“城市淺層瞬變電磁雷達研制及應用”項目采用的主要技術原理為瞬變電磁雷達系統。該系統應用調制的瞬變電磁波形和定向天線向地下空間中的特定空域發射電磁波，以搜索目標域內的物體（目標），把能量的一部分反射回雷達接收機進行回波處理，從中提取距離、速度、角度 位置和其他目標識別特征等目標信息。

       項目研究技術經濟指標：實現了1:15的探測能力、淺層0～20m的探測深度和20Km/h的探測速度。

       項目研究解決的主要技術問題：結合瞬變電磁儀與工程地質雷達二者的優點，克服了瞬變電磁儀定點測量效率低的問題，彌補了地質雷達探測深度淺的缺陷，有效降低了設備抗干擾、頻帶寬、關斷時間、一次場過渡過程的影響，最終實現在城市強電磁干擾背景下地表至較大深度地質體的快捷、便利無損探測。

       該項目研究的關鍵技術如下。

       1）基于信息化技術的瞬變電磁雷達研發。主要內容為：①高精度同步信號電磁數據采集器研制；②可發射多種波形的連續脈沖電磁發送機研制；③不同規格、匝數的天線設計及探測效果分析及高精度測量輪設計。

       2）多維可視成像的處理軟件開發。

       3）不同目標體的探測參數、模式與方法組合技術研究。

       瞬變電磁雷達（Transient Electromagnetic Radar，簡稱TER）與國內外現有的瞬變電磁儀與工程地質雷達等相關技術相比較，主要的技術創新點如下。

       1）國際上率先提出瞬變電磁雷達的概念。經過大量室內模擬、現場試驗，實現了1:15的探測能力、淺層0～20m的探測深度和20Km/h的探測速度。

       2）采用上升沿觸發、過零取樣、全時域密集采樣和多姿態D組合裝置實現了瞬變場早期純二次場信號的直接測量。

       3）變磁通式天線擬地震信號接收提高了有用信號的識別能力。

       4）提高了瞬變電磁法縱橫向的分辨率。

       5）提高了雷達模式瞬變電磁法采集信號的信噪比。

地質雷達、瞬變電磁雷達及瞬變電磁儀技術性能比較

       “城市淺層瞬變電磁雷達研制及應用”項目成果近年來已在北京昌平南口試驗場、北京朝陽公園、河北多條道路、“一帶一路高峰論壇”場館安全檢查、天津東興路道路坍塌探查、北京平安里地鐵開挖管線盤查、首鋼廠區地下管線普查、雄安新區古戰道勘察、北京順義果粒橙排水溝探查等項目中得到工程實際應用。工程檢測數據經過與已知資料數據對比，并經開挖跟蹤驗證，證明TER瞬變電磁雷達具有良好的工程應用價值。同時，通過項目技術產品化等手段，也已取得了良好的經濟效益。    

       經濟效益 該項目所研發的淺層瞬變電磁雷達技術不僅可整體提升我國瞬變電磁法的應用水平，也有望應用在以下諸多領域中推廣應用，產生良好的經濟及社會效益。

       1）市政工程：金屬或非金屬地下管線位置和走向探測。

       2）交通工程：公路施工質量（包括面基層厚度和存在隱患）和運營情況，鐵路路基隱患等的檢測。

       3）地質勘探工程：巖層、空洞、斷層、地質結構、地下水以及地下礦藏等目標查找和描述。

       4）工程質量檢測：隧道襯砌質量、橋梁結構和存在病害、建筑物內的鋼筋分布探測。

       5）水利工程：江、河、湖泊的大壩存在隱患檢測、床面測繪及水下目標探測。

       6）軍事工程：工程前期的地質勘查、地下工事探測、地下未爆彈藥和埋藏軍械的查找，以及金屬或非金屬埋設物查找（例如地下管道、電纜線等）。

       7）考古發掘項目：古墓和古遺址探測。

       基礎設施領域應用前景 近年來，隨著我國社會經濟的高速發展，各類城市市政管線、水庫和欄河堤壩、城市地下空間工程等基礎設施建設事業持續快速發展，城市地下空間基礎條件問題越來越受到重視，尤其是老城區雜亂的城市管線埋藏位置模糊、城市道路地下空洞坍塌、巖溶分布區內淺層不良地基、欄水堤壩管涌等淺層地質問題所帶來的危害日趨嚴峻，由于分布范圍和涉及領域廣且與人類日常生產生活息息相關，近年因淺層地質隱患問題未能及時排查處理而造成嚴重的人身傷亡和財產損失事故時有發生。因此高精度、高效率地探測淺層地質問題也就顯得更加重要和迫切，開發出適合于我國市場需求的淺層瞬變電磁測量系統極為緊迫。

       在此背景下，該項目自主研發的瞬變電磁雷達（Transient Electromagnetic Radar，簡稱TER）技術結合地質雷達與瞬變電磁儀二者優點，克服了瞬變電磁儀定點測量效率低的問題，并能有效彌補地質雷達在探測深度上的不足，采用正反向方波采集疊加的方法，實現快速移動掃描式探測，克服了瞬變電磁儀定點測量效率低的缺陷，同時也彌補了地質雷達探測深度有限及干擾嚴重等技術問題，最終實現地表至較大深度內地質體的快捷、便利無損探測。探測技術指標可達到在路面以下6m內，城市道路地下管線探測誤差平面位置小于0.1h（埋深），埋深位置小于0.15h（埋深）；通過匝數、電流和供電時間等天線參數及組合模式的研究與改進，將探測深度延伸至地下20m；探測速度達到10～20km/h。

TEX瞬變電磁雷達與地質雷達探測結果比較

       隨著該項目研究技術成果的不斷推廣，瞬變電磁雷達可廣泛應用于城市市政工程管線探測、城市道路地下空洞病害探測、地下工程施工超前地質預報等諸多領域，有效提高城市基礎設施施工及維護服務水平，減少重大公共安全事故的發生。