探地雷達技術的工作方法及其在地下管道中的應用
1 前言
在近年以來，我國城市建設明顯加快，使得地下管道路線變得日益複雜。要想更好地對地下管道進行探測，這就必須要使用高解析度的探測技術，才能適應當前複雜的地下管道探測情況。而具有高解析度的探地雷達技術能夠勝任這一挑戰，能夠更好地對深淺地質問題進行深入探測。與此同時，我國 GPR技術在地下管道探測中已經開始正式運用，並開展大量的研究和實際應用，並取得一系列的成果。
2 探地雷達技術的工作方法分析
2.1 探地雷達技術運用的工作原理分析
從上文中就提到，探地雷達技術是一種高頻電磁技術，能夠利用發射這種電磁波來接受相應的訊號，而且，可以利用另外一個天線來接收來自地下各種不同介質所發射出來的發射波段，在這一過程中，電磁波的傳播路徑、電磁場強度和發射波能夠將介質的性質傳輸到相應的裝置中，為此，我們可以根據接收波的時間和波段形狀以及資料來判斷介質的各種資訊，這樣就能夠進一步判斷相應的介質結構。
另外一方面，探地雷達技術方面的地質解釋可以是在資料進行處理後得到相應的影象，技術人員可以根據反射波形成的資訊，透過同相軸的追蹤，進一步確定反射波組各方面的地質含義。同時，由於地層有著非常複雜的地下管道，所以，我們可以知道，地層與管道的介面兩側電性差異有著非常大的差別，容易產生相應的反射波，這樣就能夠在繞射波在時間剖面上形成相應的雙曲線，這樣就能夠讓技術人員透過時間剖面特徵影象上確定管道的具體位置。
2.2 電磁波速的運用
在雷達探測過程中，地下管道的深度和位置可以透過科學計算得出，在時間軸上可以在影象上進行讀取，這樣就能夠準確地判斷出電磁波在介質中的傳播速度，通常情況下，在雷達使用之前，可以讓技術人員根據探地雷達的工作環境來進行判斷，經驗估計電磁波速，這樣就能夠使用雷達採集軟體來顯示影象，但是，由於這個數值是否科學，這對影象的處理和解析有著非常深遠的影響。
同時，在電磁波的傳播過程中，由於地下管道絕大部分都不是絕緣體，而是一種有損耗的介質，這樣，在進行探測過程中，介質在傳播過程中會發生能量減少，而這種能量的減少一般都是由兩種因素引起的，一種是由感應場所產生的傳導失敗。
另外一種就是輻射場產生的界電損失，同時，這種能量的損失大小和電磁波中心頻率引數有著密切的關係，一般情況下，就是天線中心的頻率越高，介質的導電率也就越高，能量減少速度也就越快。
2.3 探地雷達的正演規律分析
從更為廣泛的意義上看，探地雷達資料的解釋主要是以資料處理和影象解釋兩個部分所組成，這是由於地下介質相當於複雜的濾波器，而對於地下管道的介質上的吸收和其他不同的均勻性，使得脈衝電磁波達到接收天線時，其波段的振幅也就逐漸減少，波形會產生較大的起伏，為此，我們就必須要對接收訊號進行適當的處理，這樣就能夠有效地改善資料資料。而探地雷達的正演規律能夠幫助我們更好識別影象的異常情況，從而為影象的解釋提供理性依據。通常情況下，反射波的規律大致分為以下幾個方面；第一，地下管道的反射曲線在幾何形態上逐漸呈現出雙曲線。第二，在電磁波介質的傳播速度越快，其拋物線的曲率也就越小。第三，隨著探測深度的增加，拋物線的曲率也就會在很大程度上進一步減少。第四，在傳播速度和探測深度以及目標體材質同等的情況下，拋物線的.頂部會隨著目標尺寸的增大而變得更寬，所以，在對 GPR 影象解釋時，一定要充分重視。第五，一定要將拋物線的頂點對準地下管道中心位置。第六，由於受到電磁波傳播規律和記錄方式等方面的影響，我們就必須要加強對地下管線 GPR 影象的檢測，同時，充分利用反射波的相位來識別地下管線的位置和深度。第七，在地下管線中，一般都是存在回填或者是不密實的介質，所以，GPR 的影象就會顯得非常雜亂無章，目標體的反射波往往就會顯得非常薄弱，定位和定深不能進一步明確。針對地下附近管線探測出現不清晰的情況，我們就必須要將金屬管線儀附近的管線進行清除，之後就能夠進行資料的分析，才能準確地做出相應的判斷。
3 探地雷達技術在地下管道中的應用
3.1 探測自來水管道方法的運用
在城市化的程序中，地下管線很多都是以自來水管道為主，為此，本文筆者就以自來水管道的探測來開展相應的研究，希望能夠促進探地雷達技術在此方面的運用。
在廣州市的給水混凝土管道中，為了能夠更好地計算該給排水混凝土管的管頂埋深，我們就可以在附近一條埋深的排水混凝土管為 800mm 上進行相應的測定，並且經過相應的計算得知波速為 V=0.081m/ns,之後我們就可以得知管道直徑為1200mm,同時，還可以進一步透過影象分法來進行分辨，並且，從公式中，我們可以知道，在給排水管線中，可以利用電場強度分量的振幅值來進行計算，在介質傳播過程中，可以充分利用衰減係數 α 和傳播距離之間作為冪進行衰減，並且，基於 GPR 還是具有一定的增益調節視窗，能夠進一步消除電磁波電場分量的衰減。
3.2 自來水管與地下燃氣管的探測
為了能夠更好地運用探地雷達探測廣州市某路段的 PE 燃氣管線和自來水管線，我們就可以發現在 GPR 影象中會呈現出兩個較為明顯的拋物線特徵。
為了能夠更好地區別自來水管線和地下燃氣管，我們就可以充分利用國外 PL-960 管線探測儀進行相應的探測，從中我們可以發現，右邊異常的電磁感應法沒有相應的顯示，我們就可以為其繼續追蹤，如果出現異常情況，這就是自來水管線，而另外一邊就是 PE 燃氣管線，就能夠充分達到相應的異常識別和區分目標。
4 結語
現階段，為了能夠更好地促進探地雷達技術在地下管線的運用，我們就必須要對探地雷達技術工作原理進行深入探討，同時對相應的探測方法進行運用，才能更為靈活地運用探地雷達技術，使得更好地運用在地下管道探測中去。
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