當(dāng)代城市的街路、或城外的高速公路修的都特別漂亮。道路都十分寬闊平坦，視野遼闊一望無際。綠植成排成行，一到春夏秋之際，花香飄逸香氣四溢。但地下的變化人們就無法了解了，地下的輸水、排水及電信、輸電各種管道，人們就無法看見。因種種的原因，人們還不能用裸眼視力發(fā)現(xiàn)道路下面發(fā)生了什么變化，有時(shí)候這些變化會(huì)突然釀成道路災(zāi)害，在這突然的災(zāi)害中，出現(xiàn)了車毀人亡的事故。
就象人有病了，只知道發(fā)燒疼痛不舒服，但醫(yī)生也無法確定病況一樣。這時(shí)醫(yī)生就會(huì)用現(xiàn)代的檢驗(yàn)手段對(duì)你進(jìn)行檢查，以確定你的發(fā)燒來自那里的病變，或是什么細(xì)菌病毒感染。
城市中的街路、高速公路等，在它們的地下有時(shí)也會(huì)發(fā)生變化。比如，最容易變化的是輸水與排水的管道發(fā)生滲漏，或是破裂，或是雨水浸濕地下基礎(chǔ)等情況。這時(shí)水流就會(huì)沖出管道，沖擊道路基礎(chǔ)中的任何一層，水滴石穿破壞道路的地下部分。甚至發(fā)生道路的塌陷，突然的道路塌陷，甚至?xí)l(fā)生車毀人亡的重大事故。
這種道路地下的變化，人用裸眼視力是無法看見的，而且這種變化的形成，大都也是日積月累的結(jié)果，有時(shí)突然地大水沖擊的結(jié)果很少，這個(gè)道路塌陷的問題一直困擾著維護(hù)人員。維護(hù)道路的工程時(shí)，也因地下部分裸眼視力還分不清而耽誤施工。
2016年2月4日、2月13日、3月5日，正直我國北方春季之時(shí)，在長春市人民大街相繼發(fā)生自來水管線，排水管線斷裂造成路面塌陷事件。這些塌陷事件的發(fā)生，讓市民們感到有些擔(dān)心。于是大家都在想，如果能夠象透視一樣提早看清地下情況，是不是就能避免這樣的事情發(fā)生了。其實(shí)這些道路塌陷的狀況，不時(shí)地在各地發(fā)生過，尤其是北方城市，不過因?yàn)榧夹g(shù)的原因，人們還是無可奈何，人們?cè)趺粗赖叵碌氖虑槟?？也只能無可奈何了。
雷達(dá)的發(fā)明，為看清道路地下的變化的帶來了曙光，雷達(dá)的發(fā)明可以追溯到19世紀(jì)。1887年，德國科學(xué)家赫茲在證實(shí)電磁波的存在時(shí)，就已發(fā)現(xiàn)電磁波在傳播的過程中，遇到金屬物會(huì)被反射回來，就如同用鏡子可以反射光一樣。一戰(zhàn)時(shí)電磁波被用來探測(cè)飛機(jī)的軌跡，在第二次世界大戰(zhàn)中給希特勒造成極大的威脅。隨后，英國海軍又將雷達(dá)安裝在軍艦上，這些雷達(dá)在海戰(zhàn)中也發(fā)揮了重要作用。雷達(dá)不僅運(yùn)用在軍事上，還可用來探測(cè)天氣，查找地下20米深處的古墓、空洞、蟻穴等。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，雷達(dá)的運(yùn)用也越來越廣泛。
其實(shí)，這一技術(shù)人們研究成功，完全可以繼續(xù)深入研究，但是，并沒有任何人把它和道路的維護(hù)聯(lián)系在一起，所以這種技術(shù)發(fā)明，也沒有機(jī)會(huì)及時(shí)走進(jìn)民用領(lǐng)域，首先用在了軍事方面，或是氣象探測(cè)方面。這種雷達(dá)探測(cè)技術(shù)，就是道路探測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)，只是沒有繼續(xù)下去而已。
從戰(zhàn)爭(zhēng)走向和平時(shí)代，雷達(dá)并沒有停止發(fā)展，這時(shí)雷達(dá)除為軍事服務(wù)外，又發(fā)展了用于其他領(lǐng)域，甚至發(fā)展了激光雷達(dá)、紅外線雷達(dá)等。特別是這些雷達(dá)原理在探傷、物探等各方面應(yīng)用前景十分廣闊，其中，地質(zhì)雷達(dá)就被人們?cè)谥分惺褂谩?/span>
地質(zhì)雷達(dá)利用超高頻電磁波探測(cè)地下介質(zhì)分布，發(fā)射機(jī)通過發(fā)射天線發(fā)射中心頻率為12.5M至1200M、脈沖寬度為0.1
ns的脈沖電磁波訊號(hào)。當(dāng)這一訊號(hào)在巖層中遇到探測(cè)目標(biāo)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反射訊號(hào)。直達(dá)訊號(hào)和反射訊號(hào)通過接收天線輸入到接收機(jī)，放大后由示波器顯示出來。根據(jù)示波器有無反射汛號(hào)，可以判斷有無被測(cè)目標(biāo);根據(jù)反射訊號(hào)到達(dá)滯后時(shí)間及目標(biāo)物體平均反射波速,可以大致計(jì)算出探測(cè)目標(biāo)的距離。
由于地質(zhì)雷達(dá)的探測(cè)是利用超高頻電磁波，使得其探測(cè)能力優(yōu)于管線探測(cè)儀等，使用普通電磁波的探測(cè)類儀器，地質(zhì)雷達(dá)通常廣泛用于考古、基礎(chǔ)深度確定、冰川、地下水污染、礦產(chǎn)勘探、潛水面、溶洞、地下管纜探測(cè)、分層、地下埋設(shè)物探察、公路地基和鋪層、鋼筋結(jié)構(gòu)、水泥結(jié)構(gòu)、無損探傷等檢測(cè)。
很快就在國內(nèi)外又研發(fā)了地下的探測(cè)系統(tǒng)，目前我國也能制造這套系統(tǒng)，并在許多的道路維護(hù)中應(yīng)用。這套系統(tǒng)裝在車上就成為了道路預(yù)警車。和馬路上行駛的同種類型車不同，這臺(tái)車從外觀看，就足以看出是一臺(tái)搭載設(shè)備的專業(yè)車，整臺(tái)車車身高大，顏色醒目。
激光雷達(dá)是以發(fā)射激光束探測(cè)目標(biāo)的位置、速度等特征量的雷達(dá)系統(tǒng)。從工作原理上講，與微波雷達(dá)沒有根本的區(qū)別，向目標(biāo)發(fā)射激光束探測(cè)信號(hào)，然后將接收到的從目標(biāo)反射回來的信號(hào)與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行比較,作適當(dāng)處理后,就可獲得目標(biāo)的有關(guān)信息。
用激光器作為發(fā)射光源，采用光電探測(cè)技術(shù)手段的主動(dòng)遙感設(shè)備。激光雷達(dá)是激光技術(shù)與現(xiàn)代光電探測(cè)技術(shù)結(jié)合的先進(jìn)探測(cè)方式。由發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng)、信息處理等部分組成。
與普通微波雷達(dá)相比,激光雷達(dá)由于使用的是激光束,工作頻率較微波高了許多,因此帶來了很多特點(diǎn), 通常普通微波雷達(dá)的體積龐大，整套系統(tǒng)質(zhì)量數(shù)以噸記，光天線口徑就達(dá)幾米甚至幾十米。而激光雷達(dá)就要輕便、靈巧得多,發(fā)射望遠(yuǎn)鏡的口徑一般只有厘米級(jí),整套系統(tǒng)的質(zhì)量最小的只有幾十公斤，架設(shè)、拆收都很簡(jiǎn)便。而且激光雷達(dá)的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，維修方便，操縱容易，價(jià)格也較低。
激光雷達(dá)是一種工作在從紅外到紫外光譜段的雷達(dá)系統(tǒng)，其原理和構(gòu)造與激光測(cè)距儀極為相似?？茖W(xué)家把利用激光脈沖進(jìn)行探測(cè)的稱為脈沖激光雷達(dá)，把利用連續(xù)波激光束進(jìn)行探測(cè)的稱為連續(xù)波激光雷達(dá)。激光雷達(dá)的作用是能精確測(cè)量目標(biāo)位置(距離和角度)、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(速度、振動(dòng)和姿態(tài))和形狀，探測(cè)、識(shí)別、分辨和跟蹤目標(biāo)。經(jīng)過多年努力，科學(xué)家們已研制出火控激光雷達(dá)、偵測(cè)激光雷達(dá)、導(dǎo)彈制導(dǎo)激光雷達(dá)、靶場(chǎng)測(cè)量激光雷達(dá)、導(dǎo)航激光雷達(dá)等。
早在1910年，德國人就在一份德國專利中闡明了探地雷達(dá)的基本概念。第一個(gè)提出應(yīng)用電磁脈沖技術(shù)探測(cè)地下目標(biāo)物，并指出介電常數(shù)變化界面會(huì)產(chǎn)生電磁波反射。最早利用脈沖電磁波技術(shù)重復(fù)獲得地下介質(zhì)探測(cè)結(jié)果出現(xiàn)在1961年美國空軍的報(bào)告中。由于地下介質(zhì)比空氣具有更強(qiáng)的電磁能量衰減特性，加之地質(zhì)情況的復(fù)雜性，電磁波在地下的傳播要比空氣中的傳播復(fù)雜得多。因此探地雷達(dá)應(yīng)用初期，僅限于對(duì)電磁波吸收很弱的冰層、巖鹽等介質(zhì)的探測(cè)。
20世紀(jì)70年代以后，隨著電子技術(shù)的發(fā)展以及先進(jìn)數(shù)據(jù)處理技術(shù)的應(yīng)用，探地雷達(dá)的應(yīng)用從冰層、鹽礦等弱耗介質(zhì)逐漸擴(kuò)展到土層、煤層，以及巖層等有耗介質(zhì)。探地雷達(dá)的實(shí)際應(yīng)用范圍迅速擴(kuò)大，現(xiàn)已覆蓋考古、礦產(chǎn)資源勘探、災(zāi)害地質(zhì)勘查、巖土工程調(diào)查、工程質(zhì)量檢測(cè)、工程建筑物結(jié)構(gòu)調(diào)查和軍事探測(cè)等眾多領(lǐng)域，并開發(fā)了地面、鉆孔與航空衛(wèi)星上應(yīng)用的探地雷達(dá)系統(tǒng)。
走進(jìn)道路災(zāi)害預(yù)警車車內(nèi)，整臺(tái)車的車廂內(nèi)也十分寬敞，不僅配備顯示屏幕，而且還有非常完善的監(jiān)控系統(tǒng)，技術(shù)人員在車廂內(nèi)就可直接操作，對(duì)路面進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。
這臺(tái)車搭載了VGPR-20車載式道路病害災(zāi)害預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)，VGPR-20采用最先進(jìn)的大型雷達(dá)天線陣列技術(shù)，探測(cè)寬度3.75米，探測(cè)深度0-10米，探測(cè)速度10-20千米/H，探測(cè)精度可達(dá)CM級(jí)，該系統(tǒng)的核心為8通道大型陣列雷達(dá)系統(tǒng)，整車集成PTK精確定位系統(tǒng)，光電測(cè)距系統(tǒng)，激光線掃描工業(yè)相機(jī)和紅外線高清攝像等系統(tǒng)。
這種專業(yè)用的車輛，使用起來可是太方便了。它以每小時(shí)10公里的速度，在所探測(cè)的道路上行駛，它能看到道路地下人們用肉眼無法見到的現(xiàn)象，就像似人長了透視的眼睛，一眼就可以把道路的地下情況看的很清楚，哪里有即將要塌陷的空間，哪里有什么線路和管道，就像為道路進(jìn)行了CT掃描一樣。
為了能達(dá)到提前預(yù)警的效果，對(duì)此，長春市政府特別引進(jìn)了一臺(tái)道路災(zāi)害預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)車，將通過設(shè)備掃描對(duì)長春主干道進(jìn)行探測(cè)，有了這臺(tái)車，就如同配備了“透視眼”，道路下面的情況就可以一目了然了，可以很好的檢測(cè)路面的情況。
比如人做CT可以看到我們身體結(jié)構(gòu)，判斷我們身體是否健康，這個(gè)設(shè)備的原理是一樣的，就是通過設(shè)備掃描，讓車上的人知道所經(jīng)過路面下結(jié)構(gòu)是否損壞，如果地面結(jié)構(gòu)不“健康”，就該“手術(shù)”了。
這輛檢測(cè)車到達(dá)長春后，從8日起，對(duì)人民大街、解放大路、吉林大路等主要街路進(jìn)行災(zāi)害、病害的預(yù)防和保護(hù)，用一周左右的時(shí)間，在非早晚高峰期，對(duì)城區(qū)主要道路進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)測(cè)。如發(fā)現(xiàn)問題馬上處理，及時(shí)將街路災(zāi)害和病害消滅在萌芽當(dāng)中。
城市道路地下空洞的勘測(cè)一直是工程建設(shè)的難點(diǎn)。這臺(tái)檢測(cè)車名叫車載陣列大型雷達(dá)系統(tǒng)，由我國自主研發(fā)，是目前國際上較先進(jìn)的大型陣列雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)，它能快速、全覆蓋地探測(cè)到地下10米深的空洞目標(biāo)，同時(shí)能夠?qū)μ綔y(cè)到的地下空洞目標(biāo)進(jìn)行精確的定位，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的位置、隱伏的深度及發(fā)育的規(guī)模，并準(zhǔn)確地探測(cè)出來，可以為塌陷事件的發(fā)生，防災(zāi)、減災(zāi)提供一手的翔實(shí)資料。
近三年來，全國城市道路塌陷事故時(shí)有發(fā)生，其中一個(gè)重要因素就是地下管網(wǎng)的次生災(zāi)害，地下管網(wǎng)在埋設(shè)過程中，對(duì)原有的土層進(jìn)行了破壞和擾動(dòng)，回填后也依然是薄弱區(qū)，檢測(cè)車可以很容易地解決這個(gè)問題，發(fā)現(xiàn)隱伏的地下空洞和其他安全隱患，提前預(yù)警，保護(hù)人民生命和財(cái)產(chǎn)的安全。
這套系統(tǒng)是在我國住建部唯一評(píng)估、認(rèn)可的路面地下空洞檢測(cè)系統(tǒng)，目前，廣州、深圳、廈門、南京、沈陽、大連、哈爾濱等全國多個(gè)城市都在使用，效果很好。這次，這套雷達(dá)系統(tǒng)登陸長春，希望對(duì)長春市城市道路的建設(shè)和災(zāi)害的預(yù)防作出貢獻(xiàn)。
對(duì)于檢測(cè)車的工作原理，車載陣列大型雷達(dá)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了成像可視化，實(shí)時(shí)產(chǎn)生大量的雷達(dá)數(shù)據(jù)。它在行進(jìn)過程中，后面的雷達(dá)陣列可向地下發(fā)射雷達(dá)波，遇到地下的空洞目標(biāo)后，它會(huì)以圖像的方式傳輸?shù)杰噧?nèi)電腦屏幕上，并且直觀地顯示出來。這樣，工作人員就可以可視化地對(duì)道路的災(zāi)害、病害事故進(jìn)行分析、評(píng)估。
“如果形象化地給它打個(gè)比喻的話，它就是用探測(cè)雷達(dá)陣列對(duì)道路進(jìn)行CT掃查，能夠準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)地下空洞的目標(biāo)、位置和規(guī)模，可以說，它就是‘地面街路醫(yī)生’！”
這臺(tái)檢測(cè)車在城市里的巡航速度為每小時(shí)10公里，探測(cè)深度可達(dá)到地下10米。一般情況下，檢測(cè)車在夜間作業(yè)，緊急情況下也可以在白天作業(yè)，一個(gè)作業(yè)臺(tái)班是8個(gè)小時(shí)，6到8個(gè)車道的街路，它可以完成50公里。
檢測(cè)車可探測(cè)地下空洞，同時(shí)對(duì)地下的管線和道路的結(jié)構(gòu)層是否有病害和損壞也可進(jìn)行同步探測(cè)，在災(zāi)害沒發(fā)生之前能準(zhǔn)確地探測(cè)到，對(duì)重點(diǎn)街路進(jìn)行階段性的巡查，對(duì)災(zāi)害的情況就可以進(jìn)行可控的把握了。同時(shí)，工作人員會(huì)對(duì)空洞的危險(xiǎn)程度進(jìn)行評(píng)估，及時(shí)給災(zāi)害預(yù)防和工程處置措施給予技術(shù)上的支持。
（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）
