由于城市交通设施的不断完善,城市地下管线的分布也逐渐朝着复杂化趋势发展。在工程维护与施工过程中,由于地下管线的分布资料年久而造成关键信息丢失的情况时有发生。这导致在进行工程作业时,经常出现管线挖断等事故,轻则造成停水停电,重则导致爆炸等严重事情发生。因此,精确探测地下管线位置以及刻画管线分布对于城建发展至关重要。探地雷达是通过收发高频电磁波获取地下未知目标信息的无损探测技术,具有高效、安全、简单等特点。而极化状态是研究电磁波的矢量特性的重要信息,它可用来确定目标的方向、倾角和形状等属性。此外,电磁波的不同极化方式在对目标信号的滤波、增强和抗干扰等方面同样具有优势,可以获得稳健的检测能力,进而提高物体的分辨能力。因此,探地雷达的极化属性被广泛关注,探地雷达也逐步从单一极化测量转到多极化乃至混合极化测量。本文将混沌信号作为发射信号,搭建了极化混沌探地雷达系统,进一步,对多极化回波信号进行数据融合,最终实现了地下管线的定位及分布探测。论文的主要工作内容如下:（1）总结了现有探地雷达研究进展,分析了探地雷达基本原理和电磁波的极化原理。此外,还介绍了四种常用探地雷达数据探测方式。（2）建立了极化混沌探地雷达仿真模型,对不同极化状态下不同分布状态的管线响应特性进行分析。此外,分别采用加权平均、主成分分析、多尺度小波变换和拉普拉斯金字塔四种数据融合方式对极化数据进行处理。仿真结果表明,基于拉普拉斯金字塔数据融合的极化混沌探地雷达可以实现地下管线的精确探测。（3）搭建了极化混沌探地雷达实验系统对地下管线进行探测。实验结果与仿真结果基本一致,证明了所提方法能够对地下管线分布进行探测。进一步,在相同探测条件下,分别采用极化混沌探地雷达与极化步进频率探地雷达对地下管线探测,实验结果表明极化混沌探地雷达具备探测更深目标的能力,且成像更加清晰。