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探地雷达法在道路病害检测中的干扰源特征分析
发布时间:2023-12-15 作者:


探地雷达方法具有高精度、连续无损、实时成像和结果直观等优点,在城市道路塌陷隐患探测中广泛应用。但是,由于探地雷达法使用超宽带电磁信号进行发射和接收,导还会有许多其他干扰,这些干扰会降低信噪比,掩盖真实异常信号并且产生假异常。

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探地雷达法在道路病害检测过程中,干扰因素按照空间位置关系,分为空中干扰源地下干扰源。空中干扰源包括过街天桥、高架桥,架空输电线,连续路灯杆等,地下干扰源包括各类检查井、地下管线、地下井室等


空中干扰源典型图像



由于探地雷达波在空气中比在道路地下介质中的传播速度更快,相邻两道雷达波在空气中的双程走时间相差更短,因此当检测路段范围内存在人行天桥、高架桥时,雷达图像会出现明显异常。高架桥绕射波双曲线的曲率较小,两翼平缓,如图1所示。


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1 高架桥干扰典型图谱

当探地雷达测线垂直通过高空输电线,雷达天线的极化方向与输电线方向平行,输电线引起的雷达图像干扰呈双曲线型,其雷达图像双曲线顶点正对输电线的下方,如图2所示。


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2 与测线垂直的架空电线干扰典型图谱

马路两侧灯杆在雷达图像上形成的干扰主要是雷达天线与灯杆所产生的电磁场之间相互干涉所形成的,在图像上显示为连续、规律的双曲线,如图3所示。


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3 道路两侧连续路灯杆干扰典型图谱


地下干扰源典型图像



城市道路各类检查井的井盖通常为金属材质,探地雷达天线经过时,由于电磁波在金属表面的趋肤效应导致无法穿透金属井盖,反射波会在金属井盖和天线间产生多次反射,在雷达剖面图像上表现为从地表开始的多个强能量的雷达反射图像。


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4 路表及掩埋井盖干扰典型图谱

道路地下介质的电导率明显大于空气的电导率,电磁波在地下有耗介质中传播时不仅存在波前扩散,还存在吸收衰减,故电磁波能量衰减很快,致使地下管线绕射波双曲线的两翼陡而短,双曲线拱顶位置对应管道中心位置,管道直径越大,反射弧双曲线的曲率半径越大。


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5 地下管道干扰典型图谱

城市道路地下井室主要是指与供电、给水、排水、通讯管线等管道工程相关的检查井室,一般为水泥混凝土结构。通常情况下水泥混凝土介电常数大于路面沥青层(或上覆土层),因此在雷达图像上具有明显的顶面反射特征,且反射波相位与入射波相位相反。


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图6 地下检查井井室干扰典型图谱


总结:在对城市道路塌陷隐患的检测过程中,空中及地下各种干扰源的影响,容易在数据分析时造成误判,但通过结合现场数据采集时出现异常图像附近的环境情况的记录,以及对干扰源在雷达图像上典型特征的识别,可以快速剔除由干扰形成的雷达异常,提高数据分析的准确率和处理效率。



中科云图科技有限公司
2023年12月15日 | 北京

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