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沙堆内小型管线的探地雷达模型实验研究 总被引：3，自引：2，他引：1
地质雷达作为一种新的探测技术,广泛应用于城市管线探测、特别是非金属管道(直径Φ为150～400 mm)探测,取得了良好的效果,但是对小口径管道的探测研究不多.本实验是对埋于中等湿度、均匀介质沙堆内的Φ为40～150 mm的管线不同组合模型,进行900 M、600 M、200 M雷达反射波图像观测,探讨单管、双管、三管的图像特征,研究探地雷达图像的影响因素.研究结果显示:雷达探测的实际分辨率达不到理论分辨率;高频率天线图像精细,适合探测浅小的管线;管道充填水后,多次波明显增强;路面街砖会削弱雷达的管线异常信号,出现类似倾斜岩层等干扰信号;利用多次反射波可求得管径.本实验有助于我们在城市地下管线探测中能够快速准确地识别各类地下异常体的探地雷达图像. 相似文献
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地下管线实际形状与准确位置的确定是探地雷达图谱解释的主要内容之一.制约管线探地雷达反射归位精度最主要的因素是电磁波在地层中的传播速度,如何准确确定电磁波传播速度是探地雷达偏移处理能否成功的关键.为便于对探地雷达图谱特征进行定量解释,开展了不同大小、埋深与重叠等情况管线的正演模拟与模型实验.结合小波熵理论与频率波数偏移成像方法,提出了一种基于小波熵的探地雷达频率波数偏移成像方法,将其应用于地下管线正演模拟与模型实验探地雷达信号偏移处理.研究结果表明:探地雷达图像经基于小波熵的频率波数偏移处理后,电磁波速度的估计值与真实值误差可控制在2％以内;随着管线管径大小与埋置深度的增加,绕射双曲线的开口弧度不断增大,管与管之间绕射波交叉干扰越严重;探地雷达信号经基于小波熵的频率波数偏移处理后可大大提高图像的分辨率,压制了多次波的干扰,使绕射双曲线更收敛,能量更聚焦,从而有利于地下管线实际形状与具体位置的准确提取.研究结果对城市地下管线探地雷达图谱解译工作提供技术支持. 相似文献
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地下管线是保障城市运行的重要基础设施与生命线,开展管线探测是城市地下工程建设中必不可少的环节.探地雷达正演有助于掌握雷达波在地下的传播规律、加深对管线回波的认识.由于真实的地下介质分布不均匀、测区环境充斥着多种干扰,导致实际的探地雷达剖面中回波信号成分复杂、目标双曲线形态不完整,难以直接进行地质解释,而数值模拟常不考虑杂波干扰,模拟结果相对理想化.因此,本文聚焦于管线模型的物理模拟实验,在室内实验室和野外现场构建了一系列不同材质、不同埋深、不同管径的管线模型,利用不同中心频率的天线开展探测实验;分析了地下管线的雷达波传播规律及特征;结合管线材质、大小和埋深等信息,进一步验证雷达资料解释的准确度.结果表明：在背景介质均匀的沙池实验中,原始雷达剖面中背景噪声较小、目标双曲线形态完整,金属管线的反射波能量最强,含水管线会引起明显的多次波.而在野外现场采集到的雷达数据中存在较多的噪声干扰,不同管线引起的雷达回波呈双曲线或“类双曲线”;与背景介电常数的差异越大,反射波能量越强;相较于深埋管线,浅埋管线的双曲线特征更明显、振幅能量更强.由此可见,不同管线具有不同的双曲线特征、相位和振幅特征,可为地... 相似文献
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由于融土和冻土之间存在明显的电性差异,使探地雷达成为研究多年冻土的有效手段之一.本文结合工程实例,对探地雷达在青藏高原多年冻土工程地质勘察中的应用效果进行了现场试验研究.分析了探地雷达探测多年冻土的物理前提条件,总结了多年冻土主要地质要素的雷达图像特征和探地雷达在多年冻土工程地质勘察中的实际应用效果.研究表明融土与冻土的雷达图像特征存在明显差异:融土雷达反射波为低频强宽振幅的稀疏波,波形较杂乱;冻土反射波为高频低振幅细密波,波形较为规则;探地雷达可较为准确地划分地层、识别多年冻土上限、确定多年冻土分布范围,但尚不能有效确定多年冻土的含冰量;另外,探地雷达对细颗粒土的探测效果要明显好于粗颗粒土.文章还指出了现场探测和图像解译分析中需要注意的事项和下一步需要研究解决的问题,建议在开展现场探测工作之前先在有钻探资料或天然地质剖面处进行对比试验,搞清测区内主要地层的物性参数,掌握有效波和干扰波的分布规律,从而提高雷达探测结果的准确性和可靠性. 相似文献
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《地球物理学进展》2017,(4)
探地雷达是一种非常重要的管线探测技术,为了提高地下管线雷达图像特征的认识,确定管线异常体的位置,提高雷达资料的解释精度.论文从Maxwell两个旋度方程出发,推导了二维TM波的差分方程、CFL数值稳定性条件、频散关系.然后,基于Matlab平台编写了探地雷达正演的FDTD程序,应用该FDTD程序开展了管线探测中探地雷达探测效果分析,包括对管线埋藏深度、管线间距、管线内物质、管线材质等影响因素的数值模拟.通过分析雷达正演剖面特征,可以清晰了解并掌握雷达管线探测与各种影响参数之间的关系,对实际地下管线探测可起到指导作用.最后,将GPR应用于武广高速浏阳河隧道管线探测中,GPR准确地定位了PVC通迅电缆的位置在埋深,为工程施工与处置提供了依据. 相似文献
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地下管线探测是测绘和物探专业相结合的一项工作,对地下非金属管线探测目前最适用的方法是探地雷达法.为提高探地雷达探测地下管线的效率和探测准确性,使管线探测专业人士可以更好的掌握探地雷达探测地下管线技术,本文通过理论分析探地雷达探测地下管线的工作原理及在北京市近45000 km地下管线基础信息普查工作中大量实验,对不同管径、不同埋深、不同材质的管线进行雷达探测,对比分析各种管线雷达图像的特征.文章分析出管线管径的不同表现在雷达图上是抛物线水平距离跨度的不同,管径越大,水平距离跨度越大.管线埋深的不同则表现在雷达图抛物线拖尾部分水平距离不同,埋深越深则拖尾部分跨度更长.不同管径和埋深的管线在探测的时候需要采用不同中心频率的雷达天线进行探测.管线材质的不同则特征更明显,直接表现在有无多次波出现和多次波的强弱、是否屏蔽深层有效信号、同相轴相位表现形式及波形特征等各个方面.该研究成果可指导今后城市地下管线普查和管线竣工验收时的管线探测工作. 相似文献
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探地雷达数据中的形状和纹理特征是公路病害识别的重要依据,许多专家和学者提取和分析了公路病害在探地雷达图像上的形状特征,却很少提取其纹理特征,从而无法全面的反映公路病害特征.为提取和分析探地雷达路面数据的纹理特征,本文提出基于线性型、对数型和指数型三种转换类型的探地雷达数据灰度级转换方法,并采用灰度共生矩阵和小波变换提取转换后的探地雷达图像纹理特征.采用线性型、对数型和指数型转换关系将探地雷达数据转换为图像数据,通过对比分析,64级线性转换是将探地雷达数据转换为图像数据的最佳转换类型;以公路路面结构层层间不密实为例,讨论了灰度共生矩阵各参数的选择,并基于灰度共生矩阵算法提取纹理参数特征图;对探地雷达图像进行二层小波分解,得到高频部分和低频部分,并计算高频系数的平均能量.通过分析各个特征图可以得出,不密实病害的纹理特征明显,出现上下边界两条与其内部反差较大的特征曲线,这对其识别具有重要意义.从小波分解的结果可以得出,不密实纹理信息集中在低频部分.本文采用的提取探地雷达图像纹理特征的方法在公路病害识别方面具有一定的实用性,为公路养护提供重要的技术支撑. 相似文献
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随着铁路货运量的不断增大和列车的提速,针对铁路路基出现的病害进行快捷的检测方面的需求逐渐加强.探地雷达是一种无损高效的检测手段,但其应用于铁路路基探测中,其探测记录易受轨枕等介质的强干扰反射所湮没.为了更准确地实现探地雷达在铁路路基检测中的应用,提出了一种针对轨枕等高频噪声的方便、快捷、自适应的压制算法,降低了人工解译方法的低效率和主观性.本文首先介绍了经验模态分解原理及实现方法并对铁路路基病害建模获得探地雷达仿真数据,提取探地雷达仿真信号同一采样点上不同扫描道的数据组成一维信号,将一维信号进行经验模态分解并对固有模态函数重构,分析高频信号消除效果.其次,对探地雷达仿真数据所有采样点依次行经验模态分解并对固有模态函数重构从而压制轨枕等的高频噪声.最后,将车载雷达实测数据进行经验模态分解压制噪声,得到了压制强噪声后的雷达图像.处理结果表明:车载雷达原始数据经过经验模态分解的压制噪声处理后,干扰信号被降低,提高路基病害的弱反射信号的信噪比.因此,经验模态分解能压制轨枕等强干扰信息,便于铁路路基病害的识别. 相似文献
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目前常用的根据记录波形的频率、振幅等特征进行岩溶区探地雷达目标识别的方式具有一定的局限性，为此提出了利用小波能量谱特征进行识别的新方法.通过对岩溶区典型样本进行分析，构造雷达信号各频率成分在各尺度上的能量特征向量，得到样本模型的能量谱，将待识别目标体的能量谱特征与之比对，数据分析和实际验证表明，小波特征能量谱具有直观地显示目标信号不同特征的优点，能有效地对岩溶区探地雷达剖面目标体进行识别. 相似文献
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在城市道路塌陷隐患探测中,相邻车道地下介质差异性较小,其探地雷达剖面之间具有较高的一致性和关联性,为了提高探地雷达资料解释的准确性和速度,综合对比分析相邻车道探地雷达剖面之间的相关性,提出了探地雷达多剖面联合解释方法,首先同时对多个相邻车道探地雷达剖面中的塌陷隐患病害同步进行分类和分级判释,然后将每个病害异常输出为单体病害文件至单体病害文件库,并基于人机交互方式对单向或双向多车道探地雷达剖面中的任意病害类型或病害等级进行综合统计、自动排序,可用于生成严重病害的现场加密复测验证单和最终的检测报告.结果表明:探地雷达多剖面联合解释方法能够同时对多个相邻车道探地雷达剖面同步进行对比分析、相互验证,能有效克服单剖面信息量不足的局限性,不仅可以快速辨别和剔除外界干扰形成的虚假异常,减少多解性,而且可以估算地下病害异常的面积范围和空间展布,有效提高解释的自动化、准确性和可信度,明显加快解释速度. 相似文献
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《地球物理学进展》2020,(3)
在城市道路塌陷隐患探测中,回溯定位探地雷达剖面中病害异常的现场位置是对其进行复测验证及处治修复的关键.测距轮属于相对定位技术,具有难以消除的累积误差,且探地雷达剖面越长,其累积误差越大,回溯定位病害异常的现场位置越难,而GPS测量定位属于绝对坐标定位技术,没有累积误差,但在复杂的城市环境中,其干扰因素较多,测量误差较大,影响病害现场回溯定位的精度和准确性.联合采用测距轮和GPS对探地雷达进行跟踪测量定位,测距轮按照固定道间距触发探地雷达和GPS同步采集、同步存储,使每一道探地雷达数据与GPS经纬度坐标一一对应、彼此关联、相互追溯;通过绘制GPS路径轨迹,直观形象展示探地雷达实测剖面的测线位置及其工作量完成情况;采用移动平均法对GPS原始数据进行平滑去噪处理,修正测量误差,消除局部突变点,使GPS路径轨迹更平顺,更符合探地雷达检测车实际行驶的路径轨迹,由此计算得到的路径轨迹长度稳定性更高、一致性更好,更符合探地雷达实测剖面长度,同时可以有效提高病害现场回溯定位的精度,显著加快病害异常点加密复测验证工作进度. 相似文献
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为探明路基中隐藏病害的类型和空间位置,应用探地雷达方法对公路路基质量进行了无损检测.在地层介质强衰减和噪声干扰作用下,探地雷达信号存在信噪比低、深部复杂目标体难以识别的问题.针对探地雷达路基实测信号非线性和非平稳的特点,采用信号均衡和希尔伯特-黄变换相结合的方法,首先对数据进行均衡处理以突出深层弱信号,在此基础上对单道信号进行经验模态分解以获得固有模态函数,通过希尔伯特变换对固有模态函数的瞬态属性特征进行分析,进而将希尔伯特-黄变换应用于整个探地雷达的数据剖面,最后通过综合对比瞬时振幅剖面和瞬时相位剖面对探测结果进行了分析和解释.结果 表明,信号均衡可以有效缓解深部信号衰减问题,基于希尔伯特.黄变换可以从多属性参数角度对探地雷达信号进行处理与解释,可以较好的识别异常体的位置和属性信息,提高了探地雷达解释结果的可靠性. 相似文献
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《地球物理学进展》2019,(6)
相对金属探雷器和单通道探地雷达,采用车载探地雷达阵列探测系统能对雷场进行快速检测.但是,雷达阵列单位时间内采集的数据量大,且器件间的干扰信号多,使得实时地雷目标检测算法更有难度.本文实现了一套完整的基于车载探地雷达阵列的实时地雷目标检测方法.首先,在车体前进方向上对阵列雷达数据进行预处理,以突显目标响应,压制干扰信号;然后,在阵列排布方向上计算检测窗口内图像的方向梯度直方图(HOG)特征,利用训练好的支持向量机(SVM)预测识别疑似地雷;另外,采用权重判断法和能量分析法剔除部分虚假目标;最后,在车体前进方向上,基于地雷目标尺寸大小压制部分虚警并确定地雷目标,同时对地雷目标进行定位,确定地雷埋深,在深度可调的深度切片上实时显示地雷目标.试验数据表明:该方法能对地雷目标进行实时检测,并明显降低了地雷目标的误检率.采用车载探地雷达阵列探测系统对雷场进行实时地雷目标检测是可行的,但是,仅通过探地雷达技术仍无法同时兼顾高检测率和低虚警率.同时使用多种技术手段,采用多特征融合决策探雷是一种必然趋势. 相似文献
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探地雷达天线分为两种,一种是屏蔽的,一种是非屏蔽的.屏蔽天线一般不会接收到地面干扰波,但非屏蔽的天线在接收地下反射波的同时也会接收到诸如墙体、汽车、高压线、路灯杆、钻机等产生的地面干扰波.在市区内进行探地雷达探测如何消除这些干扰波就显得非常重要.由于地面干扰波的频率和有效反射波的频率一致,采用频率域滤波方法难以将其消除.研究发现地面干扰波的二维频谱和有效反射波的二维频谱明显分离,可采用二维滤波的方式进行处理.通过人机交互的方式在二维频谱图上用任意截取法滤波可以很好地消除探地雷达地面干扰波.实际应用效果说明这种处理方法比较有效. 相似文献
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地质雷达是探测地雷的有前途的技术方法之一。影响地质雷达探测地雷能力的因素很多,其中有:1)地雷材料(金属的或塑料的)的类型;2)周围土壤的条件(土壤结构和土壤中水分);3)所用的雷达频率。通过对地雷与围岩土壤之间的介电常数以及雷达波衰减的影响的研究调查了影响地质雷达探测地雷能力的几个因素从理论上评价和模拟了每一种因素的影响。发现雷达探测地雷的能力很大程度上与雷达类型、土壤含水量和结构,以及雷达频率有关。在任何土壤条件与雷达频率下,金属雷达比塑料雷达容易探测。不考虑土壤结构, 随着土壤中水分增大,对塑料雷达的探测变得容易,而对金属地雷探测难度增大。土壤中泥土含量比例增大引起与水分增大同样的影响。然而只要土壤中泥土和水分比例较低,较高雷达频率可以得到较好的地雷探测结果。研究结果有助于依据地雷类型和环境条件来选择最佳的雷达天线与数据采集参数。 相似文献
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常规桥梁检测方法无法检测梁板内部裂缝及空心板顶板厚度等空心板桥梁的常见隐蔽病害。本文采用电磁波散射叠加原理,分析了垂直裂缝和倾斜裂缝的电磁波响应特征;研究了商用屏蔽型探地雷达天线普遍采用的平面蝶形偶极子天线的极化特性,平面蝶形偶极子天线激发一个电场主要极化方向与天线长轴方向平行的线性极化波,利用平面蝶形偶极子天线的极化特性使电磁波能量按指定方向传播,压制浅部钢筋等强干扰,增强探地雷达检测深部目标的能力,从而查明空心板内空洞的数量、位置及深度变化情况等。试验检测结果表明,探地雷达能快速、准确的检测桥梁裂缝及空心板顶板厚度。检测结果可以为旧桥维修加固提供更全面的技术数据。 相似文献