RDFD-V01车载式道路灾害预警雷达系统

    RDFD-V01车载式道路灾害预警雷达系统是中国电波传播研究所集三十余年地下目标探测技术和应用研究成果之底蕴，专门针对城市道路塌陷灾害而研发设计的道路塌陷灾害预警系统。该系统以拥有完全自主知识产权的多通道超宽带探地雷达阵列检测技术为核心，融合高清晰图像和激光阵列等当今先进传感器技术，辅以GPS定位和DMI测距装置，以机动车辆为平台，在正常车速下对道路进行深度“CT”扫描，实现“由表及里、由浅入深”的高速精确探测，提前发现道路下方潜伏的沉陷、空洞及结构层破碎等危害，并将其位置、深度和范围等检测信息录入数据库，向城市管理部门提供道路施工、养护综合查询和平台管理的相关数据。

RDFD-VO1探地雷达系统示意图

    该系统检测的基本原理是通过发射天线发射高频电磁波，当高频电磁波遇到介电常数不同的界面时，会产生反射不同的回波，再根据接收到反射回波的时间和形式， 确定反射界面的距离及判定反射体的可能性质。该系统由多通道探地雷达子系统、高清晰照相和视频采集子系统、GPS和距离测量子系统、控制及数据处理中心以及车辆平台等五部分构成。该系统检测作业时通过与距离测量子系统的同步工作，利用距离信息索引可实现雷达、道面图像和视频影像的检索。该系统具有探测效率高、探测结论准确、定位精度高、探测方便、适应性强、操作简单和节省人力的优点。

RDFD-VO1探地雷达系统实景图

    系统主要功能

    1）道路面基底层结构分布探测。使用多通道雷达配合中高频天线阵，探测道路土基空洞、脱空、沉降等结构病害缺陷，检测道路面层、垫层厚度、裂缝和破碎等，最小层厚分辨率可达3mm。

    2）道路基底层病害探测。使用多通道雷达配合中低频天线阵，探测道路下的土基裂隙、空洞、脱空、塌陷等机构缺陷、灾害。

    3）道路表面破损检测诊断技术。采用固定在前方车顶的高速高清晰线阵扫描照相机和大功率红外激光照明技术相结合，在距离测量传感器触发下对路面进行高速连续拍摄，由分析软件对道路表面裂缝、修补、沉降及异物进行识别、统计。

    4）路况及路产调查视频采集。通过固定在车顶的两部高速数字摄像机对车辆前方和右侧的景物进行记录，这些视频信息可以实时记录道路沿线设施状况信息，还可以用于辅助道路病害的现场精确定位。

建设路探地雷达检测病害卫星定位图

    智能数据管理平台

    RDFD-V01车载式道路灾害预警雷达系统拥有检测结果的直观化查询和工程化管理的智能数据管理平台，采用工程项目的形式管理数据，一个检测项目所采集的所有数据信息保存在同一工程目录下，并录入数据库服务器，利用GIS系统实现道路空间位置和检测数据的匹配，对检测结果进行可视化表达。可以按照线路、空间位置等方式对检测到的相关路面病害信息进行定位、查询、统计分析和评价。授权用户可通过因特网在任意终端进行远程登录查询，及时掌控道路状况变化，为制定养护方案提供有效数据支持。

    为了便于城市道路管理部门更加直观地了解所检测道路的各种病害的分布情况，可以把各类病害的分布位置情况放入到Google Earth地图中进行显示，并做相关的道路病害种类标识，例如：： 代表沉降、代表破碎、代表脱空、代表断裂。

 

    工程检测案例一

    工程名称：湘潭市宝塔路、建设路和建设中路等市政道路病害检测。

    检测内容：使用探地雷达法，分析道路损坏情况；使用GPS位置信息，精确定位病害的位置；通过卫星地图显示主要病害的分布情况；为道路维护和整修提供科学的依据。

    检测概况： 中国电波传播研究所于2014年8月5日至7日对宝塔路、建设路和建设中路的道路进行了检测。其中：宝塔路（从河东大道到东湖路）检测长度为1400m，主要检测了宝塔路的双向行车道共4条测线；建设路分别检测了建设南路（从书院西路到河东大道）检测长度2500m，主要检测了顶管正上方的非机动车道的2条测线；建设中路（从东湖路到岚园路）检测长度1100m，主要检测了顶管施工管线正上方的最外车道和次外车道的2条测线。作业中采用RDFR-V01型车载式道路灾害预警雷达系统和RDFR-P01型便携式道路灾害预警雷达系统，利用距离传感器控制方式，以平均10km/h车行速度对道路进行了精细探测，采集并保存了大量雷达数据和视频数据，为数据处理提供了有效的依据。随后进行室内数据处理、资料整理、图件绘制、报告编写作业。

    RDFR-V01型车载式道路塌陷灾害预警雷达系统在布沙路地下空洞普查探测作业中，对道路下方5m范围内的地下空洞和管线周围土体松散脱空等具有现实危险的灾害和病害能够可靠探测；普查探测效率和探测精度均远远高于人工雷达探测作业，每天可完成至少20km标准城市道路的全覆盖普查探测任务（每车道一次性完成4条测线，高于工程勘察的详查标准）；取得的完整翔实的道路结构和道路下方地层的雷达数据集中存储在中心数据库中，可为今后各个时期的道路普查探测提供比对依据，用于监控道路灾害病害发生发展过程，使得道路空洞灾害和各类病害的普查探测处于可靠受控状态；配套的道路空洞塌陷灾害和病害GIS管理系统可统一可视化管理道路灾害病害普查探测成果，为灾害评估和日常管理养护提供可靠的数据支持。

    维护建议：针对本次检测的部分路段，建议在宝塔路和建设路中疑似空洞点，进行钻孔取样以确定是否是空洞，尤其是管线周围的部分进行加强防范，并及时进行加固处理。

广州机场高速路病害探地雷达检测作业现场

 

    工程检测案例二

    工程名称：广州机场高速公路南线路基段沥青混凝土路面及基层缺陷（隐患）状况检测。

    检测内容：使用探地雷达法，分析道路损坏等级，统计损坏类型及损坏量；使用GPS位置信息，精确定位病害的位置；通过卫星地图显示主要病害的分布情况；为道路维护和整修提供科学的依据。

广州机场高速路路面路基病害卫星定位图

    检测概况：中国电波传播研究所于2014年11月26日对机场高速南线的路段进行了覆盖式的检测。本次检测的路段为机场高速南线部分，起点为机场高速入口（K24+400）终点为黄石立交（K8+0）。检测路段包括了左幅和右幅的第四车道和第三车道。检测的主要目的为查清机场高速沥青混凝土路面及基层缺陷（隐患）状况，以便为该路段下一阶段的病害整治和沥青路面工程施工提供科学依据。作业中采用车载式系统以平均25km/h车行速度对道路进行了精细探测，采集并保存了大量雷达数据和视频数据，为数据处理提供了有效的依据。

    此次检测作业快速对道路进行地毯式全覆盖探测普查，在雷达车行进过程中实时探测地下的空洞、地质灾害、道路结构层损坏程度和性质、结构层及面层厚度、管线位置及深度等进行探测，并精确定位，对塌陷灾害发生前及时预警，对道路整修提供了支持。

    维护建议：通过探地雷达检测发现，机场高速部分路段破碎情况比较多，且大多以沥青层下方水稳层破碎为主，表面有大量的修补裂缝，部分裂缝已经对道路下方产生影响，建议进行适当维护修复作业。

    （通信员 于景兰）

    注：本文刊载于《市政技术》2015年第4期，第5、6页。