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摘要：地质雷达是通过研究电磁波在地下介质传播所产生的变化，用以还原地下介质和管线情况，通过地质雷达技术，可以无损、快速、准确地完成对地下管线的探测，是管线探测技术中的新趋势。由于地质雷达数据处理繁琐的过程，以及图像判读需要判读者大量的经验，笔者结合自身管线探测工作，分享对雷达图像的处理和解译中的一些方法和经验。
关键词：地质雷达；数据处理；图像判读；地下管线
1 数据采集的参数设置
笔者单位现有中心频率为160GH和450GH的两台瑞典MALA GX型号地质雷达。450GH地质雷达的频率高，分辨率高，但探测深度浅，160GH的反之。数据采集前，根据目标管线情况，选择合适的雷达天线。为更好反映地下管线情况，仪器道间距设置为0.02m，触发模式为测距轮触发，最大探测深度为目标管线1.5倍深度。
2影响图像质量的因素
质量较低的雷达图像，不但给数据处理带来困难，也会增加判读工作中的错判、漏判现象。雷达图像的质量高低，主要是由各种介质的介质电性和干扰信号两个因素决定。
2.1介质电性
地质雷达通过向介质发射电磁波，分析接收到的电磁波的波形图，推断出地下介质的分布情况。由于不同的介质对电磁波影响不同，所以目标体和周围介质需要有足够的电性差异，才能在图像上明显区分有用信号和干扰信号。在用雷达进行地质勘探时，水是决定电特性的最主要的因素。
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图1 MALA地质雷达
图2信号的穿透深度与土壤的电导率有关 图3土壤中的水含量与电导率：
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由上图可知当地下介质的电导率大于20mS/m（或电阻率小于50（Ohmm）），探地雷达GPR就不适用了。电阻率太小，或者电阻率太大，都将导致雷达探测深度受限，无法探测到地下。
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图4 低电导率介质中采集的雷达剖面 图5 高电导率的土壤介质中的采集的雷达剖面
图4是在较好介质中采集的雷达剖面，图5是在不好的介质中采集的雷达剖面。很多实际情况都介于两者之间的效果，在这样的情况下，就需要根据经验来判断管线的位置及走向。
2.2干扰信号
雷达图像中干扰信号的引入主要有两个途径。一方面，测区附近的建（构）筑体、树木、地面的大型金属物（汽车、铁栅栏）、高压电线和发射台等，以及地下目标管线附近的不良地质如不密实、塌陷、空洞、高含水等，均能产生干扰信号，如不能合理规避，图像中存在较多的干扰信号，易使目标管线信号湮没在杂波中；另一方面，仪器的老旧磨损和使用不当，也会产生噪声。
3．探测方法
雷达可进行金属及非金属管线的探测。管线探测一般分两种情况：
3.1、管线走向已知
测线布置方式：
垂直主管线走向方向布置数条测线，以确定主管线位置。
平行主管线走向方向布置数条测线，以确定支管线位置。
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图6 测线布置
3.2、管线走向未知
测线布置方式：现场随机布置测线或布置交叉的网格线进行测量；若按后者布置测线，可根据平行测线雷达图像上的异常位置，确定管线走向。
3数据处理
MALA雷达的数据处理主要使用Reflexw软件，软件提供的方法主要有正校正切除、直流漂移、增益、一维滤波、二维滤波等。需要分析每张图像不同的情况，选择合适的方法和参数进行处理。以下总结了几条图像处理的经验。
a当有管线位于测线正下方时，水平管线信号会对其他管线信号产生遮盖，影响判读。可以先完成对平行管线信息的判读，选择二维滤波中抽取平均道方法，去除水平管线信号，正常判读下部信号。
b雷达图像下部分噪声较大，高频率干扰信号较多，可以通过带通滤波去除高频波，或者使用手动增益，减少对下部信号的振幅增益。
c 不同的地表材质采集的数据需要不同的参数处理，当一条测线包含其他种地表材质时，需要通过道编辑，裁减成相应的小段分别处理。
4图像判读
地质雷达图像是通过波形图和灰度图两种方式表现。通过灰度图，发现异常信号，根据信号的强度、形状、大小等进行判读，对确定的管线信号测定埋深、估算管径、初步定性等。另一方面，根据波动图上的相位、频率、振幅做辅助判读，对管线定深和确定材质等。通过波动图和灰度图的结合判读，完成发现管线、测定埋深、推测材质等。
4.1地质图像图像判读
测区内土地的密实程度和高含水情况，均会生成的相应的无规律的地质图像，这种图像无法通过数据处理进行压制和消除，在雷达图像中遮盖或者改变管线图像的形状，给判读工作增加难度。因此，在进行管线判读前，需要熟悉各种地质及其产生的图像，更准确还原地下情况。
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图7 密实的土地图像 图8 不密实有塌陷的土地图像
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图9高含水图像
高含水：由于地质雷达的工作原理，高含水的区域对探测结果影响很大，灰度图显示一片模糊，如果介质含水量很高，不推荐使用地质雷达探测。
4.2各类管线雷达图像
1）金属类管线：由于电磁波不能在金属中传播，金属管线会反射地质雷达信号，部分电磁波激发金属管线，产生震荡信号。所以金属管线信号特征明显，强度较高。另外，当管线内有水等介质时，由于介质电性的差异，信号更加明显。如下图为一条管径DN800的钢管，由于管径较大，管道内侧壁产生了反射信号：
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图10 金属管道 图11雨水管道
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图12 电信管线
2）雨污水非金属管线：埋深较浅时，信号明显；埋深较大时，由于介质电性与土壤差异较小，目标信号被杂波掩盖，图像不宜区分。如果管内有水，可以形成顶底反射。如图6为一条埋深1.8m，管径400雨水图像：
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图13管沟
3）电信电力等带电管线：自身激发电磁波，接收机接收到管线的反射信号和管线自身信号，容易发现管线。如图7，雷达图像左侧异常信号为电信管线和电信井室空洞信号互相干扰产生的强信号，右侧为一金属井盖：
4）管沟：管沟的反射信号是一个近似倒置的梯形。有些时候，管线埋深较深，或者地质情况不理想，电磁波无法探测更深，可根据管沟的反应来间接判断管线位置。如图8所示
4.21 图像显示规律
1）垂直管线走向：
①典型的抛物线结构（单支双曲线）；
②金属管线有时伴随有多次震荡信号——埋深较浅或者管径较大时；
③非金属供水管有时有顶底反射信号--管内有水时；
④管沟反射信号——近似倒置的梯形；
⑤非典型反射信号：反射信号较强的区域。
2）平行管线走向：连续界面反射信号（连续同相轴）
对雷达图像的判读，需结合现场所掌握的管线资料进行对比，提高判读的可靠性。图像的判读具有很多主观因素，这需要判读者拥有很丰富的探测经验。
6结束语
探地雷达对干扰小、浅埋深，非金属管线探测效果良好。大口径管线在一定埋深范围内探测效果明显。针对不同种类、不同管径的管线，应合理采用不同频率天线开展探测工作。探地雷达可以高效探测地下金属和非金属管线及异常体，对城市地下管线探测中无法进行钎探、开挖路段、信号弱的地下管线探测方法的有效补充。但在判定管径大小、管线深度方面仍存在不足。在今后工作中，需要综合其他物探 方法，提高对地质雷达剖面的解析能力，实际探测中，应仔细分析现场的实际情况，结合开挖验证。
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