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[摘 要]文章结合实例对道路塌陷预警系统的组成、开发及应用等几个方面做了详细分析，为今后的研究提供一些有力依据。
[关键词]GIS 电磁波遥感技术 道路塌陷 预警系统
中图分类号：TM377 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）29-0343-01
一、概述
随着我国经济持续多年的高速增长，城市道路建设、地铁建设和地下空间开发的步伐日益加快，城市车辆急剧增加。与此同时，由于道路车流量大、路面老化、路基沉降、雨水冲刷、路面渗水、地下管道漏水等原因，时常导致道路路面开裂、变形、沉降、塌陷等问题。通过有效的检测手段，积极开展城市道路病害的检测和控制，减少道路病害引发的交通问题，就显得尤为重要。
目前，北京国电经纬工程技术有限公司作为国内道路空洞探测的先行者，其自主研发的道路塌陷预警系统（专利号：ZL2012101575172）对道路进行探测，并结合着GIS和电磁波遥感技术，建成了雷达数据的管理系统，结合着三维地理信息系统，最终实现道路雷达探测数据的采集、处理、展示和查询统计，对道路塌陷问题有警示作用，用以减少道路塌陷事故的发生。该技术已经先后应用于北京市、太原市、郑州市、兰州市等多个城市道路检测。
二、道路塌陷预警系统分析
由于城市道路塌陷灾害事故的频繁发生，我们必须积极采用先进适用的高科技探测设备定期对城市道路进行普查探测，提前发现隐伏在地下的空洞，提前预警，及时采取措施排险，才能防患于未然。但是，一些常用的工程物探方法，如：高密度电法、瞬变电磁法、浅层地震法等都是成本较高，应用的效果比较差，不适合大范围的应用。相反，探地雷达具有现场实施方便、探测效率高、作业快速便捷、实施成本低廉等优势，目前已经成为城市道路塌陷灾害普查探测的首选技术手段和唯一现实可行的方法。以下我们以道路地下空洞探测系统为例，将其作为道路塌陷预警系统的一个代表，来研究该系统的开发及应用。
1、道路地下空洞探测系统的组成
道路地下空洞探测系统包含了两大系统：一是基于电磁波遥感技术开发的地质雷达；二是基于GIS思想开发的雷达检测信息管理系统，这两种系统通过相关接口的有效联接，组成统一的整体。基于电磁波遥感技术开发的地质雷达由天线、电磁波发射机、电磁波接收机、测距仪和中央控制主机四部分组成，主要用于对道路路基情况的检测。基于GIS思想开发的雷达检测信息管理系统，是指对道路路基检测信息进行数字化或图形化采集、存储、管理、分析并输出的计算机支持系统，是一系列相互关联的进行雷达数据采集、同步GPS定位、数据历史回放、空间分析、空洞标注以实现其目标的元素或组成部分的集合。该系统包含了雷达数据采集子系统、GPS定位子系统、数据管理子系统、空洞分析及标注子系统。如图1所示。
2、系统程序的开发
道路塌陷预警系统的一个典型就是道路地下空洞探测系统，该系统应具备雷达数据采集模块、地理位置信息模块、可视化显示模块、数据的集成管理模块以及数据转换接口。我们可以利用Visual Basic语言编程，对探地雷达的数据采集、后期处理的全过程进行详细分析，在此基础上建立一个道路地下空洞探测系统软件。
（1）雷达数据采集模块
本平台不仅涉及大量的业务数据，还涉及海量的空间数据与繁重的空间分析，因此选择高性能的数据库平台至关重要，而采用ORACLE+ARCSDE的方式进行空间数据库管理是目前国际上最先进的空间数据库管理方案。此外，在我们选择数据库系统时要遵循了以下原则：一是具有良好的可扩展性与可伸缩性；二是具有很好的安全性；三是支持先进的处理模式；四是具有分布处理数据，多线索查询，优化查询数据，联机事务处理功能；五是具有高性能的数据处理能力；六是具有良好的图形界面。综上所述，我们选择了ORACLE作为数据库系统平台。图2为雷达采集参数设置界面：
（2）雷达数据处理模块
对于雷达数据处理模块来说，我们可以从两个方面分析：一是空洞分析；二是空洞标注。所谓的空洞分析就是系统采用已经设置好的参数，调用采集软件进行数据采集，对采集结果自动调用相应程序进行处理，并形成通用的工程文件进行入库。对数据库中已经存在的历史工程文件进行回放，模拟在数据采集过程中的各个过程，供用户后期进行分析和决策。空洞标注是指添加方式支持在三维地球平台上添加多种类型照片、多种图像覆盖层以及包含文字、图片等内容的标签标注。
3、系统的具体应用
（1）在城市道路塌陷预警中的应用
该系统解决了道路地下病害体的快速探测、精确定位、海量电磁波波谱数据读取、管理、识别和判读的实际应用需求。通过三维地理信息技术结合电磁波遥感技术，建立电磁波遥感数据的管理系统，实现道路电磁波遥感数据的智能采集、处理、应用，有效地防止了道路塌陷事故的发生。这项技术也弥补了国内道路地下空洞探测领域的空白。
（2）对不良地质现象的遥感判析与预测
传统的工程地质调绘一般是依靠技术人员的野外作业来实现的，费时费力，效率不高，而且由于人的视野受到地形和植被的遮挡，同时由于地下空洞的偶发性，传统技术无法做到对地下不良地质的全面监测。遥感图像信息的丰富性，为工程地质人员提供了最直观调绘依据，可以大大加快工作的速度。从当前情况看，我国每年都有多起道路塌陷事故发生，其中大部分是因不良地质现象造成的。所以，应用GIS和电磁波遥感技术来解译调查各种不良地质现象，是提高勘察设计质量的必要环节，大量实践所取得的良好效果就为这一论断提供了极为有力的证据。
三、结束语
通过对实际道路路基探测采集大量数据进行计算以及在预防道路塌陷事故的应用可以表明，GIS和电磁波遥感技术的道路塌陷预警系统在实用性上优于传统的单一雷达采集软件，既减少了工作量，也提高了工作效率，节省了成本。
参考文献
[1]张博《浅谈基于GIS和电磁波遥感技术的道路安全预警系统关键技术》[J]，《中国电子商务》2014年06期.
[2]辛艳国《基于GIS技术的雷达检测信息管理系统》[J]，《科技信息》2014年10期.
[关键词]GIS 电磁波遥感技术 道路塌陷 预警系统
中图分类号：TM377 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）29-0343-01
一、概述
随着我国经济持续多年的高速增长，城市道路建设、地铁建设和地下空间开发的步伐日益加快，城市车辆急剧增加。与此同时，由于道路车流量大、路面老化、路基沉降、雨水冲刷、路面渗水、地下管道漏水等原因，时常导致道路路面开裂、变形、沉降、塌陷等问题。通过有效的检测手段，积极开展城市道路病害的检测和控制，减少道路病害引发的交通问题，就显得尤为重要。
目前，北京国电经纬工程技术有限公司作为国内道路空洞探测的先行者，其自主研发的道路塌陷预警系统（专利号：ZL2012101575172）对道路进行探测，并结合着GIS和电磁波遥感技术，建成了雷达数据的管理系统，结合着三维地理信息系统，最终实现道路雷达探测数据的采集、处理、展示和查询统计，对道路塌陷问题有警示作用，用以减少道路塌陷事故的发生。该技术已经先后应用于北京市、太原市、郑州市、兰州市等多个城市道路检测。
二、道路塌陷预警系统分析
由于城市道路塌陷灾害事故的频繁发生，我们必须积极采用先进适用的高科技探测设备定期对城市道路进行普查探测，提前发现隐伏在地下的空洞，提前预警，及时采取措施排险，才能防患于未然。但是，一些常用的工程物探方法，如：高密度电法、瞬变电磁法、浅层地震法等都是成本较高，应用的效果比较差，不适合大范围的应用。相反，探地雷达具有现场实施方便、探测效率高、作业快速便捷、实施成本低廉等优势，目前已经成为城市道路塌陷灾害普查探测的首选技术手段和唯一现实可行的方法。以下我们以道路地下空洞探测系统为例，将其作为道路塌陷预警系统的一个代表，来研究该系统的开发及应用。
1、道路地下空洞探测系统的组成
道路地下空洞探测系统包含了两大系统：一是基于电磁波遥感技术开发的地质雷达；二是基于GIS思想开发的雷达检测信息管理系统，这两种系统通过相关接口的有效联接，组成统一的整体。基于电磁波遥感技术开发的地质雷达由天线、电磁波发射机、电磁波接收机、测距仪和中央控制主机四部分组成，主要用于对道路路基情况的检测。基于GIS思想开发的雷达检测信息管理系统，是指对道路路基检测信息进行数字化或图形化采集、存储、管理、分析并输出的计算机支持系统，是一系列相互关联的进行雷达数据采集、同步GPS定位、数据历史回放、空间分析、空洞标注以实现其目标的元素或组成部分的集合。该系统包含了雷达数据采集子系统、GPS定位子系统、数据管理子系统、空洞分析及标注子系统。如图1所示。
2、系统程序的开发
道路塌陷预警系统的一个典型就是道路地下空洞探测系统，该系统应具备雷达数据采集模块、地理位置信息模块、可视化显示模块、数据的集成管理模块以及数据转换接口。我们可以利用Visual Basic语言编程，对探地雷达的数据采集、后期处理的全过程进行详细分析，在此基础上建立一个道路地下空洞探测系统软件。
（1）雷达数据采集模块
本平台不仅涉及大量的业务数据，还涉及海量的空间数据与繁重的空间分析，因此选择高性能的数据库平台至关重要，而采用ORACLE+ARCSDE的方式进行空间数据库管理是目前国际上最先进的空间数据库管理方案。此外，在我们选择数据库系统时要遵循了以下原则：一是具有良好的可扩展性与可伸缩性；二是具有很好的安全性；三是支持先进的处理模式；四是具有分布处理数据，多线索查询，优化查询数据，联机事务处理功能；五是具有高性能的数据处理能力；六是具有良好的图形界面。综上所述，我们选择了ORACLE作为数据库系统平台。图2为雷达采集参数设置界面：
（2）雷达数据处理模块
对于雷达数据处理模块来说，我们可以从两个方面分析：一是空洞分析；二是空洞标注。所谓的空洞分析就是系统采用已经设置好的参数，调用采集软件进行数据采集，对采集结果自动调用相应程序进行处理，并形成通用的工程文件进行入库。对数据库中已经存在的历史工程文件进行回放，模拟在数据采集过程中的各个过程，供用户后期进行分析和决策。空洞标注是指添加方式支持在三维地球平台上添加多种类型照片、多种图像覆盖层以及包含文字、图片等内容的标签标注。
3、系统的具体应用
（1）在城市道路塌陷预警中的应用
该系统解决了道路地下病害体的快速探测、精确定位、海量电磁波波谱数据读取、管理、识别和判读的实际应用需求。通过三维地理信息技术结合电磁波遥感技术，建立电磁波遥感数据的管理系统，实现道路电磁波遥感数据的智能采集、处理、应用，有效地防止了道路塌陷事故的发生。这项技术也弥补了国内道路地下空洞探测领域的空白。
（2）对不良地质现象的遥感判析与预测
传统的工程地质调绘一般是依靠技术人员的野外作业来实现的，费时费力，效率不高，而且由于人的视野受到地形和植被的遮挡，同时由于地下空洞的偶发性，传统技术无法做到对地下不良地质的全面监测。遥感图像信息的丰富性，为工程地质人员提供了最直观调绘依据，可以大大加快工作的速度。从当前情况看，我国每年都有多起道路塌陷事故发生，其中大部分是因不良地质现象造成的。所以，应用GIS和电磁波遥感技术来解译调查各种不良地质现象，是提高勘察设计质量的必要环节，大量实践所取得的良好效果就为这一论断提供了极为有力的证据。
三、结束语
通过对实际道路路基探测采集大量数据进行计算以及在预防道路塌陷事故的应用可以表明，GIS和电磁波遥感技术的道路塌陷预警系统在实用性上优于传统的单一雷达采集软件，既减少了工作量，也提高了工作效率，节省了成本。
参考文献
[1]张博《浅谈基于GIS和电磁波遥感技术的道路安全预警系统关键技术》[J]，《中国电子商务》2014年06期.
[2]辛艳国《基于GIS技术的雷达检测信息管理系统》[J]，《科技信息》2014年10期.