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试论地质雷达技术在城市地下管线探测中的应用
作者：张小东
来源：《科技信息·下旬刊》2017年第03期
摘要：地下管线是城市规划建设中的重要基础设施，由于其所处位置普遍存在于地下环境中，因此需要专业的探测技术进行现场勘查。本文结合具体工程实例，重点阐述了地质雷达技术在城市地下管线探测中的应用，从其工作原理、工作流程入手，详细介绍了不同材质管线的地质雷达探测实例，以期为有关方面提供参考借鉴。 关键词：地质雷达技术；城市地下管线；探测；系统 前言
随着城市建设进程的不断发展，地下管线系统也得到了更具规模的建设，其作为城市基础设施的重要组成部分，在人们的日常生活工作中提供着重要的作用。而为保证城市管线数据能够同步于当下城市发展的要求，需要对地下管线进行全面详细地勘查，完善地下管线信息管理系统。基于此，采用地质雷达技术进行城市管线的探测勘查，可以快速获得相关探测区域管线的详细信息，尤其对管线探测仪无法探测的非金属管线的探测，效果很明显，对于城市综合管息管理系统的信息采集有着极大的应用效果，现对此进行相关探讨分析。 1 勘查内容
成图内容采用实地调查与探测数据、测量数据为基础，并参考甲方提供资料或现场指定的相关数据，其管线点调查至小区、单位接口处。
（1）勘察地下管线的所属单位、管线材质、埋深及埋设方式、设施走向、平面图及所在位置。
（2）测量管线点的平面坐标及高程。
（3）编绘综合管线图、专业管线图，并编制管线点成果表。 （4）测区的地质结构、钻孔等勘察资料。 2 工作原理
探地雷达是利用高频电磁波（1MHz～1GHz），以脉冲的形式通过发射天线被定向地送入地下，电磁波在地下介质中传播时，当遇到存在电性差异的地层或目标体时，电磁波发生反射
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和折射，反射回地面的电磁波被接收天线所接收并被雷达系统采集和显示。采集到的电磁波经数据处理后，根据电磁波波形、振幅强度和时间的变化特征，推断地下介质的空间位置、结构、形态和埋藏深度，从而达到对地下地层或目标体探测的目的。 3 工作流程
根据管线电条件的差别，选取不同的发射频率及探测方法。遵循从已知到未知；从简单到复杂；先主管后次管（支管）原则。方法有效、快捷、轻便，复杂条件下宜采用多种探查方法。查明各种地下管线状况以及在地面上的投影深度和位置，并且在地面上设置探测点标志。 3.1 测网布置
在探测30平方千米的区域内，整体布设坐标控制测网，以便确定记录剖面的平面位置。 当目标体体积有限，要采用小比例尺、大网格先概查，明确目标体的范围，然后用大比例尺、小网格进行详查。保证覆盖探测区域，又不造成浪费。
探测网的布设与目标体的走向息息相关，当管线的走向已经知道，则测线应垂直于管线的长轴；如果其走向未知，则采用方格网。本区内多数管线方向已知，测线垂直管线长轴布设，仅在道路交叉口处布设了方格网。 3.2 测量参数的选择
根据需要探测目标的深度，目标体的特征与周边的环境，选择合适的测量参数。该地选择的参数具体为：
地面屏蔽天线间距1.8米，主频400MHz，脉宽2.5ns，分辨率5ps，时窗128ns，采样率8192/秒。
4 地质雷达管线探测
下面是使用SIR3000雷达系统对各种管线的探测实例。 4.1 金属管线探测
在该工程大街路边缘处探测金属自来水管，探测方向垂直于马路。雷达图为实测得到的，图中自来水管的位置用红色方框表示，金属管线顶部的埋深大约为1.1米。现场工作人员开挖验证，探测结果和实际情况完全一致。 4.2 PVC管线探测
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图1PVC煤气管道的雷达图为该工程另一大街实测得到。其中，左部的一条污水管管线用红色圆圈标记出，中部一条自来水管管线用红色圆圈标记出，右部的PVC材料的煤气管也用红色圆圈标记出，由于PVC管内是气体，虽然抛物线波形的两叶较短，反射还是较强烈，黑白相间的抛物线波形比较明显。 4.3 水泥管线探测
水泥管探测得到的雷达图如图2，该水泥管位于该工程某路路边，图中的红色方框表示该水泥管管线的位置，水泥管的外径为600mm，管顶的深度为3.2米。 4.4 电缆探测
在某路使用200MHz天线雷达探测仪探测电缆。图3的雷达图为实际探测得到的，图中金属管及电缆的影像特征均非常明显，探测获得的效果良好。 4.5 铸铁管线探测
在某街人行道上使用200MHz天线进行探测，为的是探测出在一根材质为铸铁的自来水管线的位置。图4的雷达图为实际探测得到的，图中红色方框标记代表铸铁管管线的实际位置，可以看出铸铁管管线的影像相当明显，深度在1.5米左右。 4.6 地下复杂管线探测
在道路交叉口处管线犬牙交错，且管线与管线之间距离很近，极其难以探测。管线走向与扫描方向垂直，扫描的间隔设为1.8米。图5为实测得到的管线雷达图：
综合分析图5，由雷达图上估计出的管线直径、以及每条管线的埋深、并结合作业员现场勘查的实际情况，可以确定各管线的种类，从右至左分别是：两条热力管线，一条污水管线，两条电缆管线，一条自来水管线，一条电缆及一条煤气管线；从下到上下分别是：热力管线，电力管线，雨水管线，自来水管线，电力和污水管管线。 5 管线图的内业编辑
地下管线图的编绘必须采用外业测量采集的数据，以数字化机助成图。数据处理所采用的软件，主要功能有：
（1）形成图形之前，解析坐标文件要先按图幅进行标准编号、分幅。 （2）利用分幅之后的解析坐标文件，可以再逐幅形成图形。 （3）自动接边（按图幅与图幅），并自动处理矛盾。
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（4）图形修改、注记、编辑等清晰明确。
（5）图面取舍较为合理，除按需要标注外、还能根据实际位置（管线附属设施）进行标注。
（6）软件的扩展性能比较好。
配备雷达RADAN数据后处理软件，具有数据处理、物体识别、管线制作、定制开发等许多模块。
6 地下管线信息管理系统的建立
地下管线信息管理系统必须具备以下功能：输入、输出、检索、编辑、分析。信息管理系统内的数据库满足下列要求：地下管线数据库建立时，必须核对外业提供的管线与管线点（即探测成果），为了防止编码重复，保证每一目标体具有唯一的标识代码，必须对目标体重新进行统一编码，每幅图的管线点号均按照管线分类中的大类进行编号，且都从1开始编（如给水，用J1、J2…表示），同时建立作业单位在实测时的原有管线及管线点的编号对应关系，便于核对。对录入信息系统的管线成果数据随机选取样品，并对样品利用绘图仪输出以便进行检查验收，确保数据真实准确后方可录入数据库。 7 结语
总之，随着城市化水平的不断提高，对于城市管网探测工作的要求也越来越高，为顺应这一发展趋势，需要对其探测技术进行不断改革提高，充分利用先进的工程装备和技术手段，在实践中总结经验，不断提高地下管网探测工作的工作质量，为城市管线数据库管理系统提供准确的数据材料，进一步为城市建设发展提供助力。 参考文献：
[1]王文涛.地质雷达技术在地下管线探测中的应用[J].市政技术.2015（01）. [2]杨虎.地质雷达在非金属地下管线探测中的应用[J].科技资讯.2013（24）.
