地质雷达在赣州市古代地下暗渠探测中的应用研究

摘要

地质雷达又称为探地雷达或地面透射雷达（Ground Penetrating Radar），是一种快速、无损、高效、探测结果明显直观的地球物理探测设备，本文论述了地质雷达在国内外的研究状况和应用领域，阐述了地质雷达的理论基础、探测原理、地质雷达的系统组成、地质雷达探测时电磁波的传播和穿透以及接收的相关系数、各种介质的介电性质及其对电磁波传播和穿透的影响、应用地质雷达探测时的各种参数的设置和作用，介绍了信号增益、滤波处理和偏移处理对提高地质雷达解译图像目标信号的方法，以及抑制干扰噪声信噪比的处理技术。　　在了解福寿沟在赣州市内的大致的分布情况、结构形式、修筑材料以及福寿沟的大致埋深和几何尺寸的基础上，将地质雷达探测方法应用于地下暗渠的考古领域中，结合赣州市福寿沟的相关历史资料和来源于各方的信息，首先对前期已探明的位于均井巷的福寿沟进行了仪器测试探测工作，由测试探测的效果证明了地质雷达应用于赣州市福寿沟的探测是可行的。依据均井巷的福寿沟探测地质雷达成像特征，在赣州市福寿沟其他路段的后期探测地质雷达图像中，较好第排除了其他地下管道在地质雷达图像中的成像，避免引起误判，减少后期验证时的工作量。同时根据福寿沟在地质雷达图像中的影像的特征，通过地质雷达图像查证了具有相似成像特征的地下暗渠。　　应用地质雷达对赣州市章贡区的厚德路、大公路以及八境路段的福寿沟进行探测，根据道路周边情况及地下介质等探测条件和影响因素对探测得到的图像进行了信号增益、带通滤波以及偏移处理，对于疑似福寿沟的地下暗渠经探测后仍不明走向的情况，采取了补测的手段，以进一步推测其具体走向。　　以200MHz的中心频率天线探测的结果对100MHz中心频率天线探测的结果进行二次探测，分析两次探测的误差，验证其探测结果是否可靠和是否满足地质雷达的探测精度和分辨率要求。在完成探测数据采集和结果分析后，实地查证了地质雷达图像中出现的疑似福寿沟的地下暗渠测线附近的检查井，对地质雷达探测的结果进行实物验证。结果表明：测线的地质雷达图像中疑似福寿沟的地下暗渠确为赣州市古代地下排水暗渠-福寿沟，以此推断当其余测线的地质雷达具有诊断图像特征时，可推测为福寿沟的成像。　　根据厚德路、大公路以及八境路段探测区域的探测结果，对福寿沟的分布走向的判断、考古研究、发掘保护以及对其的管理维护提供了重要的参考资料。

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1. 绪 论

1.1研究的背景与意义

1.2 国内外研究状况

1.3 研究内容与技术路线

1.3.1 研究内容

1.3.2 技术路线

2.1 地质雷达的理论基础

2.1.1 Maxwell方程组

2.1.2 电磁场波动方程

2.1.3 电磁波在介质中传播的电性参数

2.1.4 均匀平面电磁波在理想介质中的传播特性

2.1.5平面电磁波在导电介质中的传播特性

2.1.6 电磁波的折射与反射

2.2 地质雷达的工作原理

2.3 地质雷达参数配置

2.3.1天线中心频率

2.3.2数据采集时窗

2.3.3数据采样间隔

2.3.4 天线步距

2.3.5 系统叠加

2.4 Pulse EKKO PRO 地质雷达系统组成

2.5 地质雷达探测的分辨率

2.5.1垂直分辨率

2.5.2 水平分辨率

3.1 增益

3.2 数字滤波

3.3 偏移

4 地质雷达在福寿沟探测中的应用

4.1 赣州市福寿沟概况

4.1.2 福寿沟的分布

4.1.3 福寿沟的构造及材料

4.1.4 相关介质的介电参数

4.2 福寿沟在地质雷达图像中的特征

4.3 赣州市福寿沟厚德路段探测

4.3.1 工程概况

4.3.2 参数设置

4.3.3 测线布置

4.3.4 地质雷达图像解译和处理分析

4.3.5 探测结果分析

4.3.6 赣州市厚德路段探测补测

4.4 赣州市福寿沟大公路段探测

4.4.1 工程概况

4.4.2 参数设置

4.4.3 测线布置

4.4.5 探测结果分析

4.5 赣州市福寿沟八境路段探测

4.5.1 工程概况

4.5.2 参数设置

4.5.3 测线布置

4.5.4 地质雷达图像解译和处理

4.5.5探测结果分析

5. 探测结果对比分析与验证

5.1赣州市厚德路段探测结果对比分析

5.1.1 测线布置

5.1.2 参数设置

5.1.3 地质雷达图像解译与处理

5.1.4 探测结果分析

5.1.5 两次探测结果对比分析

5.1.6 探测结果验证

5.2 赣州市大公路段探测结果对比分析

5.2.1 测线布置

5.2.2 参数设置

5.2.3 地质雷达图像解译与处理

5.2.4探测结果分析

5.2.5 两次探测结果对比分析

5.2.6 探测结果验证

5.3 赣州市八境路段探测结果对比分析

5.3.1 测线布置

5.3.2 参数设置

5.3.3 地质雷达图像解译与处理

5.2.4探测结果分析

5.2.4两次探测结果对比分析

6.1结论

6.2展望

参 考 文 献

致 谢

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