探地雷达在地下管线探测中的应用与思考

远程教育学院本科生毕业论文（设计）题目探地雷达在地下管线探测中的应用与思考姓名与学号刘洋712003322012年级与专业2012秋土木工程管理学习中心宁波学习中心指导教师蔡其茅浙江大学远程教育学院本科生毕业论文（设计）诚信承诺书1.本人郑重地承诺所呈交的毕业论文（设计），是在指导教师的指导下严格按照学校和学院有关规定完成的。2.本人在毕业论文（设计）中引用他人的观点和参考资料均加以注释和说明。3.本人承诺在毕业论文（设计）选题和研究内容过程中没有抄袭他人研究成果和伪造相关数据等行为。4.在毕业论文（设计）中对侵犯任何方面知识产权的行为，由本人承担相应的法律责任。毕业论文（设计）作者：刘洋2014年11月3日论文版权使用授权书本论文作者完全了解浙江大学远程教育学院有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江大学远程教育学院可以将论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文。毕业论文（设计）作者签名：刘洋2104年11月3日浙江大学远程教育学院本科毕业论文（设计）摘要I摘要本文从当前国内地下管线探测仪器的情况，详细了论述了城市复杂地质条件下地质雷达探测地下管线的工作方法和原理、常见介质的电磁学特征，地下管线的探地雷达异常特征；其次简述了意大利IDS公司RIS—K2探地雷达探测方法和图像分析处理，并且对探地雷达在不同土层（沙坑、水泥路和杂填土）中的管线扫描图和选择何种天线做了分析。并通过探测实例详细介绍了城市地下管线探测中常见干扰情况下地下管线地质雷达异常的解释方法，如何根据探地雷达扫描图像来确定不同管线的材质和大小。再对近间距平行管线、金属和非金属(给水砼、给水PVC、陶瓷管等)管线雷达探测的各种典型图像进行了说明。最后对探地雷达优缺点做了一个总结。关键词探地雷达；地下管线；雷达扫描图像；图像分析处理浙江大学远程教育学院本科毕业论文（设计）目录I目录摘要...........................................................................................................I引言...........................................................................................................1课题背景................................................................................................................1第1章探地雷达国内外研究现状.........................................................21.1国内应用发展现状.........................................................................................21.2国外应用发展现状.........................................................................................2第2章探地雷达工作理论.....................................................................42.1结构组成.........................................................................................................42.2方法原理.........................................................................................................42.3解释原理........................................................................................................8第3章意大利IDS公司RIS-K2S雷达..............................................103.1现场工作图...................................................................................................103.2扫描处理图像................................................................................................11第4章探地雷达在管线探测中的实例...............................................124.1沙坑中不同材质管线的探测.......................................................................124.2水泥路面下不同材质管线的探测...............................................................124.3对陶瓷污水管线的探测...............................................................................134.4对电缆管线的探测.......................................................................................14第5章探地雷达分辩地下管线和材质...............................................155.1近距离管线的分辩.......................................................................................155.2给水管线的分辩...........................................................................................155.3非金属给水管的管径识别...........................................................................16第6章探地雷达技术的优点与不足...................................................186.1探地雷达技术的优点...................................................................................186.2探地雷达技术的不足之处...........................................................................18浙江大学远程教育学院本科毕业论文（设计）目录II第7章结论与展望...............................................................................19参考文献.................................................................................................20浙江大学远程教育学院本科毕业论文（设计）引言1引言课题背景近年来，随着城市现代化的发展，地下电缆、给水等管道的密集度越来越大。它们的安全直接关系到经济建设、市民生活，同时，也影响到施工人员的人身安全。因此，地下工程中如何在施工时，避免破坏这些地下管线就变得越来越重要。覆土前对管线的测量是十分必要的，但实际上很多管线都是覆土竣工后才进行竣工验收测量的。在许多大城市出现施工时挖断通信、电力电缆导致通讯中断、区域性停电、停产事故，这些事故给该地区经济和人们的生产生活带来了巨大的损失。因此我们引进探地雷达技术对管线进行探测，是对目前管线探测技术的一个补充。探地雷达作为一种高分辨探测技术，能够探明施工区地下管线、线路的敷设情况，确保施工安全，减少由不明地下管线的分布而造成的损失，近年来得到了一定的应用。浙江大学远程教育学院本科毕业论文（设计）第1章2第1章探地雷达国内外研究现状1.1国内应用发展现状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。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。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。1.2国外应用发展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）的浙江大学远程教育学院本科毕业论文（设计）第1章3PulseEKKO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。浙江大学远程教育学院本科毕业论文（设计）第1章4第2章探地雷达工作理论2.1结构组成探地雷达主要由控制器、发射与接收天线组成。控制器是雷达的核心部分,它是