯，王芳洁:《探地雷达的发展与在管线探测中的应用》，中国水运：下半月， 2008年12期；

[10] 陆伟：《探地雷达在城市地下管线探测中的应用》，科技信息，2011年18期