站东小区地质雷达探测报告 本文关键词：探测，地质，小区，报告
站东小区地质雷达探测报告 本文简介：地铁1#线站东小区地质雷达探测报告成都畅达通地下工程科技发展有限公司2008年9月目录一．任务目的1二.探测工作量1三.技术规范、规程3四.场地工程地质概况3五.探测方法及原理3七．野外工作方法及数据处理4八．探测成果5九．存在问题及建议8-11-地铁1#线站东小区地质雷达探测报告一．任务目的成都地
站东小区地质雷达探测报告 本文内容：
地铁1#线站东小区
地质雷达探测报告
成都畅达通地下工程科技发展有限公司
2008年9月
目录
一．任务目的1
二.
探测工作量1
三.
技术规范、规程3
四.
场地工程地质概况3
五.
探测方法及原理3
七．野外工作方法及数据处理4
八．探测成果5
九．存在问题及建议8
-11-
地铁1#线站东小区
地质雷达探测报告
一．任务目的
成都地区砂卵石地层，卵石含量较大，多水。
七月，成都进入降雨多发季，成都前后遭遇了几场局地强降雨，使成都地铁一号线施工受到了重大打击。在盾构已经穿越的站东小区出现了两次较大的塌陷，并且小区居民反映，房屋附近很多地方已经变形。为了强力配合上海隧道股份有限公司的抢险工作，我公司分三次派出了探测小组对站东小区内及附近进行了雷达探测，目的如下：
①
了解小区内（包括有条件的房屋）混凝土下部是否因为盾构施工存在空洞、不密实区域，是否存在有安全隐患的区域；并推测其大小及位置。
②
探测站东小区外附近的房屋、广场、公路下面是否因为地铁施工形成的空洞、不密实区域；并推测其大小及位置。
③
经过上海隧道股份近两个月的抢险补救，塌陷周围都已进行灌浆加固。再次用雷达探测了解小区内及附近灌浆加固的效果，是否仍然存在安全隐患，并对三次探测成果进行对比分析，以便进行进一步的处理。
二.
探测工作量
本工区雷达探测外业工作时间为：2008年7月21日、7月22日、7月31日、9月11日，分四次完成所有测线的探测工作，完成地质雷达测线共计39条、测线长度941m。详见工作量统计表；测线布置详情见雷达测线布置图。
表1
雷达探测工作量统计表
序号
测线编号
测线长度（m）
完成批次
备注
1
A
5
1
楼梯口
2
A1
25
1
3
A11
5
1
坍塌位置
4
A111
20
1
5
B11
21
1
6
C
22
1
7
C1
14
1
8
C11
14
1
9
D
8
1
10
D1
17
1
11
D11
10
1
12
E
30
1
13
E1
46
1
车棚
14
F
12
2
房屋内
15
F1
13
2
房屋内
16
G
28
2
17
H
47
3
18
H1
25
3
有供水管
19
H11
23
3
20
H111
37
3
平行于下水道
21
I
47
3
22
I1
47
3
23
I11
24
3
24
J
24
3
25
J1
21
3
26
1
20
4
27
2
25
4
28
3
20
4
29
4
31
4
30
5
19
4
31
6
29
4
32
7
20
4
33
8
32
4
34
9
15
4
35
10
10
4
二栋二单元楼梯口
36
11
12
4
37
12
25
4
38
13
56
4
39
14
42
4
合计
941m
三.
技术规范、规程
本次雷达探测执行《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）
四.
场地工程地质概况
地铁一号线所穿越的站东小区及周边地形平坦，毗邻火车北站，多小区及公共设施。根据现场钻探揭露，场区砂卵石地层透水性好。
五.
探测方法及原理
地质雷达是物探勘察高精度方法之一。
地质雷达（Ground
Penetrating
Radar，简称GPR）依据电磁波脉冲在地下传播的原理进行工作。发射天线将高频（106~109Hz或更高）的电磁波以宽带短脉冲形式送入地下，被地下介质（或埋藏物）反射，然后由接收天线接收（如图1所示）。
根据电磁波理论，当雷达脉冲在地下传播过程中，遇到不同电性介质交界面时，由于上下介质的电磁性质不同而产生反射和折射。
地质雷达主要利用宽带高频时域电磁脉冲波的反射探测目的体。
由公式
雷达根据测得的雷达波走时，自动求出反射物的深度z和范围。
图1
地质雷达的测试原理及其探测方法
四次地质雷达探测采用瑞典生产的RAMAC/GPR型探地雷达系统，前三次探测采用了500M屏蔽天线，探测深度可达2m左右；第四次探测采用100M天线，探测深度可达15m，并可对前三次探测进行补充。
探测场区测线布置见成果图，由于500M天线探测深度很小，2米以下的地层情况我们无法了解；而100M天线体积又较大，在探测过程中受到地物及房屋构造的影响，测线不能覆盖更多的地方，而且第四次100M天线探测时测线与前三次的布置有一些变化，但总的说来不会影响探测效果。
七．野外工作方法及数据处理
1、野外工作方法
根据甲方与我公司所交涉的探测方案，并根据实际情况，由我公司人员先在场地内定好测线起点位置和终点位置，然后根据定好的测线测量。
为了更好地选取合适的雷达探测参数，在正式开展外业工作前，我们在同一条剖面上进行了多次方法试验对比。
野外测量数据现场传输到计算机进行初步处理，作出初步的推断解释，对异常点及突变点进行重复测量，以确保数据真实可靠。
2、数据处理
采用的是中国矿业大学（北京）研发的GR雷达处理分析系统，进行数据处理。
雷达数据的采集是分析解释的基础，数据处理则是提高信噪比，将异常突出化的过程。将野外采集的地质雷达数据传输至计算机中，应用配套的地质雷达处理软件进行处理。首先进行预处理，即定标点的编辑、文件头参数设定及距离均一化。进行定标点的编辑主要是将漏打的定标点补上，多余的删除，使地面所标桩号与雷达图像上的定标点对应起来，在此基础上编辑文件头，设定适当的参数，并进行距离均一化。
经过预处理后，还要进行一系列的数字化信号处理，通常的信号分析处理模块有：振幅谱分析、功率谱分析、相位谱分析、滑动平均谱分析、二维谱分析；常规信号处理模块有：漂移去除、零线设定、背景去噪、增益、谱值平衡、一维滤波、二维滤波、希尔伯特变换、反褶积、小波变换；运算模块有：道间平衡加强、滑动平均、文件叠加、文件拼接、混波处理、单道漂移去除、数学运算、积分运算、微分运算；图形编辑模块有：图形的放大、缩小、压缩、截取等。
经过上述数字信号处理后，可以有效地压制干扰信号的能量，提高雷达信号的信噪比，使雷达图象更易于识别地质信息，清晰的反映地质现象，从而提供更准确的解释结果。最终得到各测线的成果图，以此对小区内地下地基情况进行分析评价工作。
八．探测成果
1、前三次探测成果
在前三次雷达探测中，我公司使用天线为500M天线，由于探测深度局限，不能得到深部信息。
在这三次探测中，先后确立了大小20处异常，见附图一。
表2
雷达探测成果统计表（一）
异常编号
探测情况
1#
混凝土（22cm）下部不密实，局部有空洞，易渗水，遇强降雨仍可能有塌方的危险。
2#
该异常区域实为上次塌方注浆的相关区域，从图中可以看出，注浆范围未完全覆盖存在隐患的区域，特别是靠车棚一侧，仍可能存在空洞。建议将车棚一层追加注浆。
3#
小范围混凝土下面不密实，对房屋影响不大。
4#
左线影响区域，存在安全隐患，建议在该处进行钻孔验证，以便进一步的处理。
5#
混凝土下部不密实，但对地铁影响不大。
6#
该测区有地下不密实情况，局部可能存在空洞，可能存在安全隐患，建议适当加固。
7#
混凝土下部小范围不密实，但对地铁和房屋影响不大。
8#
由于探测条件的限制，我们在该区域的测线布置未能加密，测线长度也比较短，这三个异常区域可能都是21日发现的塌方体影响区域，建议对该区域进行进一步探测（钻探+物探），进而更有力地进行下一步隐患处理和事故的解决。11#、12#异常由于测线覆盖范围局限，异常范围大小延伸情况有待查清。
9#
混凝土下部50cm以下不密实，较松散，但对建造物影响不大。
10#～12#
混凝土下部有空洞，由于空间限制，测线过少，不能确定异常的范围。
13#～20#
异常范围较小。由于探测前已对部分区域注浆，这使得地下物性差异有较大偏差，这些异常本身对周围房屋没有大的影响，情况较站东小区要好。
2、第四次探测成果
本次雷达探测中，我公司使用天线为100M天线，探测深度可达15～20m，但由于100M天线自身体积大，很多测线不能与前三次探测完全一致；本次探测共确定异常4处。由于探测之前上海隧道股份已经投入了大量人力物力对站东小区内坍塌及危险地段进行了灌浆、加固等处理，本次所确定的异常少（附图二）。详见下表：
表3
雷达探测异常统计表（二）
异常编号
探测情况
a
塌方位置下部3.3～7.4m范围仍然有部分土体较疏松，
b
4#、5#、6#三条测线相交位置亦存在异常，深度不超过4米，对房屋、地铁影响不大。
c
位于盾构左线正上方，3.4～6.5m深度范围土体松散，对房屋有一定影响。
d
该异常较明显，深度从混凝土下一直到8米左右的深度，位于2栋2单元楼梯口处，根据推测，异常可能延伸至房屋下面。
本次探测的重点地段之一为站东小区二栋二单元的楼梯出口处，雷达图像如图2，从图中可以看出，混凝土下部信号较弱，推测为空洞；深部同相轴连续性较差，推测地层由于地铁施工受到扰动而变得疏松。
图2
10#测线雷达图像
3、加固效果
（1）A11#测线部分雷达图像如图3所示，该测线经过坍塌位置，雷达探测异常比我们肉眼看到的坍塌范围要大，显然坍塌周围一定范围都存在安全隐患，而且还有向房屋延伸的可能。通过灌浆加固（图4），我们第四次探测测线与前次一致，雷达图像显示，同相轴连续性较好，表明在坍塌位置灌浆加固的效果较好（不包括房屋里面，100M天线无法进入屋内进行探测）。
图3
加固前A11#测线雷达图像（部分）
图4
加固后1#测线同位置雷达图像（部分）
（2）当然，有的区域在加固前后探测结果没有明显的改善，如第一次探测所布置的C#测线（图5）与第四次探测所布置的4#测线（图6）中部都有异常，同相轴连续性较差，可以判断这里没有进行加固处理。
图5
C#测线雷达图像
图6
4#测线雷达图像
（3）本次探测14#测线，离地铁隧道轴线较远，受到地铁施工影响较小。雷达图像见图7，同相轴较连续，地层条件较好。
图7
14#测线雷达图像
九．存在问题及建议
（1）四次雷达探测的时间紧，准备仓促，现场都是以肉眼和地形图进行测线定位。因此，探测时在测线布置上存在较大人为误差。
（2）前三次探测选用500M天线进行探测，探测深度小，无法得到2米以下的信息；第四次探测选用了100M天线，天线体积较大，在小区内探测受到了极大的限制，测线布置不能和前三次完全一致，而且空间狭小的楼梯口、花台等都不能顺利施测。
（3）地质雷达在城市物探中有很大的局限性，地下管线等对其影响是很大的，建议采用其他物探措施进行复查确认，以便更有效地进行下一步的加固处理工作。
篇2：温泉220Kv站110Kv切该工程隧道初衬地质雷达检测报告
温泉220Kv站110Kv切该工程隧道初衬地质雷达检测报告 本文关键词：隧道，地质，温泉，检测报告，工程
温泉220Kv站110Kv切该工程隧道初衬地质雷达检测报告 本文简介：温泉220kV站110kV切改工程地质雷达检测报告北京智明环宇技术有限公司网址：www.jsfw8.com.cn电话：18518674665检测报告首页检测报告首页工程名称温泉220kV站110kV切改工程电力隧道初衬地质雷达检测工程地址北京市海淀区施工单位中方元建设工程有限公司委托单位中方元建设工
温泉220Kv站110Kv切该工程隧道初衬地质雷达检测报告 本文内容：
温泉
220kV
站
110kV
切改工程地质雷达检测报告
北京智明环宇技术有限公司
网址：www.jsfw8.com.cn
电话：18518674665
检测报告首页检测报告首页
工程名称温泉
220kV
站
110kV
切改工程电力隧道初衬地质雷达检测
工程地址北京市海淀区
施工单位中方元建设工程有限公司
委托单位中方元建设工程有限公司
检测单位北京智明环宇技术有限公司
检测项目隧道衬砌质量/钢架位置
工
作
量测线总长
302
米
检测日期2015
年
04
月
20
日
检测仪器
LTD-2100
型地质雷达（编号：116060400）
400MHz
天线（编号
AN116060400M）
检测依据
《城市工程地球物理探测规范》
（CJJ7-2007）
《铁路隧道衬砌质量无损检测规程》(TB10223-2004)
检
测
结
论
根据地质雷达检测数据：在隧道拱顶、拱腰、边墙测线上未发现明
显的病害异常，测区内初衬背后注浆密实；实测初衬厚度基本满足设计
厚度要求；实测格栅钢架间距基本满足设计间距要求。
（以下空白）
检测单位(盖章)：
报告日期：2015
年
04
月
21
日
工程负责人：
审核人：
批准人：
温泉
220kV
站
110kV
切改工程地质雷达检测报告
北京智明环宇技术有限公司
网址：www.jsfw8.com.cn
电话：18518674665
目目
录录
1
1
工程概况工程概况3
2
2
执行规范标准执行规范标准3
3
3
检测目的和任务检测目的和任务3
4
4
测线布置及工作量测线布置及工作量4
4.1
测线布置.4
4.2
工作量统计.4
5
5
地质雷达检测原理地质雷达检测原理5
6
6
仪器设备仪器设备6
7
7
现场检测现场检测7
7.1
测线位置与标记.7
7.2
现场记录.8
7.3
采集参数的选择.8
8
8
内业处理与解释内业处理与解释8
9
9
检测成果检测成果11
1010
说明说明.11
附表一
隧道初衬厚度雷达检测结果对照表
.12
附表二
隧道初衬背后格栅钢架检测结果对照表
.12
附图一
地质雷达检测初衬厚度分布图
.13
温泉
220kV
站
110kV
切改工程地质雷达检测报告
北京智明环宇技术有限公司
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电话：18518674665
1
1工程概况工程概况
本工程新建电力隧道起自白家疃
110kV
变电站西侧
110kV
隧道甩口，向南至现状
安阳南路与变电站
10kV
隧道甩口相接，然后沿安阳南路北红线以南
4.0m
向西约
50m
后折向北，穿过现状绿地后与拟建温泉
220kV
输变电工程相接。采用断面为
2.0×2.3m
暗挖隧道，全长
163.3m，其中
Φ5.2m
三通井
2
座，含通风亭
1
座。工程地
理位置如图
1-1
所示。
图图
1-11-1
项目场地地理位置图项目场地地理位置图
受委托，我公司采用地质雷达方法对温泉
220kV
站
110kV
切改工程电力隧道初衬
进行了检测工作。
现场检测工作于
2015
年
04
月
20
日开始，2015
年
04
月
20
日结束。2015
年
04
月
21
日完成资料整理、数据判读分析工作，提交相应的成果报告。
2
2执行规范标准执行规范标准
《城市工程地球物理探测规范》
（CJJ7-2007）
《铁路隧道衬砌质量无损检测规程》(TB10223-2004)
3
3检测目的和检测目的和任务任务
1）
通过地质雷达方法探查初衬背后是否存在土层不密实、疏松、空洞、水囊等
不良地质体，查明不良地质体的位置、大小、埋深等基本参数，为建设、设计、施工
等单位提供基础资料，以便采取有效处理措施消除安全隐患，确保该工程涉及区域道
路工程和周边环境的安全，为施工单位的处理方案提供依据。
项目场地
温泉
220kV
站
110kV
切改工程地质雷达检测报告
北京智明环宇技术有限公司
网址：www.jsfw8.com.cn
电话：18518674665
2）
检测隧道初衬厚度。
3）
检测隧道初衬背后格栅钢架间距是否满足设计要求。
4
4测线布置及工作量测线布置及工作量
4.14.1测线布置测线布置
在委托方指定的检测范围内沿电力隧道走向布设测线，共布设
5
条测线，其中拱
顶
1
条，拱腰
2
条，边墙
2
条，测线布置见图
4-1。
图图
4-14-1
地质雷达测线布置示意图地质雷达测线布置示意图
现场工作时，测线布置还应符合下列要求：
1）
测线布置应根据任务要求、检测目标体的空间结构与埋深等因素综合确定。
2）
测线主要沿线路走向布置，重点区域进行局部加密并布置交叉测线，测线布
置在通道表面障碍物较少的区域。
3）
当测区边界附近发现重要异常时，应进行网格式加密检测。
4）
在土层结构复杂区域，应使用不同的检测方式，提高检测精度。
4.24.2工作量统计工作量统计
本次地质雷达检测实测测线汇总见表
4-1。
温泉
220kV
站
110kV
切改工程地质雷达检测报告
北京智明环宇技术有限公司
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电话：18518674665
表表
4-14-1
地质雷达实测测线汇总表地质雷达实测测线汇总表
探测区域测线位置
测线数量
(条)
测线长度(m)合计(m)
拱顶113.7
左拱腰113.7
右拱腰113.7
左边墙113.7
起点～1#竖井：
0+000.0～0+013.7
隧道
右边墙113.7
拱顶146.7
左拱腰146.7
右拱腰146.7
左边墙146.7
1#竖井～2#竖井：
0+018.9～0+065.6
隧道
右边墙146.7
302
5
5地质雷达检测地质雷达检测原理原理
地质雷达方法是基于地下介质的电性差异，向地下发射高频电磁波，并接收地下
介质反射的电磁波进行处理、分析、解释的一项工程物探技术。其工作过程是由发射
天线向地下发射高频电磁脉冲波，当其在地下传播过程中遇到不同的目标体（岩石、
土体、混凝土、空洞等）的电性差异界面时，就有部分电磁波反射回来，被接收天线
接收，并由主机记录，得到从发射天线经地下界面反射回到接收天线的双程走时。当
地下介质的波速已知时，可根据测得的走时求得目标体的位置和埋深（检测原理见图
5-1）
。根据反射波组的波形与强度特征，通过同相轴的追踪，可研究地下介质特征、
地下结构，确定反射波组的地质含义。通过多条测线的检测，可了解场地目标体平面
分布情况。
h
t0
探测面
异常体
发射天线
接收天线
tx
特征波形
介质1
介质2
界面
中地华北（北京）工程技术研究院有限公司
中地华北（北京）工程技术研究院有限公司
中地华北（北京）工
程技术研究院有限公司
中地华北（北京）工
程技术研究院有限公司
中地华北（北京）工程技术研究院
中地华北（北京）工程技术研究院
中地华北（北京）工程技术研究
中地华北（北京）工程技术研究院
中地华北（北京）
工程技术研究院有限公司
中地华北（北京）工程技术研究院
t1
xx
图图
5-15-1
地质雷达检测原理示意图地质雷达检测原理示意图
温泉
220kV
站
110kV
切改工程地质雷达检测报告
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电话：18518674665
反射系数的公式为：
121212
()/()R???????
式中：，分别为介质
1、介质
2
的相对介电常数。
1
?
2
?
由上式可知：反射系数的大小，主要取决于界面两侧介质相对介电常数的差异。
差异越大反射系数越大，越有利于检测。对于空洞探测而言，为正常地层的相对介
1
?
电常数（6～16）
，空洞等异常体的相对介电常数。，。与差异
2
?1?
空
?81?
水
?
1
?
2
?
一般较大，这是采用地质雷达法进行空洞探测的地球物理基础。
电磁波速度的估计很重要，它是进行准确时深转换的基础，对于确定反射体的深
度至关重要，测量中要给予特别的关注。可通过不同方法估算电磁波速：
1）
根据地层类型和含水情况使用参考速度值。
2）
利用已知埋深物体的反射走时求波速。
3）
利用一个孤立反射体，其垂直反射走时为，偏移观测走时为，偏移距为，
0
t
1
tx
计算深度和波速：hV
，
。
1
2
0
1
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
t
t
x
h
0
2
t
h
V
?
4）
作共深度点剖面（CDP）
，用计算方法求波速。具体做法如下：CDP
中心点
垂直反射的走时，以中心点为对称的发射与接收天线间距离为
2，反射走时为，
0
tx
x
t
波速与深度的计算公式如下：Vh
，。
??
2
0
2
2
tt
x
V
x
?
?
2
0
tV
h
?
?
6
6仪器设备仪器设备
本次地质雷达检测采用中国电波传播研究所生产的
LTD-2100
型地质雷达（仪器
编号：116060400）与
400MHz
天线（天线编号：AN116060400M）
。雷达主机和天线
如图
6-1
所示。雷达主机具有轻便、自动化程度高、信号稳定、检测速度快、分辨率
高等优点；可连接使用多种频率的天线，实时显示检测剖面，并可在微机工作站上进
行数据的后处理解释工作；数据采集和处理一体化，实现彩显三维立体图像，
Windows
视窗平台作业，操作界面友好。
温泉
220kV
站
110kV
切改工程地质雷达检测报告
北京智明环宇技术有限公司
网址：www.jsfw8.com.cn
电话：18518674665
图图
6-16-1
LTD-2100LTD-2100
型探地雷达主机与型探地雷达主机与
400MHz400MHz
屏蔽天线屏蔽天线
LTD-2100
型地质雷达主机性能指标见表
6-1。
表表
6-16-1
LTD-2100LTD-2100
型地质雷达主机性能指标型地质雷达主机性能指标
操作系统实时数字采集处理器，操作平台为
Windows
CE
天线频率主机可适配频率范围从
16MHz
到
2.2GHz
的高中低频雷达天线。
显示方式
实时彩显，彩色/灰阶行扫描，变面积/波形显示，线性扫描方式中可使用
256
种色源来表示信号的幅度和极性
扫描速率最高可达
128
线/秒
样点字节16
位或
32
位
扫描点数256/512/1024/2048
操作模式具备连续检测、测量轮检测、点测三种模式可选
测量范围0～5000ns
自选
增益手动或自动，1～9
节点
滤波器
垂直滤波器、有限、无限低通和高通可调
水平滤波器、叠加、背景去除
动态范围160dB
7
7现场检测现场检测
7.17.1测线位置与标记测线位置与标记
本次地质雷达检测以隧道里程标志为标志物，在现场选定探测起讫点里程桩号后，
严格将测线位置在现场进行实地测量放线，记录每条测线的起讫位置。应用手持测距
轮及皮尺等辅助方式进行距离标识，以保证病害检测位置的准确性。
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7.27.2现场记录现场记录
现场记录很重要，它是资料解释的基础。除了记录测线的起讫里程桩号、检测位
置、文件号外，还需要对环境干扰信号进行记录，如电线反射、侧面墙反射、金属物
品反射等，如不参考现场记录很容易将干扰信号错判为地下异常体。现场记录的要点
是把那些可能产生反射干扰的地物都记录下来，注明它们的性质、与测线的距离、位
置关系等。
7.37.3采集参数的选择采集参数的选择
本次地质雷达检测采用
400MHz
屏蔽天线，连续采集，主机时窗选用
60ns、AD
采样
16
位、1024
扫描样点数、64
扫描线/s、9
节点自动增益、垂向高通滤波
600MHz、低通滤波
200MHz、3
道水平平滑。
8
8内业处理与解释内业处理与解释
地质雷达资料处理的主要任务是根据雷达检测的基本原理和电磁波在介质中的传
播规律，采用数字信号处理的方法在计算机上对采集的雷达数据进行有效处理，得到
记录中包含的与检测目标的位置、形态、结构和大小等有关的信息，为后期的解释服
务。
地质雷达在检测过程中，由于受周围环境电磁信号、仪器本身的噪音和地下介质
的复杂性等因素的影响，记录的信号除地下介质的信号以外，还会受许多干扰因素的
影响，这些干扰因素降低了信号的信噪比，掩盖了真实异常并且经常产生假异常，使
检测结果不准确，因此在利用雷达资料进行检测结果解释之前，需要进行数字处理来
压制干扰波，提高信号的信噪比。
本次的地质雷达资料采用美国
GSSI
公司研发的地质雷达数据处理软件
RADAN7.0
和中国电波传播研究所后处理软件
IDSP6.0
进行处理。处理流程为：数据
输入→数据编辑→能量均衡→数值滤波→偏移→时深转换→图形编辑→输出剖面图。
主要处理方法及功能见表
8-1。
表表
8-18-1
地质雷达主要处理方法及功能地质雷达主要处理方法及功能
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对地质雷达检测数据进行处理可以提高信噪比，但是要得到检测结果，还需要结
合地质、构筑物结构等信息和现场记录，尽量剔除假异常，得到真正的目标结构信息，
使雷达检测信息和土层真实情况相对应；获取真正的异常信息，并对异常信息进行综
合解释。
处理后正常无异常区域地质雷达剖面图见图
8-1；典型异常区域地质雷达剖面图见
图
8-2；典型钢架地质雷达剖面图见图
8-3。
图图
8-18-1
无异常区域地质雷达剖面图无异常区域地质雷达剖面图
处理对象方法
波形较平的噪音
水平高通滤波、垂直高通滤波
空间滤波、背景修复
高频噪音（像雪花一样的波形）水平低通滤波、垂直低通滤波、空间滤波
展宽了的波形反褶积运算
绕射波（压缩了的双曲线）、校正反射层位置偏移
增强低振幅波的能见度算法函数、改变显示增益
分辨细微异常特征Hilbert
变换、空间滤波
生成清晰的显示文件算法函数、层位拾取、静校正
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图图
8-28-2
典型异常区域地质雷达剖面图典型异常区域地质雷达剖面图
图图
8-38-3
典型钢架地质雷达剖面图典型钢架地质雷达剖面图
在数据分析处理时，寻找雷达波图谱中的反射波同相轴不连续、产生弯曲，反射
波能量强，回波振幅反应较强的区域，依据雷达波的相位、频率和幅值变化进行综合
定性判断，剔除各种虚假异常后可初步圈定病害区域。
检测分析的异常按病害程度划分为土层扰动异常、不密实异常、土层脱空异常等。
土层扰动异常：在雷达图上表现为同相轴横向部分连续，一般呈波浪状，土层轻
度松散。
土层不密实异常：在雷达图上一般表现为同相轴横向不连续，纵向介电常数变化
较大，纵向不连续，并伴有非连续强反射，土层非常松散、破碎。
脱空异常：在雷达图上一般表现为同相轴弯曲，存在明显的异常绕射波。
检测异常缺陷等级划分见表
8-2。
表表
8-28-2
雷达检测异常缺陷等级表雷达检测异常缺陷等级表
挡墙界挡墙界
病害区病害区
钢架钢架
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9
9检测成果检测成果
通过现场数据采集、室内资料处理及分析，得出如下结论：
1）
根据地质雷达检测数据，在隧道拱顶、拱腰、边墙测线上未发现明显的病害
异常，测区内初衬背后注浆密实。
2）
根据地质雷达检测数据，实测初衬厚度基本满足设计厚度要求，初衬厚度值
具体见附表一，隧道初衬厚度分布图详见附图一。
3）
根据地质雷达检测数据，实测格栅钢架间距基本满足设计要求，实测格栅钢
架间距详见附表二。
1010
说明说明
1）
通过对检测成果的细致分析，结合地质资料、地下构筑物结构信息和现场记
录等，对地质雷达剖面中的异常区域进行了定性和定量解释。
2）
本次地质雷达检测过程中，隧道内电线、金属物体等均对地质雷达信号产生
干扰，给外业工作和资料解释带来一定困难。
3）
由于地质雷达方法技术本身的局限性、物探的多解性、地下隐蔽工程的复杂
性，以及实测剖面位置的电性参数与标定位置的参数可能存在差别，都会使探测结果
产生一定的误差。
4）
本次检测成果仅限于本工程使用。
缺陷
等级序号
异常
缺陷等级
异常性质引起异常主要原因处理意见
1轻微土层扰动
开挖隧道施工、管线施工中回填夯实
不足。
加强巡视
定期检测
2中等不密实
开挖隧道施工、管线施工等；管线本
身（雨污水管线）；上水管线爆管、
雨污水管线泄露；其他人为因素。
打钻验证
注浆处理
3严重脱空
开挖隧道施工、管线施工等；管线本
身（雨污水管线）；上水管线爆管、
雨污水管线泄露；其他人为因素。
打钻验证
注浆处理
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附表一附表一
隧道初衬厚度雷达检测结果对照表隧道初衬厚度雷达检测结果对照表
隧道
拱顶（cm）左拱腰（cm）右拱腰（cm）左边墙（cm）右边墙（cm）里程
设计实测设计实测设计实测设计实测设计实测
0+00025262525252725262525
0+00525242526252425272525
0+01025252525252625272527
0+013.725262525252425242527
1
井口
0+018.925242525252725272527
0+023.925272527252425242524
0+028.925252527252725242526
0+033.925272524252725262525
0+038.925262526252625272524
0+043.925242526252725262525
0+048.925252527252625252526
0+053.925272527252625242526
0+058.925272524252525262527
0+063.925262526252625272526
0+065.625272525252425272526
2
井口
附表二附表二
隧道初衬背后格栅钢架检测结果对照表隧道初衬背后格栅钢架检测结果对照表
位置线路里程洞身里程
实测洞身里程
（m）
设计间
距(cm)
实测平
均间距
(cm)
备注
起点～1#竖井0+000~0+013.70～13.70～13.57573
1#竖井～2#竖井0+018.9～0+065.60～46.70～46.57574
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附图一附图一
地质雷达检测初衬厚度分布图地质雷达检测初衬厚度分布图
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篇3：南京大学C波段双偏振雷达_垂直90度观测_分析总结报告_第1部分_20XX年8月5日_7日_21日补充
南京大学C波段双偏振雷达_垂直90度观测_分析总结报告_第1部分_2014年8月5日_7日_21日补充 本文关键词：南京大学，偏振，波段，观测，垂直
南京大学C波段双偏振雷达_垂直90度观测_分析总结报告_第1部分_2014年8月5日_7日_21日补充 本文简介：南京大学C波段双偏振雷达垂直90度观测分析总结报告（第1部分）南京大学2014年8月目录1概述12垂直90度观测时雷达的相关参数13Matlab分析程序24ZDR和PHIDP偏差与方差的分析结果34.1ZDR偏差与方差的分析结果34.1.1IOP144.1.2IOP264.1.3IOP364.1.4
南京大学C波段双偏振雷达_垂直90度观测_分析总结报告_第1部分_2014年8月5日_7日_21日补充 本文内容：
南京大学C波段双偏振雷达
垂直90度观测
分析总结报告
（第1部分）
南京大学
2014年8月
目
录
1
概述1
2
垂直90度观测时雷达的相关参数1
3
Matlab分析程序2
4
ZDR和PHIDP偏差与方差的分析结果3
4.1
ZDR偏差与方差的分析结果3
4.1.1
IOP14
4.1.2
IOP26
4.1.3
IOP36
4.1.4
IOP47
4.1.5
IOP59
4.1.6
IOP611
4.1.7
IOP713
4.1.8
IOP815
4.1.9
IOP917
4.1.10
IOP1019
4.1.11
IOP1125
4.2
PHIDP偏差与方差的分析结果27
5
对整个观测试验进行分析（分析偏差的中期变化）32
5.1
ZDR系统偏差、方差的变化33
5.2
PHIDP系统偏差、方差的变化38
5.3
列表汇总43
5.4
其它几个参数的方差44
6
结论47
6.1
通过垂直90度观测，说明这部雷达的技术指标如何？47
6.2
对观测数据应该如何将偏差订正47
7
下一步工作48
7.1
其它几个剩余的IOP继续分析48
7.2
推广到别的双偏振雷达，也对垂直90度的数据进行同样的分析48
7.3
将各参数的方差和理论值进行对比分析，看是否符合理论。48
8
基于IQ数据重新计算的基数据的部分分析结果48
8.1
ZDR偏差与方差的分析结果48
8.2
PHIDP偏差与方差的分析结果52
1
概述
2014年6、7月份，由北京敏视达公司制造的南京大学C波段双偏振雷达在安徽长丰站进行了持续的降水观测，总计有11个IOP观测。在每次体扫观测中，都进行了垂直90度扫描，录取了宝贵的数据。
所有IOP的基数据都保存在了“2014年长丰站所有IOP的基数据:/NJU_CPol/BaseData”
目录下。.bz2
是雷达保存的压缩数据格式；.
AR2是将bz2解压之后的数据；.mat是matlab能直接读取的数据格式（参见Fun_Read_MSD_Radar_BaseData.m程序）。
本文对垂直90度观测的数据进行了系统的分析，总共有5687个基数据文件，从中发现有1068个有合适降水的垂直90度的回波。然后绘制了各种统计分析的图片和曲线。
从这些垂直90度的数据得出以下初步结论：
l
6月14日的数据偏差有个跳变（这是由于6月10日更换了旋转关节造成的）
l
各个时刻的PHIDP的系统偏差非常稳定；各个时刻的ZDR的系统偏差基本稳定；
l
ZDR的随机差（方差）为0.25~0.4dB（和谱宽有关系，方位上采用64点积分时）；
l
PHIDP的随机差在2~3度（方位上采用64点积分时）
l
但是，ZDR的偏差还是存在“小时”量级的波动的，波动范围约为0.3~0.4dB。原因还需进一步分析IQ数据才能确认。
l
第9个IOP，有11个VCP的ZDR系统偏差为0.3dB；第10个IOP，前7个VCP的ZDR的系统偏差为0.2dB。这些偏差结果和其它IOP下、其它VCP的结果有0.3~0.4dB的差异。需要进一步分析IQ数据，找出突然发生变化的原因。
l
第10个IOP（台风）中，有几个体扫的ZDR的随方位的起伏较大，可能是风和雨的共同作用导致的
8月7日，补充了基于IQ数据重新计算的基数据的部分分析结果（只有IOP8和IOP9的部分结果，其余的IOP的IQ数据还没有计算出来），见第8
章。
8月21日，将所有的IOP的数据都补充完整了。
2
垂直90度观测时雷达的相关参数
在5月27日进行了指标测试，相关的指标如下：（详见《南大C波段雷达扫描表_2014年5月30日.doc》和《南大C波段雷达标校情况_2014年5月30日.doc》）
l
天线波束宽度：1.19度（H）、
1.18度（V）
l
天线增益：41.5dB
l
馈线损耗：H:
3.6dB、V:3.3dB（含波导、旋转关节、TR管等，不含大功率的功分器）
l
发射载频：5625MHz
l
发射脉冲宽度：0.5μs
l
发射峰值功率：254kW
l
发射采用初始相位随机编码的方式
l
重复周期：2000Hz（奇怪的事情是：从6月20日开始，重复周期竟然变为了1000Hz）
l
不模糊速度：26.66m/s
l
接收机噪声系数：2.75dB（H）、2.78dB（V）
l
接收机带宽：2MHz
l
接收机灵敏度：-108.24dBm（水平通道）
-108.21dBm（垂直通道）
l
库长：150m（从6月11日，变成了75m，即距离上不再进行2点积分了）
l
库数：133（从6月11日，变成了266个）
l
方位平均数（即脉冲累积数）：128（奇怪的事情是：从6月20日开始，脉冲累积数竟然变为了64）
l
天线扫描速度：15.625deg/s
l
雷达常数C(dB)：79.93（水平通道）
79.63（垂直通道）
l
雷达系统灵敏度：[email protected]（水平通道）
[email protected]（垂直通道）
3
Matlab分析程序
我们编写了能进行批量分析的Matlab程序，自动对基数据进行读取、解析、判断90度有无合适的降水，然后绘制PPI图、随高度变化的图、随方位变化的图，并进行统计，绘制直方图。
同时，以.txt文本形式将该体扫下的分析结果记录下来，保存在Result子目录中，以便后续的分析。同时记录了ZDR、std(ZDR)
、SNR、W、dBZ、std(dBZ)
、V、std(V)
、CC、std(CC)
、PHIDP、std(PHIDP)
等参数随高度（距离）的变化。
一个典型的txt文件如下所示：
从上面的txt文件中，可以很容易的看出某个基数据中，各个参数的偏差和方差的情况。
同时，txt文件中的内容，也保存为mat格式，以方便进一步的分析。
那么如何判断90度有合适的降水呢？
我们选取零度层以下，且不含地物的相关系数CC的数据来进行判断。
首先选取距离（即高度）从1000m~3000m的CC值，总共有约2500个数据。如果在这些数据中，有超过5%的CC小于0.95（包括没有回波的数据），则说明该文件不是降水回波，该文件就不再进行后续的分析。
经过对5月31日、6月1日的数据的验证，这种判断方法还是非常准确可靠的（通过人工识别出有合适降水的情况，与通过上述准则自动判断的结果是一致的）。
4
ZDR和PHIDP偏差与方差的分析结果
4.1
ZDR偏差与方差的分析结果
所有图片在“L:/NJU_CPol/Analysis/IOPx/90deg/ZDR”目录下。
4.1.1
IOP1
其中一个5月31日的基数据的图片如下：
注意：上面这张图中，是选取了高度在1000~2000m之间的数据，然后先进行距离上的平均（平均的目的是为了减少ZDR的随机起伏，从而能更好的发现ZDR偏差随方位的变化），然后再按照横轴是方位来绘制的。
注意：上面这张图中，是选取了高度在1000~2000m之间的数据，然后将两维的数据用
reshape函数变为一维的数组（注意：这里因为要计算方差，因此绝对不能进行距离上的平均），然后用hist函数统计得到直方图，最后用mean、median、std函数得到平均值、中间值和方差的。
4.1.2
IOP2
没有合适的垂直90度的降水，因此这个IOP不分析。
4.1.3
IOP3
由于
6月10日更换过关节，因此这里再绘制一个6月14日的降水数据的ZDR图：
对比关节更换前后的结果可以看出，ZDR的系统偏差从原来的0.16dB，改为了0.70dB，但方差没有变。
另外，从ZDR随方位变化的图可以看出，不管是国产还是进口关节，都不存在ZDR系统偏差随方位变化的现象（但在别的雷达中，这是一个普遍的现象）。
4.1.4
IOP4
4.1.5
IOP5
4.1.6
IOP6
4.1.7
IOP7
4.1.8
IOP8
4.1.9
IOP9
4.1.10
IOP10
第10个IOP，前7个VCP的ZDR的系统偏差为0.2dB。这些偏差结果和其它IOP下、其它VCP的结果有0.3~0.4dB的差异。
从UTC时间08:07:25开始，ZDR的系统偏差就正常了：
但是，其中有几个体扫的ZDR的随方位的起伏较大，可能是风和雨的共同作用导致的。
4.1.11
IOP11
4.2
PHIDP偏差与方差的分析结果
所有图片在“L:/NJU_CPol/Analysis/IOPx/90deg/PHIDP”目录下。
其中一个5月31日的基数据的图片如下：
注意：
6月10日更换过关节，因此这里再绘制一个6月14日的降水数据的PHIDP图：
对比关节更换前后的结果可以看出，PHIDP的系统偏差从原来的25.79度，变为了-97.5度，但方差没有变。另外，都存在PHIDP系统偏差随方位而波动的现象，波动范围为±3度，但两者波动的曲线不同。
我们再看看其它日子的PHIDP随方位的变化：
从上面几张不同日子的PHIDP系统偏差随方位而波动的图可以看出，这个波动是稳定的，因此可以很容易的修正掉。
5
对整个观测试验进行分析（分析偏差的中期变化）
读取前面分析得到的mat文件，然后选取特定高度的数据（这里取2500m的高度，经过观察回波发现，在这个距离处，地物的回波比较弱）的数据，绘制成横轴是时间、数轴是数值的曲线的图，以便可以清晰的看出在整个观测试验中，ZDR、PHIDP等参数系统偏差的变化情况。
生成的图片保存在
Analysis/IOPx/90deg/Result/Pic目录下。
5.1
ZDR系统偏差、方差的变化
下面，将各个IOP观测试验下，ZDR的系统偏差、方差，随各个VCP扫描的变化曲线绘制如下：
ZDR存在“小时”量级的变化
此处ZDR变化，是因为时间上相隔了12个小时
此处ZDR变化，原因未明？
备注：
从上面几张图中可以看出，ZDR的偏差还是存在“小时”量级的波动的。但是，这个波动的原因，是由于雷达的硬件的确发生了增益、灵敏度的变化呢？还是由于RVP9在计算的时候，其雷达常数等参数发生了改变造成的呢（就像RVP9输出的强度值会在VCP之间突然发生变化，但IQ数据重新计算的强度值就没有变化）？
需要进一步分析IQ数据才能得出结论。
另外，如果ZDR的偏差的确有这么大的变化（也就是说，雷达的硬件的确有这么大的变化），则今后偏差修正，以及基于ZDR的目标识别的时候，就麻烦了，必须想办法如何降低这个偏差的波动造成的影响。
可能也跟硬件中，接收机的温度没有稳定有关。这个可以通过对IQ数据进行茅草的统计来分析是否是这个原因。
另外，由于雷达处于自动标定有效的状态（尽管我们要求不要将标定的结果传入信号处理器，但实际上是传入的），也就是说，每次VCP体扫结束之后，都会执行自动标定，并将标定的结果传入信号处理器，作为计算的基准。因此，也有很大的可能是自动标定的问题。
5.2
PHIDP系统偏差、方差的变化
下面，将各个IOP观测试验下，PHIDP的系统偏差、方差，随各个VCP扫描的变化曲线绘制如下：
5.3
列表汇总
将所有的IOP的结果下，ZDR的偏差、方差，PHIDP的偏差和方差，列表显示出来
表1
ZDR和PHIDP的偏差、方差的结果
IOP
起止时间
90度观测次数
方位*距离积分次数
ZDR偏差
(dB)
ZDR方差(dB)
PHIDP偏差(度)
PHIDP方差(度)
谱宽(m/s)
1
5.31~6.1
26
128*2
0.12
0.21
27.33
2.13
1.09
2
6.11
0
128*1
3
6.14~6.17
249
128*1
0.98
0.29
-93.29
2.38
0.93
4
6.20~6.21
26
64*1
0.86
0.35
-95.76
2.74
0.75
5
6.24~6.27
253
64*1
1.02
0.31
-95.49
2.53
0.84
6
6.30~7.3
130
64*1
0.85
0.27
-95.16
2.30
0.92
7
7.4~7.5
93
64*1
0.91
0.28
-94.17
2.38
0.99
8
7.11~7.13
130
64*1
0.97
0.30
-95.17
2.49
1.02
9
7.15~7.18
73
64*1
0.54
0.25
-94.78
2.21
0.92
10
7.24~7.25
55
64*1
0.61
0.30
-93.33
2.51
1.01
11
7.30
33
64*1
0.70
0.29
-93.13
2.42
1.14
备注：6月14日的数据偏差有个跳变（这是由于6月10日更换了旋转关节造成的）
从上表，我们终于可以得出一点结论了：
l
各个时刻的PHIDP的系统偏差非常稳定；各个时刻的ZDR的系统偏差基本稳定；
l
ZDR的随机差（方差）为0.25~0.4dB（和谱宽有关系，方位上采用64点积分时）；
l
PHIDP的随机差在2~3度（方位上采用64点积分时）
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但是，ZDR的偏差还是存在“小时”量级的波动的，波动范围约为0.3~0.4dB。原因还需进一步分析IQ数据才能确认。
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第9个IOP，有11个VCP的ZDR系统偏差为0.3dB；第10个IOP，前7个VCP的ZDR的系统偏差为0.2dB。这些偏差结果和其它IOP下、其它VCP的结果有0.3~0.4dB的差异。需要进一步分析IQ数据，找出突然发生变化的原因。
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第10个IOP（台风）中，有几个体扫的ZDR的随方位的起伏较大，可能是风和雨的共同作用导致的
5.4
其它几个参数的方差
下面，绘制一下其它几个参数随VCP的变化（这里仅将IOP1的结果展示出来）。所有图片在“L:/
NJU_CPol/Analysis/IOPx/90deg/Result/Pic/”目录下。
6
结论
6.1
通过垂直90度观测，说明这部雷达的技术指标如何？
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6月14日的数据偏差有个跳变（这是由于6月10日更换了旋转关节造成的）
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基本上，各个时刻的ZDR和PHIDP的系统偏差都非常稳定；
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ZDR的随机差（方差）为0.25~0.4dB（和谱宽有关系，方位上采用64点积分时）；
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PHIDP的随机差在2~3度（方位上采用64点积分时）
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但是，ZDR的偏差还是存在“小时”量级的波动的，波动范围约为0.3~0.4dB。原因还需进一步分析IQ数据才能确认。
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第9个IOP，有11个VCP的ZDR系统偏差为0.3dB；第10个IOP，前7个VCP的ZDR的系统偏差为0.2dB。这些偏差结果和其它IOP下、其它VCP的结果有0.3~0.4dB的差异。需要进一步分析IQ数据，找出突然发生变化的原因。
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第10个IOP（台风）中，有几个体扫的ZDR的随方位的起伏较大，可能是风和雨的共同作用导致的
6.2
对观测数据应该如何将偏差订正
根据基数据的观测的时间，查找第5.3
章
表1中的ZDR和PHIDP的偏差值，然后进行订正。
注意：第2个IOP
6月11日的数据，由于没有合适的垂直90度降水，因此只能按照第3个IOP
的偏差进行订正。（因为6月10日更换了旋转关节）
7
下一步工作
7.1
其它几个剩余的IOP继续分析
7.2
推广到别的双偏振雷达，也对垂直90度的数据进行同样的分析
7.3
将各参数的方差和理论值进行对比分析，看是否符合理论。
8
基于IQ数据重新计算的基数据的部分分析结果
8.1
ZDR偏差与方差的分析结果
所有图片在“L:/NJU_CPol/Analysis_DSP/IOPx/90deg/ZDR”目录下。
其中一个7月11日的基数据的图片如下：
然后，我们分析偏差的中期变化。
读取前面分析得到的mat文件，然后选取特定高度的数据（这里取2500m的高度，经过观察回波发现，在这个距离处，地物的回波比较弱）的数据，绘制成横轴是时间、数轴是数值的曲线的图，以便可以清晰的看出在整个观测试验中，ZDR、PHIDP等参数系统偏差的变化情况。
生成的图片保存在
Analysis_DSP/IOPx/90deg/Result/Pic目录下。
下面，将各个IOP观测试验下，ZDR的系统偏差、方差，随各个VCP扫描的变化曲线绘制如下（目前只分析了IOP8和IOP9的数据，而且IOP9只分析了部分数据）：
备注：
从IQ数据重新计算的结果，其ZDR的系统偏差和RVP9给出的有一点差别。这个原因是因为：基于IQ数据重新计算，其计算中的雷达常数、接收机灵敏度等值，是严格按照第2章的参数设定的。而RVP9计算中的参数，其具体的值不清楚（黑盒子）。
从IOP8和IOP9的两张图中可以看出，ZDR的偏差还是存在“小时”量级的波动的。
由于IQ计算中，雷达常数、接收机灵敏度等值是固定的。因此也就说明此时雷达的确发生了雷达常数、增益、灵敏度等硬件上的变化。（是否是由于雷达刚开机，接收机的温度没有达到稳定的状态？）
（当然，还有一种可能性：此时外部降水的ZDR的特性就是发生了变化。）
8.2
PHIDP偏差与方差的分析结果
所有图片在“L:/NJU_CPol/Analysis_DSP/IOPx/90deg/PHIDP”目录下。
其中一个7月11日的基数据的图片如下：
同样的，我们分析偏差的中期变化。
下面，将各个IOP观测试验下，PHIDP的系统偏差、方差，随各个VCP扫描的变化曲线绘制如下（目前只分析了IOP8和IOP9的数据）：
54