[发明专利]一种基于三维探地雷达的地下管道管径测量方法

说明书

本发明公开了一种基于三维探地雷达的地下管道管径测量方法，包括：沿任一方向的路径A采集获得第一三维探地雷达数据；沿垂直于路径A方向的路径B采集获得第二三维探地雷达数据；提取双曲线特征信号所在部位的水平切片图上管道方位角θ₁和方位角θ₂；根据θ₁和θ₂的最大值作为管道与路径A的夹角θ，设置与路径A的夹角为θ+90°的路径C，采集获得第三三维探地雷达数据；提取第三三维探地雷达数据中各通道中的管道电磁波反射双曲线坐标；对管道电磁波反射双曲线坐标进行最小二乘法拟合，求得任一通道的反演管径，求得反演管径的平均值。

技术领域

本发明涉及地下管线探测技术领域，尤其是一种基于三维探地雷达的地下管道管径测量方法。

背景技术

随着城市建设得不断发展，城市预埋管道的数量逐渐增多，管线的布设较为凌乱；另外，城市地下管线的图纸管理工作较为分散，城市地下管线通常因图纸缺失而无法准确掌握管径信息，在维修、改造等业务中须通过开挖实体测量，其不仅仅增加的检修维护的工作量，还容易挖伤或挖断其他管道。

近年来，随探地雷达技术的快速发展而采用电磁波无损估算管径方法逐渐应用于工程实践。例如申请号为“201310684886.1”、专利名称为“基于探地雷达的运营期地下管道管径测定方法”的中国发明专利，其利用基于探地雷达电磁波反射机理以及管道特殊圆形形状，实现在地下管道运营阶段管道内充满有耗介质时还能够在非开挖、无扰动下探测与解译地下管道管径的新方法。实现步骤为：①在确定地下管道走向、埋深、对应地表位置与合适雷达频谱参数的基础上，开展探地雷达探测并测得管道上方雷达测线方向3个测点的雷达图像；②在对雷达图像去噪处理基础上，提取3个测点坐标对应电磁波单道波形图；③从单道波形曲线峰谷值确定从3个测点到管壁的电磁波传播时间；④确定场地电磁波波速基础上，得到3个测点到管壁的传播距离；⑤利用3个测点坐标与其到管壁的电磁波传播距离，计算管道管径。但是，该技术的精度受电磁波波速标定精度影响较大，且仅利用3个测点信息，误差较大，现场应用较为麻烦。

另外，专利申请号为“201410283348.6”、名称为“一种基于探地雷达的地下管线参数自识别方法”中国发明专利，其实现步骤为：1.预处理：利用SVD对探地雷达接收的原始剖面图像进行变换分析，分离背景和目标信号；2.类双曲线边缘提取，对预处理图像进行边缘检测，提取管线反射形成的类双曲线同相轴的位置及形状；3.目标初始特征参数提取，对步骤2产生的类双曲线同相轴图像，进行管线空间位置、上覆地层介质平均速度和管径等参数进行提取，获得管径反演计算的初始参数；4.速度扫描及管线参数反演迭代；5.Hough变换提取管线参数。该技术在不标定电磁波波速情况下利用Hough圆变换方法估算电磁波波速、管径、管线位置，但是，其要求数据采集时探地雷达移动方向须严格垂直管线轴线，因现场作业中大多数情况无法事先掌握管线分布情况，无法保证数据采集方向与管线轴线的垂直度，在管线参数估计中引入较大误差源，适用性不强。由此可见，目前，现有技术均采用单通道单剖面探地雷达数据进行管径参数估计，存在固有误差。

因此，急需要提出一种检测简单、准确率高的基于三维探地雷达的地下管道管径测量方法。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基于三维探地雷达的地下管道管径测量方法，本发明采用的技术方案如下：

一种基于三维探地雷达的地下管道管径测量方法，包括以下步骤：

步骤S1，在地下管道区域内，沿任一方向的路径A采集获得第一三维探地雷达数据；

步骤S2，沿垂直于路径A方向的路径B采集获得第二三维探地雷达数据；

步骤S3，绘制并得到第一三维探地雷达数据对应的第一三维切片图，并绘制并得到第二三维探地雷达数据对应的第二三维切片图；