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[摘要]在城市地下管线探测工程中，经常使用的物探方法是电磁法和探地雷达法，但是对于一些比较复杂的地下环境和探测条件，这两种方法使用时就会出现一些比较复杂的情况。本文基于电磁探测的基本原理，介绍一些常见的反射信息异常特征分析，并简要介绍在复杂条件下的城市地下管线探测技术，以减少复杂环境的干扰，突出探测目标信息，满足城市地下管线目标定位的精度要求。
[关键词]复杂条件 城市地下管线探测 电磁探测
[中图分类号] P258 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-6-163-1
由于城市地下环境和探测条件的复杂性，对于一些常见的探测方法就会有使用上的局限，使得地球物理异常的解具有多值性，相关探测目标的结果解释会显得比较困难。例如：城市地下环境中非金属管线的探测。在城市地下管线的探测工程中，必须解决好复杂条件下的管线探测问题，只有这样才能提高管线探测工程的质量，保证正常管线信息的采集和城市管线信息管理系统的建立和完善。
1地下管线目标探测的基本原理
1.1利用电磁法进行地下管线探测的基本原理
利用电磁原理进行地下目标的识别是城市管线探测所采用的主要技术。其基本原理是利用地下管线和周围环境对电磁反应性质的差异、电磁感应的基本原理、电磁场的时空分布规律来进行探测目标的识别研究。当进行地下管线的探测时，利用地面上设备所激发形成的电磁场，同时在地下的管线中形成具有一定强度且不断变化的电流，而这种不断变化的电流又会在管线的周围环境中激发出另一个具有相同频率的交变电磁场，如果激发出的电磁场可以被地面上的设备探测到，我们就可以利用收集的电磁信息进行管线种类的识别和管线位置的确定工作。在这个过程中，为了取得比较理想的效果，必须满足电磁探测的基本条件，比如：地下管线中的电流所激发出的电磁场，必须能够被设备探测到，而且其空间分布和电磁强度能够被计算分析。
1.2利用探地雷达进行地下管线探测的基本原理
和电磁法探测相类似，探地雷达也是利用地下识别目标和周围的介质对雷达信号的反应差别进行工作的。探地雷达采用的是高频电磁波，主要的物理过程如下：首先利用在地面上不断移动的雷达天线产生一个能够不断发射高频电磁波的波源，电磁波在地下传播的过程中，遇到具有不同物理性质的传播界面时会发生不同强度的折射、投射和散射，我们可以利用的主要是电磁反射的能量。电磁反射能量的强度和界面两侧介质的物理性质有关。反射的电磁能量被接受装置接收以后，就可以得到反射波的时间参数、相位参数、振幅和波长参数等。然后通过一系列的技术处理，就可以形成地下环境的扫描图像，作为分析、判读和识别地下管线的数据基础，然后就可以提取出地下管线的属性和位置信息。
2在复杂条件下所采用的地下管线探测技术
2.1平行近间距管线的探测技术分析
通常情况下，为了节省地下的空间资源，在地下管线的布设时都会采用平行近间距的形式，但是这种情况对地下管线探测的影响比较大，其异常特点主要表现在：当相近的管线的空间距离比较小时，异常曲线一般只会出现一个高峰，但是不能仅仅依靠峰值的数量来判断管线的数量；当相邻管线的空间距离比较大时，异常曲线通常会出现多峰的情况，但是曲线没有对称的性质，并且曲线的峰值与所对应管线真实的空间位置有所偏移，这是相邻管线之间的耦合、互感等电磁异常现象相互叠加影响的最终结果。为了解决这个问题，可以采用以下几种措施，如：金属管道充电法、感应钳夹钳法、感应法等。这些方法各有优缺点和不同的适用范围，实际应用时应根据现场实际条件具体采用。
2.2非金属材料的地下管线探测技术分析
目前，城市地下管线的种类越来越多，地下管线所采用的材料也有所不同，如：塑料材料、铜和光纤等。金属管线是最容易被识别和准确定位的。但是对于非金属管线，采用和金属管线相同的物探方法，其结果就会不准确，对于城市地下管线的探测标准来说，其精度要求又非常高。所以，采用常规的管线探测仪根本就没有工作的条件，也不能得到比较理想的探测结果。基于此，非金属管线的探测主要采用高频电磁波法进行识别和定位。
3雷达探测地下管线的异常特征和主要影响因素
3.1探地雷达探测地下管线的异常曲线特征
当地下管线和周围环境存在电磁反应差异时，我们就可以利用这种差异进行地下非金属管线的探测工作。比如：对于输水管道、燃气管道等，其顶部的电磁反射曲线通常呈现出拱状的特征，拱形的顶点位置就是管线中心所对应的空间位置；而对于管沟和管块类地下管线，电磁反射的曲线形态接近直线状，曲线中心位置也对应了顶板的中心。同时，反射曲线会随着管径的变大而逐渐趋于平缓；反射波的振幅会随管线所处深度增加而减小；反射强度随着相邻介质电磁性质的差异变大而逐渐变大。
3.2影响探地雷达探测效果的主要影响因素
由于城市地下环境的复杂和探测条件的不确定性，当利用探地雷达进行地下管线的探测识别时会受到诸多方面的影响，使探测目标的异常曲线变的极其复杂，为目标识别和位置确定工作制造了困难，分析这些影响因素的目的是为了及时的确定电磁干扰的来源，排除不相干因素的影响，准确的确定地下管线目标位置。这些影响因素主要表现为：第一，地下管线和周围介质的介电常数、导电率的不同影响了雷达信号的吸收系数和反射系数。第二，管线的规格、材料、埋藏深度、周围介质的均匀程度不同影响到了雷达波形的稳定性。第三，近间距平行管线使雷达信号异常变得难以识别。第四，探测环境的变化也会对探测设备的工作状态产生影响。
4结语
城市地下管线的探测是构建数字城市的重要数据来源，但是因为以往的管线资料不准确和缺失，以及城市地下管线管理制度的混乱导致了城市地下管线数据管理的难题。采用物探手段来进行地下管线资料的收集是重要的技术手段，但是由于一些比较复杂的地下环境，导致常规的电磁探测和探地雷达出现了一些难题，这时必需采用一些非常规方法才能进行地下目标的识别和定位。
参考文献
[1]王勇，陈伟.近间距平行地下管线探测方法研究[J]. 测绘通报. 2011（03）.
[2]马强.浅论地下管线建设与管理[J]. 合作经济与科技. 2010（20）.
[3]高军.地下管线探测在国民经济发展中的作用[J]. 辽宁经济. 2010（09）.
[4]李学军，洪立波.城市地下管线探测与管理技术的发展及应用[J].城市勘测. 2010（04）.
[关键词]复杂条件 城市地下管线探测 电磁探测
[中图分类号] P258 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-6-163-1
由于城市地下环境和探测条件的复杂性，对于一些常见的探测方法就会有使用上的局限，使得地球物理异常的解具有多值性，相关探测目标的结果解释会显得比较困难。例如：城市地下环境中非金属管线的探测。在城市地下管线的探测工程中，必须解决好复杂条件下的管线探测问题，只有这样才能提高管线探测工程的质量，保证正常管线信息的采集和城市管线信息管理系统的建立和完善。
1地下管线目标探测的基本原理
1.1利用电磁法进行地下管线探测的基本原理
利用电磁原理进行地下目标的识别是城市管线探测所采用的主要技术。其基本原理是利用地下管线和周围环境对电磁反应性质的差异、电磁感应的基本原理、电磁场的时空分布规律来进行探测目标的识别研究。当进行地下管线的探测时，利用地面上设备所激发形成的电磁场，同时在地下的管线中形成具有一定强度且不断变化的电流，而这种不断变化的电流又会在管线的周围环境中激发出另一个具有相同频率的交变电磁场，如果激发出的电磁场可以被地面上的设备探测到，我们就可以利用收集的电磁信息进行管线种类的识别和管线位置的确定工作。在这个过程中，为了取得比较理想的效果，必须满足电磁探测的基本条件，比如：地下管线中的电流所激发出的电磁场，必须能够被设备探测到，而且其空间分布和电磁强度能够被计算分析。
1.2利用探地雷达进行地下管线探测的基本原理
和电磁法探测相类似，探地雷达也是利用地下识别目标和周围的介质对雷达信号的反应差别进行工作的。探地雷达采用的是高频电磁波，主要的物理过程如下：首先利用在地面上不断移动的雷达天线产生一个能够不断发射高频电磁波的波源，电磁波在地下传播的过程中，遇到具有不同物理性质的传播界面时会发生不同强度的折射、投射和散射，我们可以利用的主要是电磁反射的能量。电磁反射能量的强度和界面两侧介质的物理性质有关。反射的电磁能量被接受装置接收以后，就可以得到反射波的时间参数、相位参数、振幅和波长参数等。然后通过一系列的技术处理，就可以形成地下环境的扫描图像，作为分析、判读和识别地下管线的数据基础，然后就可以提取出地下管线的属性和位置信息。
2在复杂条件下所采用的地下管线探测技术
2.1平行近间距管线的探测技术分析
通常情况下，为了节省地下的空间资源，在地下管线的布设时都会采用平行近间距的形式，但是这种情况对地下管线探测的影响比较大，其异常特点主要表现在：当相近的管线的空间距离比较小时，异常曲线一般只会出现一个高峰，但是不能仅仅依靠峰值的数量来判断管线的数量；当相邻管线的空间距离比较大时，异常曲线通常会出现多峰的情况，但是曲线没有对称的性质，并且曲线的峰值与所对应管线真实的空间位置有所偏移，这是相邻管线之间的耦合、互感等电磁异常现象相互叠加影响的最终结果。为了解决这个问题，可以采用以下几种措施，如：金属管道充电法、感应钳夹钳法、感应法等。这些方法各有优缺点和不同的适用范围，实际应用时应根据现场实际条件具体采用。
2.2非金属材料的地下管线探测技术分析
目前，城市地下管线的种类越来越多，地下管线所采用的材料也有所不同，如：塑料材料、铜和光纤等。金属管线是最容易被识别和准确定位的。但是对于非金属管线，采用和金属管线相同的物探方法，其结果就会不准确，对于城市地下管线的探测标准来说，其精度要求又非常高。所以，采用常规的管线探测仪根本就没有工作的条件，也不能得到比较理想的探测结果。基于此，非金属管线的探测主要采用高频电磁波法进行识别和定位。
3雷达探测地下管线的异常特征和主要影响因素
3.1探地雷达探测地下管线的异常曲线特征
当地下管线和周围环境存在电磁反应差异时，我们就可以利用这种差异进行地下非金属管线的探测工作。比如：对于输水管道、燃气管道等，其顶部的电磁反射曲线通常呈现出拱状的特征，拱形的顶点位置就是管线中心所对应的空间位置；而对于管沟和管块类地下管线，电磁反射的曲线形态接近直线状，曲线中心位置也对应了顶板的中心。同时，反射曲线会随着管径的变大而逐渐趋于平缓；反射波的振幅会随管线所处深度增加而减小；反射强度随着相邻介质电磁性质的差异变大而逐渐变大。
3.2影响探地雷达探测效果的主要影响因素
由于城市地下环境的复杂和探测条件的不确定性，当利用探地雷达进行地下管线的探测识别时会受到诸多方面的影响，使探测目标的异常曲线变的极其复杂，为目标识别和位置确定工作制造了困难，分析这些影响因素的目的是为了及时的确定电磁干扰的来源，排除不相干因素的影响，准确的确定地下管线目标位置。这些影响因素主要表现为：第一，地下管线和周围介质的介电常数、导电率的不同影响了雷达信号的吸收系数和反射系数。第二，管线的规格、材料、埋藏深度、周围介质的均匀程度不同影响到了雷达波形的稳定性。第三，近间距平行管线使雷达信号异常变得难以识别。第四，探测环境的变化也会对探测设备的工作状态产生影响。
4结语
城市地下管线的探测是构建数字城市的重要数据来源，但是因为以往的管线资料不准确和缺失，以及城市地下管线管理制度的混乱导致了城市地下管线数据管理的难题。采用物探手段来进行地下管线资料的收集是重要的技术手段，但是由于一些比较复杂的地下环境，导致常规的电磁探测和探地雷达出现了一些难题，这时必需采用一些非常规方法才能进行地下目标的识别和定位。
参考文献
[1]王勇，陈伟.近间距平行地下管线探测方法研究[J]. 测绘通报. 2011（03）.
[2]马强.浅论地下管线建设与管理[J]. 合作经济与科技. 2010（20）.
[3]高军.地下管线探测在国民经济发展中的作用[J]. 辽宁经济. 2010（09）.
[4]李学军，洪立波.城市地下管线探测与管理技术的发展及应用[J].城市勘测. 2010（04）.