三维地质雷达在城市地下管线探测中的应用

三维地质雷达在城市地下管线探测中的
应用
摘要：三维探地雷达的分辨能力很高，定位的精确度也很高，操作起来也很
方便、简单，而且其应用的成本极低。

利用三维探地雷达，不但能对金属管线进
行探测，还能对诸如城市的水泥管线等地下管线进行探测，从而解决了传统探地
雷达不能对非金属管线进行探测的不足。

利用三维探地雷达可以较好地解决在探
测工作中出现的各种问题，是一种较为理想的方法来探测城市地下管线。

基于此，本文对三维地质雷达在城市地下管线探测中的应用进行探讨，以供参考。

关键词：三维地质雷达；城市地下管线；探测；应用
引言
三维探地雷达是一种可以探测到地下目标物体和界面的电磁技术，它的分辨
率和工作效率都非常高，是一种常用的城市地下管线探测手段。

而在我国，由于
城市化进程的不断加速，使得地下管道的复杂程度不断提高。

所以，要想对地下
管道进行全面地探测，就必须要有一种高精度的探测技术来满足目前对地下管线
探测的要求。

而高分辨率的探地雷达技术能够有效的克服上述难题，从而对地质
问题进行更深层次的探测。

1地质雷达探测管线
1.1 基本原理
地质雷达方法就是一种广谱类的电磁技术，其可以应用于地下介质分布情况
的确认。

在地质雷达探测中，可以采用一根天线来发送高频、宽频的带有脉冲的
电磁波，而另一根天线则可以从地层中获取来自介质界面的反射波。

当电磁波在
有耗介质中进行传输时，其传播的路径、电磁场强度以及波形会因为介质的电性
及几何形状而发生改变。

从而可以从所收到波的传播时间、振幅和波形等数据中
推测出其中的介质结构。

1.2 地质雷达探测技术的优点
与其他物探方法相比，地质雷达具有明显的优越性。

具体包括以下几方面：
（1）对电磁波有较好的抗干扰性，可以在多种噪音条件下工作，且受外界
干扰较少。

（2）地质雷达作为一种无损性、技术性的探测手段，能够在城市或在建项
目中使用，具有作业场所较宽、工作环境较好等特点。

（3）可携带式的微型计算机对数据进行采集，记录，存储和处理。

轻便类
型的设备在施工现场只需要一个人就可以完成工作，具有很高的工作效率。

（4）具在实际应用中，该方法的探测深度和探测精度均可以达到工程要求。

该方法可在施工现场直接生成现场实时的剖面记录图，而且图像清晰、具体。

2三维地质雷达原理及技术优势
（1）三维阵列天线技术。

阵列天线的角度斜向极化是一样的，一次纵扫，
就能在横向和横向上，将所有的有效信号都收集起来，最终达到了一种真实有效
的三维探测方式。

（2）设计灵活，可选择不同的探测方法。

可以采用MIRA-200MHz-16三维地
质雷达来开展城市地下管线的探测任务，针对不同的探测条件，可以采用车载、
人力拖拉以及手推车等多种方法进行探测。

（3）与完善的三维数据处理与解译软件相匹配。

使用的rSlicer是唯一能
够实现对数据进行无缝录入以及对数据进行解读的软件。

该软件能对大量的雷达
数据进行快速、简便地处理，且无须繁琐的数据录入，具有较强的实用性。

主要
包括地形的编辑工作、坐标系的转换以及立体化等。

（4）高精度定位技术。

在应用三维雷达进行数据采集时，可以利用其定位
系统对天线阵列进行高精度的位置分析，实现了对雷达的护具的准确归位和对雷
达图像的直观解读。

3三维探地雷达管道探测应用
3.1 剖面法探测
在探测城市地下管道时，探地雷达通常采用剖面法进行。

即在进行天线的发
射和接收的时候，可以对固定距离沿测线的同步方向进行高效利用，来进行移动
和探测。

在对被测量管道的总体走向及定位有充分认识后，应选择适当的地点布
设测线点，标出起点及终点管线。

每一个测点的测线数量最少要布设2-3条，而
且测线的间距要根据现场的具体情况设置，通常为1-2米的间距。

在布置测线时，为了避免对测量仪器的参数调节及对目标管道的辨识造成干扰，要尽量避免遇到
有强烈反光的非目标物体，如地下管道维修井。

一个已确定的管道经过尽量遍历，以协助修正平行分布于目标管道四周存在的其他已知管道的时间深度。

对管线的
分岔或相交处，应先在管线或分岔的两个方向上进行测线，在确定管线的方位后，再利用这些合法的特征点进行相交。

当管道变得更深，直径变得更大，并成为一
个端点时，就有必要对加密文件进行检测。

对于规模较大并且具有明确的定位倾
向的管线，应将测量线布置在这个定位倾向进行探测。

如果是地下建筑物或其他
辅助设备，则应了解目标管道的具体位置。

同时，应尽量将测量断面选取在扰动
最少的位置，以便于对异常情况进行及时捕捉[1]。

3.2 探测地下光缆
当前市面上普遍所使用的探地雷达都不是屏蔽天线，且由架空线缆发出的电
磁波信号在空气中无任何衰减，有很大的干扰强度和范围。

如果这些有效的异常
重叠在一起，就会对探测结果造成不利的影响。

但这也为有关部门的工作人员利
用探地雷达来探测埋在地下的光缆提供了灵感。

在通常的条件下，因为光缆的直
径很小，而且埋得也很深，所以在探测的时候，探地雷达的分辨率和探测能力都
不能达到预期的效果。

3.3 方法试验现场调查与应用
在对城市地下管道进行探测时，因其特殊的地理环境，极不均匀的地下浅层
介质，以及极为密集的管道分布等特点，使得三维探地雷达的探测与解译工作异
常困难。

要高效地进行GPR探测，应在进行GPR测线和实地探量前，采集到的资源，并应加以使用，以便对管道直径和材料性质，以及待测量对象的埋深有详尽
的认识。

此外，还需要掌握目标管道的大致走向、位置和埋地深度，对现场情况、环境和可能的影响因素有充分的认识。

对在勘测区域中，怎样根据实际埋置情况，选用不同类型和埋深的管道进行测试，能够提高机械设备的利用率，增强所选用
的探测方法的效率，并选取最适合的工作参数。

此外，还可以利用学习方法测试
来提高对各类管线异常反射的形态、尺度及波形特性的认识，并考虑道路结构、
地下介质及其他管线等因素对目标管道探测的影响[2]。

3.4 探测地下水泥管道
三维探地雷达的出现，使得水泥管道的探测得以实现。

这是因为管探测器对
非金属管进行探测的效率比较低。

在三维探地雷达中，介电常数和电导率是影响
其探测效果的重要因素。

在城市中，地下管线与其所处环境介质有很大的不同。

在管道内、外接触面上，天线的频率、管道壁厚以及周围介质的介电常数等决定
了反射波在叠加方面的效果。

因为介质的吸收系数与电导率是成正比关系的，所
以如果介质的电阻很小，反射波就会明显地减弱，从而使所发出的信号持续地减小。

在具体的探测工作中，需要选取不同的截面位置来开展该项工作，这主要是
因为在地下介质中，各截面的电学变异性有很大差别。

3.5 探测地下金属管道
城市中的地下管线是一项隐蔽工程，一般都是以明确的方式铺设，以达到施
工的需要。

通常情况下，会使用地下管道探测器来识别金属管道，然而，如果遇
到直径比较大或者深度不够连续的金属管道，在采用管道探测器之后，总体的探
测效果就不会很理想。

所以，在地下金属管道的探测过程中，可以应用探地雷达
来开展工作。

此外，由于该类型管道的介电常数和周围介质有很大的不同，因此，在电磁波到达地下管线之后，会产生较强的反射波幅和波形，能对地下的金属管
道进行空间定位[3]。

4结束语
综上所述，随着我国城市化进程的加快，城市地下管道建设规模不断扩大，
其所处的环境也日益复杂多样，因此对地下管道的探测提出了更高的要求。

为此，必须对其工作原理进行透彻地剖析，并将其应用于地下管道的探测，从而为城市
的建设工作提供有力的依据。

参考文献：
[1]湛长才.城市地下管线探测精度检测研究[J].工程技术研
究,2023,8(08):92-94.
[2]黄东海.城市地下管线探测中物探技术的应用[J].工程建设与设
计,2022(19):128-130.
[3]刘军,崔甜,余琦.城市地下管线探测交通安全组织措施探讨[J].城市勘
测,2022(03):182-186.。