基于极限梯度提升的公路深层病害雷达识别

针对探地雷达A-scan数据检测多类公路深层病害准确率不高的问题,首先通过实地数据采集、钻芯取样技术,结合数据预处理和专家解释过程,建立大量具有公路深层病害类别标签的A-scan数据库。对不同类别与不同严重程度的病害表征进行对比分析,充分挖掘公路深层病害的细节表征。最后,基于时域-频域多维度,选取A-scan反射波的能量、方差、峰度和对数功率谱作为特征值,引入人工智能分类方法中表现出色的极限梯度提升XGBoost算法(Extreme Gradient Boosting)对数据进行训练和分类预测。结果表明:通过对病害特征的有效提取,XGBoost分类算法对脱空、疏松、裂缝或断层类病害的识别精度均可达90%以上。     

道路地下空洞探地雷达波场和时频特性

根据城市道路地下介质的分布特征和电性参数设计模型,采用时域有限差分法和广义S变换,对道路地下存在的充气空洞、充水空洞、回填不密实、埋藏金属物状态进行探地雷达正演模拟和时频特征提取。结果表明,地下空洞顶界面的反射波同相轴均呈弧形反射形态,但充气空洞的反射波能量强于充水空洞;地下空洞发育区域的中心频率集中在某个低频区间,其余频率成分分布较均匀;埋藏金属物区域出现两簇高幅值能量团,频率分布较分散;回填不密实区域频率未能显示出较明显的规律。最后,通过工程实测验证了数值模拟的可靠性。     

基于探地雷达技术的道路检测探究

近年来,随着公路事业的大发展,其道路检测技术的发展也越来越快,探地雷达技术在道路检测中的应用也十分广泛。文章阐述了探地雷达技术,探讨了其在道路检测中的具体应用。     

探地雷达在地下顶管脱空检测中的应用效果分析

为了对顶管周围的脱空和密实情况进行探测,结合工程实例,采用探地雷达对水泥顶管和钢制顶管开展实践探测工作和试验性探测研究;同时,从理论上建立了水泥顶管和钢管顶管的脱空模型,开展探地雷达二维有限单元法正演模拟。研究结果表明:探地雷达对水泥顶管周围的脱空情况进行探测时,能取得很好的效果;探地雷达对钢制顶管周围的脱空情况进行探测时,由于雷达天线与管壁之间的多次反射信号强烈,对脱空的探测效果很差。因此,探地雷达对于水泥制的顶管脱空检测是可行的,而对于钢制顶管的脱空检测需要研究新的无损检测方法、研制新的设备,以便取得好的应用效果。     

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.     

基于RGB三基色的探地雷达时频谱显示方法

对探地雷达数据进行时频分析,得到的是随时间、频率和测站位置变化的振幅谱和相位谱。常用的频率切片图只能显示单一频率成分在剖面上的分布。要了解宽带雷达信号各种频率成分的展布,就需要很多频率切片图。本文提出一种基于红–绿–蓝(RGB)三基色的振幅谱或相位谱显示方法,在一幅彩色平面图上显示所有频率成分,不仅省时省力,而且能直观了解不同频率成分在剖面上分布的相互关系,给解释带来极大方便。     

基于BP神经网络的探地雷达图像识别技术

探地雷达作为一种常用的物探方法,在工程和科研方面都具有广泛的应用,在应用中由于地下介质的复杂性,常使得图像的反射原因较难判断,对于地下介质的典型特征也较难统计.为了更好的解译以及快速准确的分析统计出雷达反射图像中的各类特征,本文利用神经网络的高度模糊识别能力,将标准雷达图像输入到神经网络模型中,并通过一系列的改进,提高了网络性能.通过仿真试验表明,改进后的神经网络可以较为高效的对雷达图像中的典型反射特征进行识别与统计,具有很好的应用前景.     

基于探地雷达的沥青路面内部病害快速识别

为了提高沥青路面内部病害的检测精度及效率,开展了路面探地雷达(GPR)图像的自动识别研究．采用三维探地雷达(3D-GPR)设备高效、无损地探测沥青路面内部结构,以获取海量3D-GPR图像数据;通过多维度GPR图像辨识内部病害(横向裂缝和层间不良)的回波特征,矩形框准确标注纵断面GPR图中病害特征,进而构建内部病害回波特征GPR图像数据集(训练集、验证集和测试集);基于深度学习技术,引入YOLOv4(you only look once version 4)算法模型,首先利用训练集和验证集完成模型网络参数的迭代更新,然后利用测试集进行模型综合检测性能评估．研究结果表明：YOLOv4模型在测试集上测试的综合检测精度大于95%,并且其检测视频的每s帧数也超过30;而层间不良的回波特征相对内部横向裂缝识别更加准确;该模型可以实时、高精度自动识别出沥青路面GPR图像中病害回波特征．     

探地雷达信号的EEMD时域分析方法

经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)方法不能解决探地雷达信号的混频现象,文章提出了探地雷达信号时域集合经验模分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)分析方法。通过分析可知,EEMD方法可以克服EMD方法的模态混频现象。文中由时域有限差分(finite difference time domain,FDTD)方法正演出探地雷达模型的信号,利用EEMD方法分离探地雷达特征模量,并对不同的特征模量进行分析,将受到白噪声干扰的探地雷达正演信号通过EEMD方法去噪,结果表明去除干扰效果显著。     

基于改进阈值的提升小波变换在探地雷达信号去噪中的应用

针对探地雷达采集的为非平稳信号且存在尖峰或突变状的特点,为了除去信号中的噪声,引入了基于提升算法的小波变换去噪方法.考虑到传统软硬阈值函数去噪方法存在的不足提出了改进的新阈值函数.通过对探地雷达二维正演仿真模型的去噪效果分析,综合计算时间和去噪效果考量,基于改进阈值的提升小波变换在探地雷达信号去噪方面具有一定的应用价值.     

基于GPRSIM的道路地下病害体探地雷达正演模拟研究

探地雷达因其便捷、高效、无损的优势目前被广泛应用于道路地下病害体探测任务中,但雷达图像识别又缺少统一的解释标准,所以亟需为病害体探测提供判别依据。因GPRSIM探地雷达正演软件可自定义模型形状、天线频率大小及正演速度快等优点,所以研究基于GPRSIM设计了不同填充类型、形状、规模、埋深、天线中心频率的道路路基空洞病害模型进行正演模拟研究,并分析总结病害雷达特征。其结果对雷达图像的解译具有重要的指导作用,同时,也为病害体识别提供了客观的理论依据。     

基于探地雷达的公路质量检测技术初探

探地雷达是一种通过发射和接收高频率、短脉冲电磁波,并根据接收到的电磁波的振幅、波形和频率等特征来分析和推断地下介质结构、地层岩性特征的浅层地球物理探测技术。本文笔者研究了探地雷达技术在高等级沥青公路质量检测,明确了路用探地雷达技术的先进性。     

道路碎石垫层异常缺陷的探地雷达响应特征

采用探地雷达技术探测碎石垫层异常,研究碎石垫层脱落、碎石垫层层间具有密实-疏松界面、碎石垫层厚度变化及碎石垫层由松散块石充填4种异常的探地雷达响应特征。时域剖面评价、钻探资料验证、典型单道波形时域及频谱对比分析表明:碎石垫层脱落表现为同相轴的缺失,碎石垫层层间弱反射的反相性,谱能量分布在整个频率范围,且在550~800MHz出现较强信号;碎石垫层间存在密实-疏松界面表现为碎石垫层层间存在同相轴,谱能量集中在中低频区,能量峰较多;碎石垫层厚度变化表现为上下界面反射波时间差的大小(同相轴的上凸或下拉);碎石垫层由松散块石充填表现为强振幅复合波(同相轴杂乱,具有小绕射弧),谱能量峰叠加严重,峰值较大。     

基于GPRMAX的探地雷达图像正演模拟

利用基于时间域有限差分法模拟软件GprMax软件进行探地雷达地质图像的模拟过程,并模拟了二维和三维的探地雷达模型。     

基于小波自适应阈值方法的探地雷达去噪

探地雷达在实际使用过程中会被各种噪音信号干扰,针对这一问题,本文提出一种基于小波自适应阈值算法的探地雷达信号处理方法。常规小波阈值算法处理探地雷达B-scan图像时因处理前后的小波系数有所差异,可能导致图像失真。为了使目标信号更加明确,并消除噪音等干扰,通过对小波阈值的选取方式和阈值函数进行改进,使用小波变换的不同层数的子带长度确定阈值,实现阈值自适应准确量化。实验结果表明该方法相对传统小波阈值算法更加适用于探地雷达信号处理,自适应阈值函数拥有更好的良好连续性和稳定性,进一步提高了去除直达波和降噪效果,更好的保存了目标图像的细节。与其他方法对比结果表明,本文提出的算法提高了峰值信噪比,降低了图像熵。可见该方法在探地雷达实际使用情况下有一定的应用价值。     

基于小波变换和K-SVD的探地雷达杂波抑制研究

针对探地雷达原始图像中存在着大量以地表直达波为主的杂波噪声干扰问题,为了有效提取目标信号,提出了一种基于小波变换和K-Means奇异值分解的自适应双边滤波方法.将原始雷达数据进行小波分解,并应用K-SVD算法变换稀疏编码和更新原子,用更新后的稀疏系数和字典重构小块,将小块进行小波逆变换重构图像,然后对重构图像进行自适应...     

基于小波能量矩的城市地下管线探地雷达识别与分析

城市地下管线普查对于城市综合管理、智慧城市建设起着重要作用﹒本文基于探地雷达检测技术,结合频谱分析和小波能量矩方法,通过构建的管线探测正演模型和设计的管线探测物理模型试验,对不同埋深、不同填充介质的管线探测信号功率谱及能量矩分布规律进行了探究﹒研究结果表明：含水管线探测信号主频始终小于充填空气管线的,且管线信号主频随管线埋深增加无明显变化;含水管线探测信号能量矩均值及标准差均大于充填空气管线的,且管线信号能量矩总和及标准差均随管线埋深增加而不断降低﹒     

基于探地雷达的复垦土壤层次无损探测研究

耕地资源紧是中国面临的现实问题,土地复垦作为补充耕地的重要手段之一,复垦后耕地的表土层厚度直接影响工程质量,特别是薄表土地区覆土厚度检查是关键.传统的检验方法费时费力.针对上述问题,选择微波遥测仪器--探地雷达为工具进行了土层结构无损探测的室外模型实验.构建模型自下而上依次为原状土(40 cm)、粗砂(25 cm)、土(15 cm)和细砂130 cm),中心天线频率为500 MHz,测量方法为共剖面法.通过对雷达图像分析,各层介质探测差值小于5 cm,表明探地雷达能够有效探测土层结构,可以用于土地复垦工程土层厚度的验收工作;同时,尝试对实验的时间-振幅和频率-振幅进行分析,通过时间-振幅图可以看出,振幅在0.95、7.15、9.93、15.7和17.50 ns附近发生了5次明显变化,能够更加直观地解译雷达信号;通过频率-振幅图可以看出,在频率达到470.10 MHz时,振幅最大为1 821,电磁波最有效,可为探地雷达设备选择提供理论支持.     

基于二维小波变换方法的探地雷达路基质量检测

本文简单介绍了二维连续小波变换的数学原理;根据直达波、道路各层反射波及与路基破损相关信号在二维小波域分布范围的差异。给出了一种应用二维连续小波变换的路基质量检测方法;铁路的实测探地雷达数据处理结果验证了该方法的有效性。该方法在检测路基破损分布范围的同时．能清晰得到基岩面的位置。     

基于有限元的探地雷达低干扰条件数值模拟

本文针对探地雷达路面结构病害仿真研究的误差进行影响因素分析,采用有限元法研究了边界条件及病害-波长尺寸比对探地雷达频域仿真准确性的影响。结果表明,使用完美匹配层能有效减少仿真过程中的杂波影响,使得模拟结果更加符合实际情况;通过仿真模拟可知波长与病害尺寸相近或相比更小时,检测效果更为显著。可见,探地雷达仿真过程中处理好边界条件和波长与病害尺寸比能大大提高仿真的准确性。