用天线阵技术无损探测大桥钢筋网的三维分布

常规的探地雷达发射的电磁波和接收的电磁波均为同一频率,因此影响了探测的精度、效率.天线阵探地雷达将不同频率的天线组合到一起工作,实现了一次扫描得到4张雷达图,使深部、浅部探测一次同时完成,提高了探测精度和工作效率,节约了探测成本.另外,由于不同频率的天线对不同深度的被探测体有足够的分辨率,不同位置的天线对同一被探测体进行全区域、多角度的探测,所以天线阵探地雷达能够分辨上下重叠或位置很近的被探测体,使得对一个区域的钢筋网进行三维探测成为可能.     

探地雷达探测精度影响因素研究

探地雷达作为一种用于确定地下介质分布的广谱电磁技术,由于其具有高效、快速、连续、无损伤、低成本和高分辨率成像等特点,目前已成为公路、机场、隧道、水坝和堤防等基础工程设施无损检测技术的重要组成部分。本论文针对目前探地雷达探测中出现的一些难点问题做了一些研究。研究了在进行探地雷达勘察时不同的介电常数设置值对探测结果的影响,并通过对建筑物的实际探测验证不同介电常数设置值对探测精度的影响规律。     

科学触角

雷达技术探测树木根系分布 粗根（直径大于0．5厘米的根系）在森林生态系统中扮演着重要角色，具有支撑、固定树冠和为其运输水分、矿质营养等功能。另外，粗根也是储藏树冠固定碳的重要器官。     

用探地雷达技术探测堤坝的隐患

探地雷达技术是根据电磁波在不同介质中传播特性不同的原理工作的,具有快捷、无损、连续测量和经济等优点,是目前病险库调查、坝体及截渗体隐患探测的良好手段。文章结合水库大坝隐患的探地雷达探测实例,介绍了用探地雷达技术探测涵洞形状及埋深、跌窝形态及发展趋势、截渗体形态及完整性的方法和成果,提出了土坝中电磁波波速的取值范围及选用天线的频率与探测深度、分辨率的相互关系,并揭示了土坝中不同隐患的雷达波特征。     

采空区充填物探地雷达识别技术研究及应用

设计了一个由混凝土、矿粉和尾砂等材料制成的带空洞的实验模型.在模型的预留空洞中,分别充填水、砂、泥和空气进行了模拟实验,研究不同充填介质在探地雷达探测图像中表现出的特征及差异,进而辨别不同充填介质.论述了采空区探地雷达探测原理与方法,并通过在甘肃厂坝铅锌矿进行现场试验,分析、识别了采空区内充填物类型及状态.实践表明,应用探地雷达技术,可以高效、准确地探测采空区及其充填情况.     

超宽带探地雷达探测性能研究

研究了超宽带探地雷达的探测性能问题.在介质品质因子为常数的假设条件下,定义了超宽带信号的平均损耗,对超宽带探地雷达的探测深度和分辨率进行了定量研究,分别指出了其与百分带宽的关系,分析比较了具有相同带宽、不同百分带宽信号的探测深度.研究结果表明,超宽带探地雷达在探测深度及分辨率方面具有一定的优势,其应用将会越来越广泛.     

探地雷达仪器原理及涵洞探测应用研究

阐述了探地雷达探地原理,探讨了探地雷达探测涵洞的可行性,通过分析两个涵洞探测实例,表明探地雷达探测涵洞是科学的,拓展了它的应用领域,表明该技术具有较强的实用性     

探地雷达方法及在井下工程探测中的实际应用

在简要介绍探地雷达仪器组成、方法原理及应用特点的基础上，分析了其在井下岩土工程探测中应用的可行性，结合几个探测实例分析了探地雷达在井下工程探测中的应用情况。     

隧道衬砌空洞的探地雷达图谱特征研究

探地雷达作为一种高效、先进的无损检测设备,能够对隧道衬砌实施连续扫描,获得形象直观的探测图像,在公路隧道衬砌空洞检测中获得了广泛的应用.然而,由于探地雷达在我国的应用时间还非常短暂以及雷达图谱的复杂性,因此探地雷达空洞图谱的辨识还存在一定的问题.据此,通过空洞模型实验和隧道衬砌空洞现场实验,研究了模型空洞和公路隧道衬砌实测空洞的探地雷达图谱特征.在对实验数据及图像进行全面分析和对比之后,得到空洞探地雷达图谱的特征,据此提高隧道衬砌空洞探地雷达图谱的判读精度.     

探地雷达在城市地下燃气管线探测中的应用

探地雷达技术是如今适应快速、准确、无损地探测地下障碍物而迅速发展的电磁技术。文中介绍了意大利IDS公司生产的＂Detector Duo型＂双通双频管线探地雷达的工作原理、解释方法和工作方式,并通过结合工程实例来来讨论探地雷达在地下燃气管线探测中的广泛使用。     

基于并行电法的重阳木根系空间分布探测试验研究

探测树木根系的空间分布,对了解树木的生长及移栽等具有重要的作用。利用并行电法技术进行树木根系三维空间分布特征探测试验,通过在重阳木周边7.5 m×9.5 m范围内布置观测系统进行数据采集,对采集到的数据进行多测线联合反演得到三维电阻率图像。结果表明:探测范围内的根系分布呈现出南测密集,北侧稀少的特征;探测区域根系根径范围主要分布在200~300 mm;深度为0.46 m位置处根系量最大且根系生物量最多;重阳木根系下方土壤中含水充足,结果图呈现了根系与地下环境间的相互关系。该成果在研究树木根系空间分布范围及特征方面具有良好的应用前景。     

探地雷达信号的反褶积研究

根据探地雷达信号基本子波的特点,设计了一种适宜于探地雷达信号的反褶积算法。该方法将基本子波转化为一个位于子波绝对最大值处的尖脉冲,反褶积后,子波被压缩在绝对值最大处,而不是在子波的开始。它可以有效地去除基本子波的拖尾,压缩基本子波的长度,提高信号的纵向分辨率和信噪比。通过对探地雷达实验数据和高速公路检测数据的计算,表明了该算法是一种非常有效的方法。     

基于改进马尔可夫随机场探地雷达有效信号提取方法

针对探地雷达图像背景含有大量噪声导致有效信号提取识别困难等问题,提出了一种基于改进马尔可夫随机场结合大津算法的探地雷达去噪的方法。该方法先使用大津算法,将探地雷达图像数据二值化,划分出前景和后景图像,后对图像使用改进马尔可夫随机场结合迭代条件模式算法(iterated conditional mode, ICM)进行降噪处理,得到只含有效信号的二值图。将二值图像与带噪图像结合比对,使用中值滤波法降噪,最后得到优化后的探地雷达图像。根据实验结果,该方法在探地雷达数据降噪和有效信号提取方面均具有较好的效果。同其他传统方法和原始马尔可夫随机场降噪方法相比,该方法在探地雷达各类评价方法中表现最优,具体表现为信号单道波波形对比中拟合度最高,峰值信噪比达52.528 1 dB,结构相似度为0.998 1。使用结合二值图像的滤波图像,可以使图像波形更清晰。因此,该方法在使用探地雷达进行探测、探伤工程项目中有一定实用价值。     

中亚热带优势灌木根系对土壤抗剪切力的影响

在浙江南部的山体滑坡、泥石流易发区,对中亚热带常绿阔叶林中3种优势灌木植物(檵木、麂角杜鹃和香港黄檀)根系进行野外和室内剪切测试,探讨了灌木植物根系增强土壤抗剪切强度的作用。结果表明:须根相对丰富的植物能明显提高表层土壤的抗剪强度;根系抗拉力和抗剪力均与根径呈幂函数正相关关系;檵木和麂角杜鹃根系抗拉强度与根径呈幂函数负相关关系,而香港黄檀根系抗拉强度与根径无明显相关性;细根或比粗根更有利于土壤加固和抗剪强度的提高。     

基于GPR反射波信号多维分析的隧道病害智能辨识

随着我国隧道工程建设的快速发展,由隧道病害引发的隧道质量和安全问题越发常见.通过地质雷达探测隧道病害对于减少隧道质量和安全问题具有十分重要的意义,为了提高病害探测的效率及可靠性,基于雷达反射波信号多维度分析,提出一种隧道病害智能辨识的新方法.根据反射波信号时域、频域及时频域分析结果提取病害信号辨识的6个典型特征,利用支持向量机算法对典型特征的训练构建病害信号的二分类模型,实现了病害水平分布范围的自动辨识;再依据病害信号的第一本征模态函数分量振幅包络计算病害深度分布范围,最终实现隧道病害的智能辨识.结合某隧道回填层雷达实测数据对智能辨识算法的性能进行评价,与人工辨识结果的对比表明,该智能算法对于病害的辨识能力较强,病害的识别率高达100%,但辨识结果中同时存在少量误判,准确率达78.6%,满足工程应用的需求.该算法可用于隧道工程各类地质雷达探测数据中病害的智能辨识,而对于其他领域的地质雷达探测数据,本文研究成果亦可为不同类型探测目标智能辨识算法的设计提供可行思路.     

基于YOLO算法的探地雷达道路图像异常自动检测

探地雷达(ground-penetrating radar, GPR)是一种可用于道路内部异常目标识别的无损检测方法。GPR工作时往往产生海量的扫描数据,而数据解释是技术要求高、任务繁重的工作,通常需要人工完成。此外,道路内部的复杂性和异常目标的多样性增加了图像异常检测的难度。近年来,人工智能(artificial intelligence, AI)技术的快速发展为基于AI的探地雷达B-scan图像自动解释提供了可行的技术思路,常用的深度学习算法有RCNN(region-convolutional neural network)和YOLO(you only look once)。虽然YOLOv3在目标检测方面已经有了一定的成效,但YOLOv4的改进算法可以进一步提高检测能力。结合YOLOv3算法,对比研究分析YOLOv4目标检测算法的改进对于目标检测任务的影响,以及YOLOv4算法对探地雷达图像异常目标检测效率的提升能力。结果表明,YOLOv4的改进算法更适用于探地雷达异常目标的自动检测,经过训练后的YOLOv4网络模型满足探地雷达道路内部异常目标智能化检测需求,具有较强的实用价值。     

Ideal root architecture for phosphorus acquisition of plants under water and phosphorus coupled stresses: From simulation to application

Under water and phosphorus (P) coupled stresses, root architecture may be related to P acquisition efficiency of plants. Understanding the relationship between root architecture and P acquisition efficiency may provide basic information for improving P acquisition efficiency of plants. In the present study, we quantitatively described the effects of root architecture on P acquisition efficiency by computer simulation together with controlled biological experiments so as to determine an ideal root architecture for efficient P acquisition under water and P coupled stresses. Our results indicate that under given soil water conditions, the ideal root architecture for P acquisition efficiency of a tap root plant (as represented by common bean) is an 搖mbrella-shape?root system whose basal roots tend to be shallow in the P-rich topsoil and tap roots tend to be deep for water in the subsoil. Meanwhile, the ideal root architecture for a fibrous root plant (as represented by upland rice) is a beard-shape?root system with the moderately dispersed yet uniformly distributed adventitious and lateral roots so as to keep most roots in the topsoil for P and a few roots in the subsoil for water.     

关于Kac－Moody代数的虚根的注记

虚根是Ｋ８Ｃ－Ｍｏｏｄｙ代数中的基本概念，同时也是一个相当重要的概念。本文给出了虚根系的一个刻划，又给出了两个正虚根之和仍为虚根的一个充要条件，作为推论给出文献［２］中定理的又一证明。作为本文的结束得到了正虚根集是半群的又一刻划。