高分辨率地下管线探测技术研究与信息系统PDF电子书下载

前言 1

第一章 地下管线探测概论 1

第一节 地下管线 1

一、给水管线 1

二、排水管线 2

三、燃气管线 3

四、电力管线 3

五、电信电缆 6

六、供热管线 8

七、人防通道 8

八、地下铁路 8

九、其他各种工业管道以及铁路、民航、部队等单位的专用管线等等 8

第二节 我国地下管线的现状 8

第三节 探测地下管线的一般规定与要求 9

一、一般规定 9

二、精度要求 10

第四节 地下管线探测的工作内容与基本程序 10

一、地下管线探测的工作内容 10

二、地下管线探测的基本程序 12

第五节 探测地下管线的物探方法及其评估 14

一、地下管线定位探测的物探方法 15

二、频域电磁法是目前广泛采用的管线定位探测方法 16

第六节 地下管线探测工程的监理 17

一、监理的重要性 17

二、监理的职责 18

三、监理的工作内容 18

四、监理的主要工作程序 19

五、监控手段 20

第二章 频率域电磁法探测地下管线的正演和反演理论 22

第一节 磁偶极子的电磁场 22

一、磁偶极子电磁场的数学表达式 22

二、磁偶极子电磁场的特点 23

第二节 电磁感应法的物理实质 26

一、电磁感应法的物理—数学模型 26

二、异常场的频率特性 28

第三节 地下管线与大地所构成的交流闭合回路—基本的物理模型 28

第四节 地下金属管线中电流的形成、性质和变化规律 30

一、直接接触法 30

二、感应激发 31

第五节 管线电流的电磁异常 33

一、柱坐标系中管线电流的异常磁场表达式 33

二、管线电流异常磁场在直角坐标系中各分量的响应曲线及其特点 35

第六节 地下管线的探测方案与反演解释方法 39

一、探测方案与解释方法 39

二、探测方法评估与最佳探测方法的选择 39

第三章 地下管线探测仪器与外业工作方法 41

第一节 地下管线探测仪器与设备 41

一、对地下管线探测仪的基本要求 41

二、两种有代表性的地下管线探测仪 42

第二节 磁偶极场源条件下，频率域电磁法的观测系统 47

第三节 地下管线探测中的常用观测系统 48

一、探测金属管线时的动源式工作装置 48

二、探测金属管线的半定源工作装置 48

三、探测非金属管道的纵剖面工作装置 50

第四章 地下管线探测中提高信噪比和分辨率的理论研究 51

第一节 地下管线探测中信噪比和分辨率的重要意义 51

一、信噪比 51

二、分辨率 51

第二节 干扰源的分类及其电磁响应规律与特征 52

一、电磁干扰源的分类 52

二、磁偶极子的一次场 53

三、均匀半空间介质条件下的背景电磁场 55

四、高阻介质中局部导电体的电磁异常 62

五、导电覆盖层与导电围岩对局部导体电磁异常的影响 66

六、空间电磁干扰 67

七、地下相邻平行载流管线的干扰 70

第三节 提高信噪比的技术对策—关于工作模式的选择 71

一、地下管线的探测模式 71

二、采用有源工作模式以提高探测信噪比 72

第四节 提高信噪比的技术对策—关于激发因素的分析与选择 72

一、关于激发因素的概念 72

二、直连法是提高信噪比的最佳激发方式 72

三、主动源感应条件下，最佳激发方式与激发位置的确定 73

四、场源工作频率的选择 76

第五节 提高信噪比的技术对策—压制干扰，并突出管线异常 76

一、怎样压制一次场，并突出管线电流的异常场 76

二、怎样压制地下介质的影响，并突出管线电流的电磁异常 78

三、压制金属护栏（隔离带）干扰的基本方法 78

第六节 提高信噪比的技术对策—接收参数的选择与解释方法的确定 79

一、接受参数的选择 79

二、解释方法的确定 80

第七节 对密集平行管线水平分辨率的理论研究 80

一、物理—数学模型 80

二、地下两平行载流管线的电磁场异常曲线的特点与解释效果 81

三、几点认识 84

四、提高水平分辨率的技术对策 84

第八节 地下管线的探地雷达探测技术 87

一、探地雷达方法的原理 88

二、探地雷达仪器组成与工作原理 91

三、探地雷达的探测方法与技术 92

四、探地雷达数据处理流程与处理内容 103

五、探地雷达探测管线应用实例 104

第九节 地下管线的检漏技术 106

一、几种检漏技术的方法和原理 106

二、应用实例及效果 107

三、相关水漏检测技术 108

第五章 提高信噪比和分辨率的方法试验 110

第一节 引言 110

第二节 磁偶极子感应激发条件下的背景电磁场 110

第三节 管线电流的衰减规律 113

一、研究目的 113

二、管线电流的衰减规律 113

三、提高信噪比的技术措施 114

第四节 金属护栏的干扰及压制干扰的方法 114

一、金属护栏的干扰特点 114

二、压制金属护栏干扰的方法 115

第五节 提高平行管线探测分辨率和精度的方法试验 115

一、第一类平行管线（管道与管道） 116

二、第二类管线组合结构（金属给水管道与电力电缆） 124

三、第三类管线组合结构（电缆与电缆） 128

第六节 地下管线探测技术研究工作所取得的主要成果 130

一、基础理论方面的成果 130

二、观测原则与观测系统方面的成果 131

三、关于提高信噪比的理论研究成果 131

四、关于提高分辨率的理论研究成果 132

五、高信噪比、分辨率与探测精度的方法试验成果 133

第六章 管线探测应用实例 136

第一节 实例一（郑州市中原西路与伏牛路交叉口） 136

一、研究成果的应用 136

二、探测结果简介 138

第二节 实例二（郑州市中原东路与大学路交叉口） 138

一、运用研究成果，克服各种干扰，实现高标准探测目标 139

二、管线探测结果 141

第三节 实例三（郑州市中原东路与文化宫路交叉口） 141

一、研究成果的应用 141

二、管线探测结果 143

第四节 实例四（郑州市大学路与汝河路交叉口） 143

一、研究成果的应用 144

二、管线探测结果 145

第五节 实例五（伊河路与伏牛路交叉口） 145

一、几种探测技术的应用 145

二、管线探测结果 147

第七章 地下管线管理信息系统概况 148

第一节 地下管线信息化管理的必要性和迫切性 148

第二节 管线管理信息化的技术基础 148

第三节 GIS产品符合管线信息化管理的需要 150

第四节 管线信息系统应具备的功能 151

第五节 管线信息系统的未来发展 152

第八章 地下管线数据库的建立 153

第一节 城市地下管线数据的分类、编码与数据格式 153

一、管线编码规则 153

二、管线点特征及附属物编码规则 153

三、地下管线探测的计算机成果数据格式 154

第二节 地下管线属性数据库的建立 161

一、数据库平台选择 161

二、建立地下管线属性数据的工作程序 161

三、数据库结构编辑示例 161

四、管线数据库挂接 162

第九章 城市地下管线信息管理系统的建立与主要功能示例 165

第一节 地下管线信息管理系统建立的基本原则和要求 165

一、基本原则 165

二、设计要求、设计内容及设计步骤 166

第二节 地下管线信息管理系统的总体设计 167

一、系统建立的需求调查与分析 167

二、系统目标和内容 168

三、系统平台选择及软硬件配置 171

四、系统的数据组织与编码 174

五、系统可靠性保证 174

六、小区试验工作 175

第三节 地下管线信息管理系统的建立与运行 175

一、硬件设备的安装和调试 175

二、管线信息管理系统软件的安装与检查 176

三、数据输入 176

四、系统的组装和调试 178

五、试运行与验收 178

第四节 系统的维护和更新 178

一、系统的硬件维护 179

二、基础软件维护 179

三、管线信息管理系统软件维护 179

四、数据的维护 179

第五节 系统主要功能示例 179

一、查询与检索 179

二、管线三维观察 181

三、显示功能 184

四、统计和量算 186

主要参考文献 189

附表与附图 191