城市道路地下空洞探测的地质雷达技术
城市道路地下空洞探测的地质雷达技术探讨
１ 城市地 下空洞 的物性特征及形成 原因
性等也具 有～定的差异 。
②要 求地 下空洞 拥有一定 的规 模 ， 并
（ １ ） 地 下空 洞 的 形成 原 因 。 且 深 度和 规 模 都 较 大 ， 另外， 还 应 使 电磁 波 ①受 长 期 振 动 形 成 的 。 目前 城 市 道 路 ３ 地质雷达 的工作方 法技术 有 能 力穿 透 目标 体 。 由于 一 些 大 型 机 械 及 车 辆 的 作 用 ， 使 得 地 （ １ ） 搜集资料及踏勘现场。 搜 集探 测 区 ③发 射 出 的 电磁 波 应具 有 足 够 强 的 能 表长期受 振动影 响 ， 再加 上 地 下水 位 不 断 内人 防 工 程 、 地 下 管 网及 一 些 勘 探 施 工 的 量 保障基可以到达埋藏 目 标物的深度 ， 并 下降， 使得地下裂隙 、 孔 隙等 的 压 力不 断 降 资 料 ， 对 周 围环 境 、 地 下 介 质及 地 形 进 行 了 且还能返 回地面通过 接收天线进行接收 。 低， 最 终 导 致 一 些 深 层 空 隙 或 裂 隙 面 积 都 解 ， 能 够 初 步 确 定 出 运 用 地 质 雷 达 技 术 进 ④ 区分 地 下 空 洞 的 异 常 时 ， 不应 受 由 出 现 了扩 大 的 现 象 ， 从而 使 道 路 地 下 形 成 行工作的前提 。 另外 ， 还应对交逋及干扰情 地 表 干 扰 或 是 地 下 介 质 产 生 信 号 的 影 响 。 空洞现象 。 况、 工 作 环境 等 进 行 了解 ， 以 便 为 日后 工 作 （ ２ ） 影 响 因素 。 ②受 地 下 水 及 地 质 的 影 响 。 在 北 方 一 提 供 更 多 便 利 。 ①地 下 管 网。 城市地下管网分布复杂 ，
工 程 技 术
如何利用激光雷达测绘技术进行地下洞穴勘探
如何利用激光雷达测绘技术进行地下洞穴勘探随着科技的不断发展，激光雷达测绘技术在地下洞穴勘探方面的应用也越来越广泛。
本文将重点探讨如何利用激光雷达测绘技术进行地下洞穴勘探。
首先，我们将介绍激光雷达的原理和工作方式，然后探讨如何在地下洞穴中利用这项技术进行测绘工作。
最后，我们将探讨激光雷达测绘技术在地下洞穴勘探中的局限性和发展前景。
激光雷达是一种利用激光束进行测量的装置。
它通过发射出的激光束与地下物体相互作用，然后通过接收器接收经过反射或散射后的激光束，最终根据接收到的信号进行数据处理和图像重建。
激光雷达的工作方式可以分为两种，一种是通过测量激光束的飞行时间来计算距离，另一种是通过测量激光束的相位差来计算距离。
在地下洞穴勘探方面，利用激光雷达进行测绘工作可以获得地下洞穴的三维模型和地形图。
首先，强大的激光雷达系统可以穿透地下洞穴中的尘土、雾气和水汽等干扰物，准确地获取地下洞穴内的地形信息。
其次，激光雷达系统具有高精度和高分辨率的特点，能够捕捉到地下洞穴内的微小细节和变化，从而为地下洞穴的勘探提供了重要的数据支持。
此外，激光雷达系统还可以通过测量地面和地下洞穴内物体的反射率差异，快速判断出地下洞穴中是否存在新的洞穴通道或隧道，极大地提高了勘探效率。
在进行地下洞穴勘探时，激光雷达仪器的选择和设置是至关重要的。
首先，我们需要选择一款具有较高测量精度和测量范围的激光雷达仪器，确保在复杂地下环境下能够获取到准确的数据。
其次，我们还需要注意选择适合于地下洞穴勘探的激光雷达仪器，例如一些可以进行多波长测量的激光雷达系统，可以更好地应对地下洞穴中的多样性地质结构。
此外，合理设置激光雷达仪器的参数，例如扫描频率、波长和功率等，也可以提高地下洞穴勘探的效果。
在地下洞穴勘探中，激光雷达测绘技术的应用主要包括地形测量和三维模型重建两个方面。
地形测量主要是通过测量地下洞穴内各个点与激光雷达之间的距离来获取地下洞穴的高程信息，从而绘制出地下洞穴的地形图。
地质雷达在城市地下管线探测中的应用分析
地质雷达在城市地下管线探测中的应用分析摘要：地质雷达在城市地下管线探测中的应用非常重要，可以帮助工程师和施工人员准确地识别地下管线的位置和走向，从而降低施工风险，节省时间和成本，并促进城市基础设施建设的安全和可持续发展。
文章提到使用SIR-4000型号地质雷达对三个不同的地下管线进行探测，这是一种常见的实际应用场景。
地质雷达通过发射高频电磁波并测量其反射信号来获取地下管线的信息。
这些信号可以告诉工程师管线的深度、材质、尺寸和走向等重要参数。
关键词：地质雷达；城市地下管线探测；应用1地质雷达的概念地质雷达是一种勘探地下结构和地质层的无损非侵入性探测技术。
基于电磁波通过地下不同材质和界面，会发生不同程度的反射、折射和衰减的原理，通过发送无线电波信号至地下，并接收其回弹信号，对接收信号进行专业处理，可以绘制高分辨率的地下地质剖面图，从而达到探测地下结构信息的目的。
地质雷达已经广泛应用于地下管道和设施探测领域。
地质雷达的有效探测深度受工作频率和地下结构的影响，较高频率的电磁波可以提供更高的分辨率但探测深度较浅，低频电磁波探测深度较深但分辨率较低。
同时，地质雷达可能受到地下条件的限制，如高导电性的土层或金属物体的干扰等。
2地质雷达在城市地下管线探测中应用的重要性（1）高效准确。
地质雷达能够快速、准确地探测出地下管线的位置和走向。
通过雷达信号的反射和回波分析，可以获得管线的深度、埋深、大小等重要信息，帮助工程师进行管线的布局和设计。
（2）提高工程建设安全性。
城市地下埋设了各种管线，如自来水管道、天然气管道、电缆等。
在进行工程施工、道路挖掘等工作时，如果没有准确的地下管线信息，很容易导致事故发生，造成人员伤亡和财产损失。
地质雷达的应用可以有效避免这些潜在风险，提高工作的安全性。
（3）资源节约。
通过使用地质雷达，可以避免对地下管线的不必要破坏和重复挖掘。
工程师可以根据地质雷达的检测结果，精确地规划施工和挖掘的位置，避免对已经埋设的管线造成损坏和浪费。
城市道路地下空洞隐患探地雷达探测技术
地 省
技 雷达数据处理 理 物 成果解译
输出图件
用 应
球
编写探测报告
术
地 2）雷达探测的工作设计
技
省 理 每接受一个探地雷达测量任务都需要对目的体特性与所处环境
江 物 进行分析，以确定探地雷达测量能否取得预测效果。
浙
球 (1)目的体深度是一个非常重要的问题。如果目的体深度超出雷
地 达系统的有效探测深度，那么探地雷达方法就要被排除。
技 研 况。主要物探方法有重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探、电
理 磁波勘探和放射性勘探等。
用
物 应 探地雷达探测是电磁波勘探方法之一，主要由纳秒或亚纳秒脉冲
源，宽带脉冲天线，取样示波器和信号处理部分组成。其工作原理是，
球 术 宽带脉冲发射天线将纳秒高压脉冲源提供的电脉冲信号转化为脉冲 地 技 电磁场，并以脉冲电磁波形式射向目标。宽带脉冲接收天线将来自目
技
省
理
江
物
浙
球
地
省
江
所
3）铁路检测
究
研 区分良好道碴和脏污道碴；区分道碴层和垫层；排水装置问题检
用 测；确定承载力不足区域 ；确定不规则体位置；确定管道和电缆位
应 置；道碴层等层面质量和厚度成像。
所
术
究
技
研
理
用
物
应
球
术
地 省
技 理 物
用 应
球
术
地
技
省4）地质与水文勘探
理
江 物 地层剖面分析；断裂分析；地基分析；岩床分析；滑坡分析；水
球 术 探地雷达的实际应用范围很广，如： 石灰岩地区采石场的探测; 冰川 地 技 和冰山的厚度等探测; 工程地质探测;煤矿井探测; 放射性废弃物处理调查;
使用激光雷达进行地下空洞探测和地质探测的方法与工具
使用激光雷达进行地下空洞探测和地质探测的方法与工具地下空洞是指地质中存在的空间，一般是由于地壳中的溶洞、岩层间断缝等形成的。
这些地下空洞的存在对人类的地下开发和建设可能带来安全隐患，因此，准确探测并了解地下空洞的分布和性质，对于地质灾害预防和地下资源开发具有重要意义。
近年来，使用激光雷达进行地下空洞探测和地质探测成为一种快速高效的方法，并广泛应用于工程地质勘察、隧道建设等领域。
激光雷达（Lidar）是一种使用激光光束进行测距和成像的技术。
它通过发射激光束并记录其返回时间以及光的散射强度来获得目标的三维空间信息。
在地下空洞探测和地质探测中，激光雷达通常被安装在飞机、车辆或无人机上，通过扫描地表并记录激光的反射信号来获取地下空洞的数据。
激光雷达在地下空洞探测中的方法主要包括两种：空中激光雷达和地面激光雷达。
空中激光雷达是将激光雷达装备在航空器上，通过对地表进行连续扫描，获取地表反射的激光信号。
这种方法具有快速、高效的特点，适用于大范围地下空洞的探测。
而地面激光雷达是将激光雷达装备在陆地上，通过对地表进行点云测量，获取地表的三维坐标和散射特性。
这种方法对于小范围地下空洞的探测更为精细和精确。
在激光雷达地下空洞探测过程中，地下空洞的探测精度主要受到以下因素的影响：激光雷达的能量输出和接收灵敏度、地质介质的散射特性、地形地貌的复杂程度以及激光雷达与地面之间的遮挡效应等。
为了提高地下空洞探测的精度和准确性，需要结合地质勘探和地理信息系统等技术手段，并进行多源数据的综合分析。
在激光雷达地下空洞探测和地质探测中，常用的工具包括激光雷达系统、地质雷达、地形图和地质图等。
激光雷达系统是进行地下空洞探测的核心设备，它由激光发射器、接收器、数据处理器等组成，能够实现高精度的测距、成像和数据处理。
地质雷达是一种通过电磁波技术进行地下探测的设备，它能够侦测地下构造的电磁波反射信号，并通过分析这些信号来获得地下结构的信息。
地形图和地质图是地下空洞探测中的辅助工具，它们通过分析地表的地形和地质情况，可以推测地下空洞的位置和形态特征。
超声波雷达在地下空洞探测与预防中的应用研究
超声波雷达在地下空洞探测与预防中的应用研究概述：地下空洞是由于地质构造变化、地下水侵蚀或人为活动等原因造成的地下空腔，它们对城市建设和土地利用带来了潜在的风险与挑战。
为了有效地探测和预防地下空洞的出现，超声波雷达技术被广泛应用于地质勘探和地下空洞探测领域。
本文将探讨超声波雷达在地下空洞探测与预防中的应用研究。
一、地下空洞的危害：地下空洞的出现对城市建设与土地利用带来了许多潜在风险。
首先，地下空洞的出现会导致地面塌陷，危及附近建筑物的安全。
其次，地下空洞可能会威胁到地下管道的稳定，包括给水管道、燃气管道和通讯光缆等。
最后，地下空洞还会对交通运输造成影响，如损坏地下隧道和桥梁结构等。
二、超声波雷达原理：超声波雷达是一种利用超声波的回波信号来探测地下物体特征与构造的技术。
它通过发射超声波脉冲，并接收回波信号来获取地下空洞的相关信息。
超声波雷达的工作原理是利用超声波在不同介质之间的传播速度差异来探测地下空洞的存在。
三、超声波雷达在地下空洞探测中的应用：1. 地下空洞的识别与定位超声波雷达可以通过测定超声波的传播时间和强度来识别地下空洞的存在与位置。
传播时间与超声波在地下介质中的传播速度相关，而传播强度则与地下空洞的尺寸和性质有关。
2. 地下空洞的尺寸与形状测量超声波雷达可以根据超声波回波的强度和形态变化来测量地下空洞的尺寸和形状。
通过分析超声波的回波信号，可以得出地下空洞所占据的区域的准确尺寸和形态信息。
3. 地下空洞的稳定性评估超声波雷达可以通过分析超声波回波的频率和振幅来评估地下空洞的稳定性。
当地下空洞发生变形或破坏时，超声波传播的特性会发生相应的改变，通过对回波信号的分析，可以判断地下空洞是否存在破坏的风险。
4. 地下空洞的预测与预防通过超声波雷达技术，可以对地下空洞进行高精度的预测与预防。
通过对地下土层的超声波回波信号进行分析，可以发现地下空洞形成的潜在因素，采取相应的预防措施，以减少地下空洞对城市建设和土地利用带来的影响。
三维探地雷达图谱识别技术在城市道路塌陷隐患检测中的应用
三维探地雷达图谱识别技术在城市道路塌陷隐患检测中的应用摘要：城市地下病害体诱发的塌陷事故频繁发生，造成巨大的经济损失和不良社会影响。
地下病害体具有隐蔽性、突发性、难以提前预测等特点，为了提前发现、及时处置地下病害体，传统的路面结构病害检测属于破损性检测，耗费人力多、周期长、恢复交通慢。
本文应用三维雷达在检测路段的检测结果，分析三维雷达检测图谱中特征波形对应的病害类型，发现探地雷达方法对道路浅层隐蔽性病害体识别应用效果好，为相关部门制定针对性的处理措施提供依据和城市道路安全运行提供有力支撑。
1 探测方法技术地质雷达（GPR）是通过发射天线向探测体内发射电磁波，利用接收天线接收来自目标体界面的反射波（图1）。
根据电磁波传播理论，电磁波在穿过层状介质时，遇到上下不同介质层，电磁波产生折射与反射，由接收天线接收介质反射的回波信息，经计算机对接收的信号及信息进行分析处理。
电磁波在介质传播过程中，其传播速度V主要是由介质的介电常数决定，当碰到与周围介电常数不同的目标体边界时，将产生反射波，并由接收天线接收，从而达到探测目的。
图1 探地雷达原理示意图2 数据处理、解译为突出有效波，提高雷达记录的信噪比和分辨率，提供和显示记录中包含的与地下目标体的位置、形态、结构和属性等有关的信息，通常采用的数据处理方法有：去除直达波、时间滤波、背景去除、时间增益、通过对处理后的雷达数据体进行针对性的切割，即可得到地下异常体或目标体的轮廓、位置等多种地下信息，取得可靠的检测成果。
3 地下病害体分类及地质雷达图谱特征地下病害体主要有脱空、空洞、疏松体和富水体等类型，不同的地下病害在地质雷达剖面上有不同的特征，具体图谱特征见表1。
表1地下病害体的地质雷达图谱特征（1）正常路面基层的标准雷达异常图像由于路面为层状结构，每一层铺筑的材料具有一定的介电性差异，因此，对于正常路面基层的雷达异常图像的波相同相轴或色谱图将呈现为近水平线型展布，每一层内的信号强度基本一致，反映在图像上无明显变化。
探地雷达在地下空洞探测中的应用
探地雷达在地下空洞探测中的应用摘要：目前，我国市政道路空洞事故频发，居民正常生活受到影响，人民财产和生命安全受到损失。
探地雷达作为一种地质勘探探测技术，可以在不破坏地质表层结构的情况下，快速准确地判断地球浅层结构的土壤环境。
因此，它已逐渐发展成为检测道路疾病的有效测量方法。
为此，该文作者首先系统分析了探地雷表达方法的技术机理，进而进一步研究了它在道路空洞监测中的使用方式与数据处理技术，并试图为道路空洞等病害的监测和评估提供支持。
关键词：探地雷达；地下空洞；应用引言：目前，我国城市基础设施承载力与城市快速发展之间存在不平衡。
突出表现为，在地下水文环境、高强度荷载、管道泄漏及相关自然因素的共同作用下，全国城市道路空洞灾害已进入集中爆发的高峰期。
据统计，从2018年到2020年，中国城市道路空洞共造成30人死亡，26人受伤；2020年，只有媒体报道了260多起道路空洞事故；与2019年的106起道路空洞事故相比，道路空洞灾害和事故已造成越来越严重的生命财产损失和社会影响。
全国各省市迫切需要开展城市地下病害隐患排查。
1.探地雷达技术的应用原理探地雷达法又称为GPR（Ground-Penetrating-Radar）地质雷达法，这种方法通过连续拖动天线将高频电磁波传输到地面。
当电磁波信号在物体内部传播时，当它遇到电介质界面时，会发生反射、传输和折射。
与发送天线系统同时移动的接收天线系统在接受到反射波后，可以利用雷达主机准确记录反射波的运动特征，从而得到了地下介质的横断面扫描图像。
经过对数字化扫描图像的处理与图像分析，从而实现了确定地下目标的目的。
探地雷达由发送反射天线(T)发射宽带短脉冲电磁波，其主频在几十兆赫至数千兆赫之间。
反射信息被地下电不均匀体反应后，由接受反射天线(R)接收，并把得到的信息记录为短时域脉冲信息。
2.探地雷达法在道路空洞检测的具体应用在实际应用过程中，可以采用“普查－详查－钻孔测量”的方法，实现对道路空洞的准确检测。
地球物理学技术在地下空洞治理技术中的应用
地球物理学技术在地下空洞治理技术中的应用地下空洞治理是一项关乎城市建设和人民生活安全的重要工作。
地下空洞如地下洞室、地下通道和地下水库等存在一定的地质风险，因此需要采用先进的技术手段来进行治理。
地球物理学技术作为一项研究地球内部构造和物理现象的学科，在地下空洞治理中发挥着重要的作用。
本文将简要介绍地球物理学技术在地下空洞治理技术中的应用。
1.地质雷达技术地质雷达技术是利用地质雷达设备向地下发射电磁波，并接收地下回波的一种探测方法。
在地下洞室治理中，可以使用地质雷达探测地下空洞的位置、体积以及周围岩体的结构情况。
地质雷达可以提供地下空洞的精确位置信息，帮助工程师制定恰当的治理方案。
2.地震勘探技术地震勘探技术是利用地震波在地下不同介质中传播的特性来揭示地下结构的一种方法。
在地下通道和地下水库治理中，可以利用地震勘探技术研究地下岩体的层理、断裂以及地下水位的情况等，从而评估地下空洞的稳定性和治理风险。
3.电磁法勘探技术电磁法勘探技术是利用人工或自然电磁场与地下岩体和裂隙等介质相互作用的特性来探测地下结构的方法。
在地下水库治理中，可以使用电磁法勘探技术来获取地下水库的位置、形状以及周围岩体的导电性情况。
通过电磁法勘探技术可以更准确地评估地下岩体的稳定性，指导工程师进行地下空洞的治理。
4.重力勘探技术重力勘探技术是利用地球的重力场变化来揭示地下结构的一种方法。
在地下洞室治理中，可以使用重力勘探技术研究地下空洞的体积、深度以及周围岩体的密度分布情况等。
重力勘探技术可以提供地下空洞的重力异常信息，为工程师提供更准确的治理数据。
综上所述，地球物理学技术在地下空洞治理技术中具有重要的应用价值。
通过地质雷达技术的精准探测、地震勘探技术的结构评估、电磁法勘探技术的导电性检测以及重力勘探技术的密度分布分析，工程师们能够更好地了解地下洞室和地下通道的结构情况，制定相应的治理方案，确保城市建设和人民生活的安全。
地球物理学技术在地下空洞治理中的应用发展将为相关工程提供更准确、更可行的技术支持，对于城市建设的可持续发展具有重要意义。
三维雷达 检测 道路空洞 原理
三维雷达检测道路空洞原理今天来聊聊三维雷达检测道路空洞的原理。
我们平时走在路上的时候，如果路面下有空洞，就像踩在一个“陷阱”上，不知道什么时候就会塌陷，特别危险。
那怎么提前发现这些空洞呢？这就用到三维雷达检测了。
咱们可以把道路想象成一个大大的蛋糕，不同的层数就好比道路不同的结构层，像最上面的奶油层就是道路的路面层，下面的蛋糕胚层就像路基之类的结构。
如果这个蛋糕里面有个小空洞，就好像道路里有空洞一样。
三维雷达发出雷达波，这雷达波啊，就像一个个小小的“探测器精灵”。
当这些“小精灵”以光速的速度向道路里射进去的时候，如果道路结构都是均匀、密实的，那它们跑起来就很顺畅，反射回来的信号也比较有规律。
但是，如果道路下面有空洞，就好比这些“小精灵”碰到了“陷阱深渊”，会出现强烈的反射或散射现象。
三维雷达就特别机灵地收集这些反射回来的信号，然后根据信号传播的时间、强度等特征，精确地算出空洞在哪里，有多大。
说到这里，你可能会问，这反射回来的信号怎么就能被准确算出来空洞的情况呢？这就涉及到一些专业的知识了。
雷达发射和接收信号的时间差，可以被用来计算距离。
比如说，你喊一嗓子听到回声，通过声音传播的时间可以算出到障碍物的距离，雷达波也是这个道理。
不同强度的反射信号就像是在告诉我们这个“障碍物”，也就是空洞的一些特性，比如是大空洞还是小空洞。
老实说，我一开始也不明白，为什么一定要用三维雷达呢？二维的不行吗？后来我才知道，二维雷达只能得到一个平面的信息，就像给道路拍一张平面照片，而三维雷达相当于给道路做了一个立体的“透视扫描”，能得到更全面准确的空空洞信息。
在实际应用中，比如在城市里，有一些老旧的城区道路，由于地下管道的老化或者地下溶洞的存在可能导致道路下有空洞出现。
通过三维雷达检测，市政部门就能有的放矢地进行修补，避免发生塌陷等危险情况。
不过要注意的是，三维雷达检测也不是万能的，像如果地下有某些特殊的金属结构或者是其他干扰源的时候，会影响检测结果。
如何进行地下空洞的测量与探测
如何进行地下空洞的测量与探测地下空洞的测量与探测一直是地质工程领域的一项重要任务。
地下空洞包括洞穴、地下隧道、地下通道以及地下矿井等，其测量与探测可以为地质工程、矿产资源勘探以及地下城市建设等提供重要的参考数据。
本文将探讨如何进行地下空洞的测量与探测，以及目前常用的一些测量与探测技术。
地下空洞的测量与探测可以通过多种方法来实现。
其中最常见的方法是使用地质雷达技术。
地质雷达是一种通过发射和接收电磁波来获取地下空洞信息的技术。
它可以探测地下空洞的位置、大小以及形状等关键信息。
地质雷达技术非常适用于地下隧道和地下通道等大型地下空洞的探测。
通过对地质雷达采集到的数据进行处理和分析，可以生成详细的地下空洞三维模型，为地质工程提供重要的参考依据。
此外，地下空洞的测量与探测还可以借助全球定位系统（GPS）和激光扫描技术。
GPS可以通过卫星信号测量地下空洞的位置和坐标，从而帮助确定地下空洞的准确位置。
激光扫描技术可以通过扫描地下空洞表面来获取空洞的形状和大小等信息。
这些技术的综合应用可以提供全面的地下空洞探测数据，为地质工程项目的规划和设计提供重要的依据。
除了上述技术外，还有一些先进的地下空洞测量与探测技术值得关注。
例如，地下声波定位技术可以通过测量声波在地下空洞中的传播速度和相位变化来推测空洞的位置和形状。
这种技术在地下城市建设、地下水资源管理以及地下矿井勘探等领域具有重要应用价值。
此外，地震反射和地震折射等地震勘探方法也可以用于地下空洞的探测。
地震波在不同介质中的传播特性以及反射和折射现象可以提供关于地下空洞的信息，从而辅助地下空洞探测工作。
在进行地下空洞测量与探测时，需要注意一些关键问题。
首先，测量设备的选择非常重要。
不同类型的地下空洞可能需要使用不同的测量设备和技术。
因此，在选择设备时要根据具体任务的需求来确定。
其次，数据处理和分析也是一个关键环节。
通过合理的数据处理和分析方法，可以提高地下空洞测量与探测的准确性和精度。
探地雷达技术用于城市道路地下空洞塌陷灾害探测的创新 与实践
探地雷达技术用于城市道路地下空洞塌陷灾害探测的创新与实践摘要：全国城市道路塌陷事故频出对城市居民的生命财产安全构成了巨大的威胁和影响。
因此，有必要发展一种快速、方便、准确、经济的方法来检测和评价城市道路下方土体情况，及时排除城市道路塌陷的隐患危害，保障基础设施的良好运行，更好地为社会提供安全保障服务。
目前，地质雷达探测技术是最合适的技术方法，特别在人口密集的大中型城市，利用探地雷达进行城市道路塌陷灾害的探测和评估的方法已经被频繁使用，但仍然需要不断创新、改进和完善，相信未来地质雷达探测技术将在城市道路安全隐患排查中发挥更大的作用。
关键词：探地雷达；城市道路；地下空洞塌陷；创新1 城市道路地下空洞塌陷问题及影响因素城市道路坍塌的原因是多种多样的，但近年来，随着城市的飞速发展和周边环境的不断扩张，目前城市道路坍塌事故发生频率越来越高，已经具有一定的普遍性。
从理论上讲，城市路面塌陷的原因可以归纳为以下几个方面。
（1）自然地质环境因素。
主要原因是城市道路塌陷引起的自然地质条件，如岩溶塌陷引起的岩石或地下水变化或道路塌陷引起的地质活动;（2)人类的活动所导致的路面坍塌。
例如，人类过度开采地下水会导致路面塌陷；开采后遗留在矿区的采空区容易导致路面塌陷。
(3)和人类的活动有关系。
也就是说，城市道路建设项目的实施，如地铁、地下设施和城市建设项目的实施，导致原有的地下室层被破坏，城市道路表面坍塌。
(4)城市地下各种管道的运行不正常。
例如，城市地下液体输送管道破裂也会导致路面塌陷。
比如，城市地下水管破裂，会造成路基土被水冲刷和腐蚀，久而久之，它又会回流，造成土壤颗粒被自来水冲走，最终导致道路坍塌。
2 探地雷达测试原理通孔穿透雷达(GPR)可以将特定波长的高频电磁波传输到地面，使其通过均匀的地层介质，实现稳定的传播。
高频电磁波不能直接穿过，会产生反射和透射。
通过对软件和硬件的分析，可以对不同的波形进行分析和处理，确定路面结构层的厚度、地下隐藏物的位置和几何尺寸、新的市政道路的质量控制和检测。
三维地质雷达探测技术在城市道路空洞病害普查中的应用研究
doi: 10.3969/j.issn.1007-1903.2023.04.013Vol. 18 No.04 December, 2023第 18 卷 第4期 2023 年 12 月/三维地质雷达探测技术在城市道路空洞病害普查中的应用研究钱鹏1，谈顺佳2，3，王凤刚1，徐锦程1，杨志权1，龚良钢1（1.首钢地质勘查院北京金地通检测技术有限公司，北京 100043；2.东华理工大学地球物理与测控技术学院，江西 南昌 330013；3.北京睿拓立业科技发展有限公司，北京 100070）摘 要：由城市道路地下空洞、路面脱空、土体疏松等病害引起的道路塌陷事故是目前国内许多城市面临的重大安全隐患。
城市道路空洞病害具有隐伏性、突发性，造成的灾难性后果长期以来困扰着城市安全运营。
以国内多地的项目实测及验证成果为基础，对三维地质雷达探测技术方法和工作流程进行了梳理，通过分析三维地质雷达剖面数据中病害体的顶界面反射、多次波反射、边界绕射波等异常特征和三维地质雷达切片数据中病害体周边地下管、井分布特征，总结了三维地质雷达技术在城市道路地下脱空、空洞病害探测中病害体的数据异常特征。
实践研究证明，三维地质雷达探测技术以其作业高效、定位精准、抗干扰能力强、数据丰富全面等优点可有效地探测出道路下方存在的空洞等安全隐患，为城市道路病害的防患和治理提供准确、可靠的依据。
关键词：三维地质雷达；城市道路病害；地下空洞；路面脱空；探测技术Application of 3D ground penetrating radar detection technologyin urban road void disaster surveyQIAN Peng 1, TAN Shunjia 2,3, WANG Fenggang 1, XU Jincheng 1, YANG Zhiquan 1, GONG Lianggang 1（1.Beijing Jinditong Testing Technology Co., Ltd.,Shougang Geological Exploration Institute, Beijing 100144, China ；2.School of Geophysics and Measurement-Control Technology, East China University of Technology, Nanchang 330013, Jiangxi, China ；3.Beijing RTLY S&T Development Co., Ltd.,Beijing 100070, China ）Abstract: Road collapse accidents caused by urban road underground cavities and voids are major safety hazards faced by many cities in China. Because of its hidden, sudden and other characteristics, the disastrous consequences resulted therefrom have long troubled city safety operation. Based on the results of project measurement and verification of many locations in China, we sorted out the method and work flow of 3D ground penetrating radar detection. By analyzing the anomaly characteristics of the top interface reflection, the multiple wave reflection, and the boundary diffraction wave of the diseased body in 3D geological ra-dar profile data, and the distribution of underground pipes and wells around the diseased body in 3D ground penetrating radar slicing data, we summarized the abnormal data characteristics of disease bodies in the detection of urban road underground cavi-收稿日期：2023-03-02；修回日期：2023-05-30第一作者简介：钱鹏（1990- ），男，硕士，工程师，主要从事地球物理方法在工程检测和工程勘查中的应用研究。
雷达测绘技术在地下空洞探测中的实际应用经验
雷达测绘技术在地下空洞探测中的实际应用经验引言：雷达测绘技术作为一项先进的探测技术，在地下空洞探测中起到了重要的作用。
本文将探讨雷达测绘技术的实际应用经验，并分析其在地下空洞探测中的优势与局限。
一、雷达测绘技术的基本原理与工作机制雷达测绘技术是利用电磁波在介质边界的反射和折射来实现地下空洞探测的一种方法。
其基本原理是利用雷达发射器发出一束电磁波，当波束遇到地下空洞时，一部分电磁波会被空洞边界反射回来，再由雷达接收器接收。
通过分析接收到的电磁波信号，可以判断地下空洞的存在、位置和形状。
由于地下空洞与周围土壤或岩石的电磁波特性不同，所以雷达测绘技术可以通过探测电磁波的回波信号来反映地下空洞的情况。
雷达测绘技术的工作原理与地震探测类似，但其所用的电磁波频率较高，可以更精确地探测到地下空洞的信息。
二、雷达测绘技术在地下空洞探测中的优势1. 快速高效：雷达测绘技术可以快速获取地下空洞的信息，省去了传统钻探勘探的时间与资源成本，提高了勘探效率。
2. 非破坏性：雷达测绘技术是一种非破坏性的探测方法，不需要对地表进行大规模开挖或破坏性操作，降低了对环境的影响。
3. 多参数反演：通过分析电磁波回波信号的特点，雷达测绘技术可以反演地下空洞的尺寸、深度、形状等参数，提供详细的勘测结果。
4. 深度探测：相对于传统的探测手段，雷达测绘技术可以实现深度探测，能够探测到几十米甚至上百米深处的地下空洞。
三、雷达测绘技术在地下空洞探测中的实际应用案例1. 市政工程中的应用：雷达测绘技术可以用于城市地下管网、地下隧道等的勘测与监测。
通过雷达测绘技术，可以迅速获取地下空洞的位置和范围，为市政工程的规划和施工提供实时数据支持。
2. 岩溶地区勘探：雷达测绘技术在岩溶地区的勘探中应用广泛。
岩溶地区常常存在着诸如地下溶洞、地下河道等大型地下空洞，利用雷达测绘技术可以有效地探测并评估这些潜在的地质灾害风险。
3. 老建筑维护中的应用：对于一些历史悠久的建筑物或文化遗产，在维护保护过程中，常常需要了解地下空洞的情况。
地下空洞检测方法1
一、地下空洞、地下管线，路面裂缝探查方法：利用探地雷达检测仪器：SIR雷达检测原理：如图1所示探地雷达由发射电路、发射天线、控制面板、接收天线、接受电路、笔记本电脑及光缆等组成。
探地雷达的两块板式天线紧贴目的体表面，发射天线发射的电磁波遇反射层后产生反射回波信号。
由接收天线接收并直接将该信号数字化。
然后由笔记本电脑收集并记录，每一测点视时窗大小仅需几秒或十几秒即可完成采集任务，可以方便地实现连续采集和连续记录，易于图像解释。
探地雷达图像解释的基础是研究电磁波的传播特性，因此主要是通过找寻反射界面来判断得出目的体的几何形状和物理特征介质的电性质差异和物性差异成为衡量探地雷达适用与否的主要标准，介质间的物性差异越大，二者间的界面越易于分辨。
图1仪器技术参数如下：检测过程：根据实际情况采用0.5m至1m不等的观测点距，采用不同的天线中心频率探测道路不同深度的空洞情况。
二、已建建筑沉降监测在本测区内，应设5个以上基准点，相互之间距离不超过60m,以便相互校准，基准点要设置在距建筑物一定距离以外的稳定地方，且有良好的通视条件。
沉降采用闭合线路二等水准测量方法进行，工作基点用作直接测定观测点的起始点或终点，利用DS1水准仪进行沉降点的沉降观测。
观测点的布设：为了能够反映出建筑物的准确沉降情况，应以建筑物的大小、荷重及基础构造等因素来确定观测点的位置，沉降观测点纵、横向对称，且均匀地分布在建筑物的周围及内部。
一般建筑物承重柱、转角处、沉降缝的两侧、纵横墙交接处或每隔10～20m的承重墙上设置观测点。
三、已建建筑倾斜监测方法：经纬仪法仪器：经纬仪原理：在需观测墙面上设上，下两个测点 A 、B ，其高差为H 。
在该墙面垂线方向设立一个稳定的点作为测站。
并选择一个稳定的后视点开始量测时测出A 、B 两点对后视点的夹角OB OA αα, (该值为初始值)及测站至A 、B 两点之间的距离B A d d ,。
图 2为 A 点计算简图。
基于激光雷达的地下空洞探测技术
基于激光雷达的地下空洞探测技术地下空洞是一种在地壳中形成的空腔，它们的存在对于地质工程和城市规划等领域具有重要意义。
然而，由于地下空洞通常位于地表之下，无法直接观测和测量。
因此，科学家们研发了基于激光雷达的地下空洞探测技术，以便更好地了解地下空洞的分布、形态和特征。
一、激光雷达技术简介激光雷达是一种利用激光束与目标物之间相互作用的技术，通过测量激光束的回波时间和相位差来获取目标物的距离和形貌信息。
由于激光具有高方向性和大功率，激光雷达可以远距离探测目标，并且无需接触目标表面。
因此，激光雷达成为地下空洞探测的理想工具。
二、激光雷达在地下空洞探测中的应用1. 地质勘探激光雷达可以通过扫描地表，获取地表特征的三维信息。
通过分析地表的形态和纹理，科学家们可以推断地下是否存在空洞。
激光雷达可以高效地获取大范围的地质数据，并且与传统的地质勘探方法相比，激光雷达具有更高的精度和分辨率。
2. 地下空洞的测量与成像激光雷达可以通过地表对地下物体进行投射激光束，测量激光束的回波时间和强度。
通过计算回波时间和强度的变化，可以确定地下空洞的位置、形状和大小。
此外，激光雷达还能够对地下空洞进行成像，生成具有高分辨率的地下图像。
3. 三维地下空洞模型的构建基于激光雷达获取的地下数据，科学家们可以通过数学建模和计算机图形处理技术，构建出地下空洞的三维模型。
这些模型可以提供直观的地下空洞信息，帮助研究人员更好地理解地下空洞的形态和演化过程。
三、激光雷达技术的优势和挑战1. 优势激光雷达具有高精度和高分辨率的特点，能够获取更准确的地下空洞信息。
与传统的地下勘探方法相比，激光雷达可以大幅提高勘探效率和数据精度。
2. 挑战激光雷达在地下空洞探测中面临一些挑战，如穿透混凝土和其他复杂材料的能力较弱，对地下空洞的探测深度有限等。
此外，激光雷达在复杂地貌和多种天气条件下的应用还需要进一步研究和改进。
四、激光雷达在地下空洞探测中的未来展望随着激光雷达技术的不断发展和改进，越来越多的应用领域将受益于其在地下空洞探测中的应用。
如何正确利用雷达测绘技术进行城市地下空洞探测和检测
如何正确利用雷达测绘技术进行城市地下空洞探测和检测雷达测绘技术在城市地下空洞探测和检测方面具有重要的应用价值。
随着城市化进程的加速和城市地下空间利用的日益深入，对地下空洞进行准确探测和检测变得越来越重要。
本文将探讨如何正确利用雷达测绘技术进行城市地下空洞探测和检测。
首先，了解雷达测绘技术的基本原理是理解城市地下空洞探测和检测的关键。
雷达测绘技术利用电磁波在地下与物体相互作用的原理，通过测量反射回来的电磁波信号，可以确定地下物体的存在、位置和形态。
在城市地下空洞探测和检测中，我们使用地震雷达和地球物理雷达两种类型的雷达。
地震雷达主要通过发送自然地震波或人工震源产生的地震波来进行探测。
地震波在地下传播时会发生折射、反射和散射，这些特性可以反映地下空洞的存在和形态。
地震雷达在城市地下空洞探测中具有高分辨率和深度探测能力，能够准确地定位和识别地下空洞。
地球物理雷达则是利用电磁波在地下与物体相互作用的原理进行测绘。
它主要通过发送电磁波并测量接收到的反射信号来探测地下空洞。
地球物理雷达适用于探测地下空洞的深度较浅的情况。
它的探测原理类似于医学影像学中的CT扫描，可以提供地下空洞的形态和内部结构信息。
其次，正确选择雷达设备和参数对城市地下空洞探测和检测至关重要。
不同类型的雷达设备和参数适用于不同的地下环境和探测需求。
在选择雷达设备时，要考虑地下空洞的深度、尺寸和材料特性等因素。
对于较深和较大的地下空洞，地震雷达是首选，可以提供较高的分辨率和探测深度。
而对于较浅和较小的地下空洞，地球物理雷达可以更好地满足需求。
在选择雷达参数时，要根据地下环境的特点和探测目标的需求来确定。
主要包括雷达频率、天线类型、扫描模式等参数。
较高的雷达频率可以提供更高的分辨率，但探测深度相对较浅；而较低的雷达频率可以提供较大的探测深度，但分辨率相对较低。
天线类型和扫描模式的选择也会对探测结果产生影响，要根据实际情况进行选择。
最后，数据处理和解译是利用雷达测绘技术进行城市地下空洞探测和检测的关键环节。
RDscan道路空洞探测技术简介
RDscan道路空洞探测技术简介一用途与特点（1）主要用途RDscan主要用于城市道路、地铁、场地的工程地质勘查、工程病害诊断和工程治理效果评价等领域。
用于道路结构、地质结构、道路脱空、路面坍塌、地铁次生病害以及隐避工程等地质与工程对象的精细勘查。
（2）技术背景随着城市的发展，道路、地铁以及地下结构等工程建设迅猛发展，道路塌陷等次生灾害频繁发生。
工程地质勘查、工程灾害诊断等服务需求益日激增，需要探测的深度由3m增加到30m。
地震与电法勘探不但分辨率低，而且难以适应城市道路与交通的严酷环境。
地质雷达的分辨率虽然很高，但是探测深度太浅，难以解决实际的工程需要。
目前，城市内30m深度的探测对工程物探领域还是一个空白。
RDscan技术正是为填补这一空白而开发的，它具有如下独到的特点。
（3）RDscan主要技术特点：1 分辨率高，探测深度大：垂直分辨率达15cm，相当于400M雷达；探测深度30m，相当于雷达探测深度的10倍；2 抗干扰性强，不需中断交通；3 拖缆接收，不破损路面，检测速度快；4 实时成像，现场扫描成像，即时发现地质问题；二设备组成与技术指标（1）设备组成RDscan为软硬一体化智能设备，能够像做雷达扫描一样做地震探测。
主要设备包括主机、拖缆、电磁脉冲震源三部分。
图1 RDscan 主机 图2 RDscan 接收拖缆图3 RDscan 工作方式（2）主要技术指标 通道：16、32 可选；采样动态： 24Bit ， 采样频率：156kHz ； 电缆频带：20Hz —20kHz ， 检波器间距：25cm ，50cm ； 内置电池：8小时， 触发方式：有线、无线（可选）；电磁震源瞬时功率：900kw 激震出力：10 KN （探测深度100m ）三 技术性能优势在工程物探领域，地质雷达的分辨率是最高的，反射地震的探勘深度是最大的。
对于城市的探测目标，RDscan比地震和地质雷达更具优势。
分辨率比地震高一个数量级，探测深度比地质雷达高一个数量级。
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城市道路地下空洞探测的地质雷达技术摘要：城市道路下空洞探测的技术要求除了速度快、分辨率高之外，还要求仪器抗干扰能力强、机动灵活。
本文从地质雷达工作原理、技术特点、参数设置和处理解释等方面着手，对地质雷达技术在城市道路地下空洞探测方面进行了归纳与总结。
关键词：地质雷达、空洞、城市道路
中图分类号：u41 文献标识码：a 文章编号：
随着城市地下空间的不断开发利用，特别是大规模的地铁建设施工，因为复杂的地质条件和多变的施工环境，不时有地面下陷和沉降过大的报道。
在繁忙的城市道路上快速、准确的对存在的较大空洞提前预警并准确定位，地质雷达成为最主要的探测技术之一。
1、地质雷达工作原理
地质雷达是一种宽频带高频电磁波信号探测介质分布的无损探测仪器。
它通过天线发射和接收电磁波反射信号，在测线上不断移动天线来获得相关的剖面图像。
地质雷达天线的发射端向地下发射高频电磁波，电磁波信号在地下传播时遇到不同介质的界面时就会发生反射，反射的电磁波被与发射端同步移动的天线接收端接收后，通过雷达主机精确记录反射回的电磁波的波形特征，再通过相关的技术处理，得到雷达剖面图，通过对剖面图波形特征的分析，判断测线位置下是否存在空洞或异常。
介质的介电常数差异越大，反射的电磁波能量也越大。
由于空
洞内填充的介质与周边的介质存在明显的电性质差异，电磁波会在空洞的界面处发生反射，反射的电磁波由地面的接收天线接收，根据电磁波发射与反射波返回的时间差和介质中电磁波的传播速度来确定空洞距测量表面的距离，达到检出地下空洞位置的目的。
电磁波传播时间与空洞深度的关系如下：
其中：z：目标体深度，单位米；v：电磁波在介质中的传播速度，单位米/秒；c：电磁波在真空中的传播速度；：介质的相对介电常数，无单位；t：地质雷达记录的电磁波传播时间。
通过这个公式，可以将雷达接收到的双程走时转换为反射目标体的深度。
地质雷达的工作原理见图1。
地质雷达主要利用宽高频时域电磁脉冲波的反射探测目标体。
地质雷达根据测得的电磁波传播时间，自动求出反射物的深度z 和范围。
图1 地质雷达的工作原理示意图
２、地质雷达探测方法的优点
地质雷达具备设备轻便、探测速度快、信号屏蔽效果好、分辨率高、对检测对象无破坏等优点。
地质雷达系统通常由雷达主机、天线和连接光纤或电缆组成，能够在复杂的城市交通路面上快速拖动，采集数据速度快，无需特别准备，能够在短时间内迅速采集到大量的地下信息；地质雷达在进行城市道路地下空洞探测时，使用的天线频率较高，因此可以得到高分辨率的探测结果；地质雷达系
统对探测对象本身不产生破坏，达到完全的无损检测，达到保护探测对象的目的。
3、天线的选择和参数设置
根据检测工作分辨率的需要，通常选用两种频率的天线对测区进行探测，例如100mhz和500mhz屏蔽天线。
雷达检测参数设置通常遵循如下原则：
①采样频率（sampling frequency）：数值设置为大约天线频率的10倍，。
采样频率与波形长度有关，采样频率越高，对应的时窗越小。
②采样数（number of samples）：采样数设置较高，将会增大整个的时窗长度，降低采集速度并增大数据文件。
③时窗（time window）：受采样频率和采样数的控制。
时窗=采样数/采样频率。
④触发间隔（trig interval）：数值大小会影响目标体在雷达图上的成像比例。
经过试验对比，100mhz和500mhz屏蔽天线触发间隔分别为0.05m和0.02m时，图像效果较好。
⑤叠加次数：自动叠加（auto stacking），雷达系统自动执行尽可能多的叠加次数。
⑥触发方式：距离触发，连续采集数据。
4、资料处理
地质雷达在数据采集过程中，会受到其他电磁信号、仪器噪音
和复杂地下构造等因素的影响，仪器记录的信息除有用信号外，还会产生许多干扰信号，这些干扰信号降低了信号的信噪比，掩盖了真实异常并且经常产生假异常，使检测结果不准确，因此在利用雷达资料进行检测结果解释之前，还需要进行数字处理来压制干扰波，提高信号的信噪比。
地质雷达资料处理的主要任务是依据地质雷达探测的基本原理，利用电磁波在介质中的传播规律和数字信号处理的方法，在计算机上对采集的雷达数据进行有效的滤波处理，使得到的记录中突出显示与地下信息的位置、形态、结构和大小等有效信息，为后期的解释服务。
通常需要采用的处理步骤有：
①dc removal：通常每道波形的振幅都存在一个常量的偏移，我们称之为直流偏移。
这步处理将在数据中去除dc部分，每道波形都将被单独的计算，作用范围通常取时窗长度下部的三分之一，时窗开的越大，这个滤波作用效果越明显。
②subtract mean trace：这步处理通过减去一个所有道波形的平均值来在雷达图像上消除水平或近似水平的特征。
这步处理的作用是通过减去一个一定道数或全部道数振幅的平均值在雷达图像上消除水平或近似水平的特征。
处理后可以明显看出图像顶部的地面反射或直达波影响明显削弱。
如果图像处理的目的是突出分层效果，这个步骤可以省略不用。
③automatic gain control(agc)：自动增益控制能够调整每道波形的增益，主要通过调整时间窗口内的平均振幅来实现。
agc滤
波器主要目的通过对时窗信号的放大来突出深部的有用信息。
放大系数的选择非常重要，放大倍数小了，达不到突出深部有效信号的作用，但放大倍数如果过大，则会起到相反的作用。
④band pass：带通滤波主要是在数据中去除不想要的频率，在低取舍点和高取舍点区间之外的频率成份都将被削弱。
地质雷达仪器的频带宽度非常大，在数据处理中，可以根据想要的效果，使用带通滤波器在数据中去除不想要的频率，保留需要的频率。
处理过后，图像上的“毛刺”消失，看起来更加直观。
⑤running average：这步处理通过对激活采样窗口内全部采样的平均值来替换每个采样值，这使雷达图像看起来更加平滑。
该步处理是通过对一定范围内的像素点取平均值来替换该范围内的每
个采样值，这使雷达图像看起来更加平滑。
取点范围可以是3×3、5×5、7×7、9×9或11×11，选取的范围越大，图像处理后就越平滑。
5、资料解释和实例
通过对地质雷达数据进行有效处理后，可以得到高信噪比的资料，但是要得到准确的检测结果，还需要结合地质资料和现场记录，尽量剔除假异常，得到真正的地下结构信息，使雷达检测信息和地下真实情况相对应，获取真正的异常信息，并对该异常信息作合理解释。
城市道路下空洞的形成通常是因为各种因素的原因造成土层局
部下沉，土层之间形成空洞或者脱空，空洞范围一般较大，空洞区填充物一般为空气、水或其他混合填充物，厚度一般为数厘米到数十厘米。
因为空洞区填充介质与周围介质的介电常数差异较大，所以雷达剖面上的空洞波形特征反映明显，一般表现为同相轴不连续，上部界面反射信号强，三振相明显，在其下部仍有反射界面信号，两组信号时程差较大。
5.1 应用实例1
图2是在北京城区某处探测得到的地质雷达剖面图，雷达主机采用瑞典mala公司cuii型号主机，天线采用100mhz屏蔽天线。
从图上可以看出，红的方框区域内同相轴不连续、反射能量强，三振相明显，下部有反射界面信号，基本符合空洞波形特征。
后来对此区域进行了注浆加强处理。
图2 地质雷达剖面图
5.2应用实例2
图3是在北京大兴某处探测得到了地质雷达剖面图，雷达主机采用瑞典mala公司x3m型号主机，天线采用100mhz屏蔽天线。
因探测区域地质情况良好，雷达探测深度也较大。
在图上蓝色椭圆框内，可以明显看出同相轴不连续，上部界面反射信号强，三振相明显，在其下部仍有反射界面信号，两组信号时程差较大，符合空洞的波形特征。
图3 地质雷达剖面图
6、结束语
地质雷达虽然具有探测速度快、分辨率高、抗干扰能力强等优点，但作为一种物探方法，它还是具有物探检测方法的明显特点---多解性，因此，对地质雷达探测出来的重点区域，还应采用其他方法进行确认和复测。
参考文献：
1 李大心编著.探地雷达方法与应用.北京：地质出版社
2 曾昭发、刘四新、王者江等.探地雷达方法原理及应用.北京：科学出版社。