[发明专利]基于探地雷达图像特征信号识别的供水管道漏损检测方法

说明书

本发明属于市政工程城市供水管道漏损的无损检测领域，公开了一种基于探地雷达图像特征信号识别的供水管道漏损检测方法。步骤一，获取供水管道的探地雷达原始图像数据；步骤二，对获取的原始图像数据进行去直流、零时校正、振幅增强和带通滤波处理；步骤三，结合双曲线信号特征和多次波形成原理以及它们在图像上的位置信息，观察图像中各信号的特征，识别出图像中的管道漏损信号和干扰信号，以对图像中管道漏损信息的准确识别。本发明改变了传统的探地雷达图像分析方式，不但可以识别出雷达图像上的管道漏损信号，也可以排除干扰信号，还可以精确定位漏损的具体位置和深度，从而提高探地雷达在供水管道漏损检测中的效率和准确率。

技术领域

本发明属于市政工程城市供水管道漏损的无损检测领域，尤其涉及一种基于探地雷达图像特征信号识别的供水管道漏损检测方法。

背景技术

探地雷达作为一种无损检测方法，因其高效、图像直观且不易受外界干扰等优势，在考古、地下空洞探测、地质预报等领域有较好的应用，但在市政供水管道漏损检测方面的应用和研究还很少。图1为探地雷达成像原理，探地雷达是以电磁波传播理论为基础，以介质电性(电导率、介电常数)差异为前提，利用高频脉冲电磁波的反射探测目标物体。目标物体与土体之间的介电常数差值越大，则目标物体反射的功率越大，目标体的雷达成像就越清晰。表1为常见物质材料在100MHz的相对介电常数，由表可见，水的介电常数为81，一般土体的介电常数为16，相差巨大，理论上当电磁波到达干燥土壤和湿润土壤界面时，其反射系数足够大，雷达能够接收到其反射回来的电磁波，因此在雷达图像上会出现因供水管道发生漏损而产生的信号。由此可知，理论上，探地雷达在供水管道漏损检测方面具有优势。但是实际工程中因为地下介质的多样性和复杂性，图像上总是出现与漏损信号类似的干扰信号，导致雷达图像上的漏损信号难以被准确识别，使得探地雷达在管道漏损检测方面的应用效果较差。例如，管道覆土中经常带有尺寸大小不等的石块，每一个石块都会在雷达成像上产生与漏损信号类似的干扰信号。现有图像中漏损信号的识别主要问题是：

(1)图像包含的信息量大，即图像中存在许多复杂的、相似的信号；

(2)图像信号的解释主观性强，即图像信号的解释理论依据不足，极大地依赖于经验丰富的检测人员；

(3)图像信号的利用不足，即检测人员通常只关注信号在图像中出现的位置，却没有对信号本身进行分析。

因此，如何从探地雷达图像中准确识别出图像上的漏损信号，排除图像上的非漏损信号，已成为应用探地雷达进行管道漏损检测的关键问题。解决以上问题，不仅能更加高效、准确地检测出管道是否发生漏损及漏损情况，更有利于探地雷达在管道漏损检测方面的推广。

表1常见物质在100MHz的相对介电常数

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于探地雷达图像特征信号识别的供水管道漏损检测方法。

本发明是这样实现的，一种基于探地雷达图像特征信号识别的供水管道漏损检测方法，其特征在于，该方法包括：

步骤一，获取供水管道的探地雷达原始图像数据；

步骤二，对获取的原始图像数据进行去直流、零时校正、振幅增强和带通滤波处理；

步骤三，结合双曲线信号特征和多次波形成原理以及它们在图像上的位置信息，观察图像中各信号的特征，识别出图像中的管道漏损信号和干扰信号，以对图像中管道漏损信息的准确识别。

进一步的，所述步骤一中探地雷达原始图像数据的获取包括如下步骤：

(1)根据已知的管道埋深和管径大小，通过探地雷达水平分辨率和垂直分辨率公式确定所使用的雷达天线的中心频率；其中，探地雷达水平分辨率和垂直分辨率的关系见下式：