淺析探地雷達(dá)的四大測(cè)量方式

探地雷達(dá)的起源最早可追溯到20世紀(jì)初，德國(guó)人Hulsemeyer用電磁波技術(shù)探測(cè)地表的金屬物體，這就是探地雷達(dá)的最初形式。

早起有多種叫法，比如地面探測(cè)雷達(dá)、地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)儀、工程探地雷達(dá)、脈沖雷達(dá)、表面穿透雷達(dá)等，都是指面向地質(zhì)勘探目標(biāo)、利用高頻脈沖電磁探測(cè)地質(zhì)目標(biāo)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一種電磁波方法。

在以前的文章中，我們提到過(guò)探地雷達(dá)的應(yīng)用，接下來(lái)，我們?cè)賮?lái)詳細(xì)探討一下探地雷達(dá)的測(cè)量方式。

1.剖面法

是最常用的探地雷達(dá)觀測(cè)方式，類似于地震勘探中共偏移采集方式，即發(fā)射天線和接收天線以同定天線間距、按一定測(cè)量步距(測(cè)點(diǎn)距)沿測(cè)量剖面順序移動(dòng)并采集數(shù)據(jù)，從而得到整個(gè)剖面上的雷達(dá)記錄。這是目前大多數(shù)雷達(dá)系統(tǒng)常用的觀測(cè)方式，只需要發(fā)射和接收兩個(gè)通道，系統(tǒng)設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單。剖面法的優(yōu)點(diǎn)是剖面成果不需要或只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理就可用于解釋，能直觀得到測(cè)量成果，非常適合于急需快速提供測(cè)量結(jié)果的場(chǎng)合。

2.寬角法

有兩種工作方式：一種方式是一個(gè)天線在某點(diǎn)固定不動(dòng)（不論發(fā)射或接收天線）；另一天線按等間隔沿測(cè)線移動(dòng)并采集數(shù)據(jù)，得到的記錄相當(dāng)于地震勘探中共炮點(diǎn)記錄（CSP）。另一種方式是以地面某點(diǎn)為中心點(diǎn)，發(fā)射天線和接收天線對(duì)稱分置于中心點(diǎn)兩側(cè)，按一定間隔沿測(cè)線向兩側(cè)順序移動(dòng)并采集數(shù)據(jù)．得到的記錄類似于地震勘探中共中心點(diǎn)記錄（CMP），當(dāng)?shù)叵陆缑嫠綍r(shí)類似于共深度點(diǎn)記錄（CDP）。

采用寬角法測(cè)量的目的：一是求取地下介質(zhì)的雷達(dá)波速度，為時(shí)深轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)解釋提供資料。二是實(shí)現(xiàn)水平多次疊加，提高信噪比。采用這種測(cè)量方式沿剖面進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量，與地震勘探類似，可以通過(guò)動(dòng)、靜校正和水平疊加處理獲得高信噪比雷達(dá)資料，同時(shí)可以增加勘探深度。

3.透射波法

主要測(cè)量穿透過(guò)測(cè)量對(duì)象的直達(dá)波到達(dá)時(shí)間進(jìn)而計(jì)算出雷達(dá)波速度，通過(guò)穿透過(guò)測(cè)量對(duì)象的雷達(dá)波速度差異判斷測(cè)量對(duì)象的質(zhì)量。因此透射波法要求發(fā)射和接收天線分立于測(cè)量對(duì)象的兩側(cè)。由于只解釋和計(jì)算最早到達(dá)的直達(dá)波，波形識(shí)別和計(jì)算相對(duì)簡(jiǎn)單。透射波法主要用于工程中墻體、柱體、橋墩、樁的質(zhì)量檢測(cè)以及井中雷達(dá)測(cè)量。井中雷達(dá)測(cè)量需要預(yù)先布置兩個(gè)井孔，類似于地震跨孔測(cè)量。透射波法也可采用層析成像的觀測(cè)方式工作，從而獲得更精細(xì)的孔間介質(zhì)速度成像。

4.三維測(cè)量方式

隨著勘探目標(biāo)要求的提高，二維剖面測(cè)量所能給出剖面上異常目標(biāo)的埋深、范圍等信息已不能滿足業(yè)界對(duì)探測(cè)目標(biāo)延伸走向、空間變化等詳細(xì)信息的要求?？脊拍繕?biāo)的規(guī)模相對(duì)較小，二維剖面法很難使測(cè)線正好跨過(guò)探測(cè)對(duì)象，剖面異常的解釋也是問(wèn)題。因此開(kāi)展三維雷達(dá)勘探是考古地球物理應(yīng)用的趨勢(shì)和方向，一些商用雷達(dá)系統(tǒng)從硬件設(shè)備到處理軟件都能夠支持三維雷達(dá)勘探。

從效率上講，剖面法點(diǎn)測(cè)的低效率也制約著三維雷達(dá)的應(yīng)用，一些公司如SSI公司采用SMARTCART(小推車)配備里程計(jì)或GPS定位系統(tǒng)，這樣可實(shí)現(xiàn)快速移動(dòng)采集大大提高三維數(shù)據(jù)采集效率。

審核編輯 黃昊宇