钢筋锈蚀是影响混凝土耐久性的最主要原因。及时定位早期锈蚀发生的位置和监测锈蚀的程度可以为耐久性的评估和维修、加固的决策提供必要的依据，对确保结构设计年限内的安全运营并降低其全寿命周期费用成本有着重要的意义。目前在实际工程中,常使用半电池电位法等基于电化学原理的方法进行锈蚀检测,但此类方法的结果并无法定量判断锈蚀的程度，且结果的可靠度受诸多环境因素的影响。负责人在该项目的研究中发现高频探地雷达可以用于钢筋锈蚀监测，在保护层混凝土开裂之前发现钢筋的早期锈蚀，并提出通过周期性监测，可定性地判断钢筋锈蚀的发展。通过实验研究雷达信号的变化和锈蚀程度的关系，分析锈蚀形态、保护层混凝土湿度、氯离子含量等因素对雷达信号的影响。同时开发自动锈蚀图像处理和配准程序，用于分析实际应用中不同年份采集的海量数据，进行快速自动处理和比对，将该方法发展为具有实际工程应用价值的创新性技术。研究成果发表论文四篇，其中SCI论文两篇，EI一篇，核心期刊一篇，申请发明专利两项，获批实用新型专利两项。 在实验研究中,发现随着锈蚀的发展,高频探地雷达的反射波能量增强。为了解释这一现象，研究钢筋锈蚀过程中由于锈蚀产物的产生、锈蚀产物的迁移及裂缝的开展而引起的电磁波变化，提出基于X 射线层析扫描技术（XCT）表征钢筋锈蚀过程，再将所得的三维形貌导入场模拟软件，分析反射雷达波在锈蚀过程中的变化。 在前期的实验研究中发现探地雷达电磁波信号除了受到锈蚀的影响，在钢筋混凝土劣化过程中，也受到保护层混凝土碳化、氯离子侵蚀等过程的影响。为了分离这部分影响，找到钢筋锈蚀量与电磁波变化的对应关系，提出了利用X射线断层扫描和电化学阻抗谱跟踪碳化和氯离子侵蚀过程，了解这两种劣化的过程，及过程中的电参数变化。 为将前期研究中提出的利用锈蚀探地雷达检测钢筋锈蚀的方法用于实际环境中的锈蚀长期监测，提出了探地雷达图像配准、比对的算法，并完成该算法的程序编写。分析了长期监测数据，成功地利用探地雷达对锈蚀进展进行可视化成像并进行自动比对。克服了目前传统的基于电化学锈蚀检测方法只能测得当下时刻的锈蚀反应电流或者概率，无法检测累积的锈蚀的缺陷。 2100433B

钢筋锈蚀是影响混凝土耐久性的最主要原因。及时定位早期锈蚀发生的位置和监测锈蚀的程度可以为耐久性的评估和维修、加固的决策提供必要的依据，对确保结构设计年限内的安全运营并降低其全寿命周期费用成本有着重要的意义。目前在实际工程中,常使用半电池电位法等基于电化学原理的方法进行锈蚀检测,但此类方法的结果并无法定量判断锈蚀的程度，且结果的可靠度受诸多环境因素的影响。申请人在之前的研究中发现高频探地雷达可以用于钢筋锈蚀监测，在保护层混凝土开裂之前发现钢筋的早期锈蚀，并提出通过周期性监测，可定性地判断钢筋锈蚀的发展。提出该项目申请，旨在进一步发展该方法，通过实验研究雷达信号的变化和锈蚀程度的关系，找到利用探地雷达进行锈蚀定量监测的方法。同时开发自动锈蚀图像处理和配准程序，用于分析实际应用中不同年份采集的海量数据，进行快速自动处理和比对，将该方法发展为具有实际工程应用价值的创新性技术。

前言

第1章 基于探地雷达的土地整理质量检测关键技术概论 1

1.1基于探地雷达的土地整理质量检测关键技术研究的必要性 1

1.2国内外发展现状 2

1.2.1探地雷达发展史 2

1.2.2探地雷达处理与解释现状 4

1.2.3土地整理及土壤质量研究现状 6

1.2.4土壤地球物理探测方法研究现状 7

1.2.5神经网络技术的发展 8

1.3本书的内容安排 9

参考文献 9

第2章 探地雷达理论基础 13

2.1探地雷达的探测原理 13

2.2雷达波在土壤介质中的传播机理 15

2.2.1电磁场与电磁波的传播方程 15

2.2.2土壤介质中电磁波的传播规律 25

2.3探地雷达采集系统 28

2.3.1探地雷达硬件系统 28

2.3.2探地雷达数据采集 29

2.3.3探地雷达控制单元系统 31

2.3.4探地雷达接收及发射天线子系统 34

2.4常用探地雷达设备及数据格式 36

2.4.1探地雷达设备 36

2.4.2常用探地雷达数据格式 38

2.5探地雷达资料处理与解释 48

2.5.1探地雷达资料处理 48

2.5.2探地雷达资料解释 51

参考文献 52

第3章 土壤物理模型雷达波传播规律及特征 53

3.1物理模型53

3.1.1物理模型建立53

3.1.2土壤物理参数选择54

3.2土壤物理模型参数测试56

3.2.1实验测试设备选择 56

3.2.2雷达探测方法设计 60

3.2.3实验测试结果可靠性评价 61

3.3基于雷达透射的资料处理解释方法 63

3.3.1雷达波初至分析 64

3.3.2土壤介电常数计算 66

3.3.3实验土壤物理参数及介电常数计算 69

3.4雷达波在土壤介质中的传播特征 70

3.4.1介电常数与土壤介质物理参数 70

3.4.2雷达传播主频与土壤介质物理参数研究 73

参考文献 75

第4章 土壤物性识别算法 76

4.1ARMA谱分析方法 76

4.1.1平稳ARMA过程 76

4.1.2ARMA谱分析方法 79

4.1.3ARMA与经典傅里叶数据分析对比 81

4.2土壤介质功率谱特征分析 84

4.2.1功率谱包络分布分析 84

4.2.2功率谱频率能量分布分析 85

4.2.3ARMA功率谱土壤响应特征模型 95

参考文献 96

第5章土壤级别分类器算法模型 98

5.1神经网络理论基础 98

5.1.1生物神经网络 98

5.1.2人工神经网络 99

5.1.3分类器 102

5.2BP神经网络分类器 102

5.3土壤级别 BP分类器 102

5.3.1算法流程 103

5.3.2评价因子的量化方法 105

5.3.3测评实例及验证 106

5.4误差分析和改进 113

参考文献 113

第6章 基于探地雷达的土地整理质量检测关键技术展望 115

参考文献 116 2100433B

《探地雷达土地整理质量检测技术》以科技部“十二五”国家科技支撑计划课题“土地整理与质量检测专用装备研究与示范”为依托，详细论述了基于探地雷达技术的土地整理质量半定量化分类的理论和完整技术流程，初步实现探地雷达探测技术由定性解释向定量化解释的转变，为土地整理质量定量化解释及解释标准化提供理论支撑。《探地雷达土地整理质量检测技术》共分 6章，主要内容包括基于探地雷达的土地整理质量检测关键技术概论、探地雷达理论基础、土壤物理模型雷达波传播规律及特征、土壤物性识别算法、土壤级别分类器算法模型和基于探地雷达的土地整理质量检测关键技术展望。《探地雷达土地整理质量检测技术》多取材于科研和工程实践，注重理论与实践的紧密结合，其技术方法主要针对现实需要解决问题；在内容安排上，注重理论的系统性，尽可能在理论探讨上深入浅出，在应用上兼顾工程实践。

本项目基于webgis技术构建的出让土地监测系统，在将出让的地块转换成空间数据录入后，实现出让地块价格的可视化查询及分析等，对多时间，多空间上的城市出让土地价格变化进行监测，对未来城市出让土地价格变动做出科学预测，为出让土地价格评估工作提供决策辅助依据，大大减少人力物力投入。,本项目基于webgis技术构建的出让土地监测系统，在将出让的地块转换成空间数据录入后，实现出让地块价格的可视化查询及分析等，对多时间，多空间上的城市出让土地价格变化进行监测，对未来城市出让土地价格变动做出科学预测，为出让土地价格评估工作提供决策辅助依据，大大减少人力物力投入。 2100433B