1、探地雷達
1.1 工作原理
探地雷達(Ground Penetrating Radar,簡稱GPR)在國內(nèi)也稱為地質雷達,它是利用超高頻(106~109Hz)脈沖電磁波探測地下介質分布特征的一種地球物理方法。其工作原理是,寬帶脈沖發(fā)射天線將納秒高壓脈沖源提供的電脈沖信號轉化為脈沖電磁場,并以脈沖電磁波形式射向目標體。寬帶脈沖接收天線將來自目標體的反射脈沖電磁波轉化為電脈沖信號傳送給寬帶取樣示波器后以時域方式顯示出來,再經(jīng)計算機處理后給出時域特性或頻域特性顯示。在雷達移動探測過程中,定時向地下發(fā)射脈沖電磁波,并不斷接收到目標體的反射波,它們組成雷達剖面圖像。通過對雷達圖像的判讀可確定目標體(管道、洞穴、埋藏物、地層等)的分布特征。也可以通過讀取接收到的反射波傳播時間和求取電磁波傳播速度來計算目標體的埋藏深度。
（1） SIR-3000型地質雷達 （40-50萬元）
生產(chǎn)商：美國地球物理探測公司（GSSI公司）
經(jīng)銷商：北京西尼德克儀器設備有限公司

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技術參數(shù)：
1.單通道實時數(shù)字采集處理器探地雷達，操作平臺為Windows CE。
2.主機可適配所有高中低頻雷達天線，頻率范圍從16MHz到2.2GHz。
3.存儲器：1G內(nèi)存。可插標準CF閃爍內(nèi)存卡。
4.顯示器：強光8.4”TFT 800X600分辨率，64K彩顯。
5.顯示模式：線掃描、示波器式。
6.顯示方式：實時彩顯，彩色/灰階行掃描，變面積/波形顯示，線性掃描方式中可使用256種色源來表示信號的幅度和極性。
7.數(shù)據(jù)格式：RADAN (dzt)
8.掃描速率：最高可達300線/秒。
9.樣點字節(jié)：8位或16位。
10.掃描樣點數(shù)：256/512/1024/2048/4096/8192?
11.操作模式：須具備連續(xù)測量、測量輪、點測三種模式可選。?
12.測量范圍：0～8000ns自選；?
13.增益：手動或自動。1～5節(jié)點(-20～+800dB可調(diào))。?
14.濾波器：垂直濾波器－有限、無限低通和高通可調(diào)。水平濾波器－疊加、背景去除。?
15.動態(tài)范圍：120dB。?
16.尺寸：315 x 220 x 105mm左右，重量：4.1kg。
17.電源：要求電池內(nèi)置，外接電源10.8VDC，15VDC?
18.具有位置自動伺服系統(tǒng)，便于信號的準確接收。?
19.迭加：2～32768個掃描。
主要特點：
1. SIR-3000型雷達的一體化設計，加上內(nèi)置式可充電電池，性能堅固耐用，整機僅4公斤重，是目前市場上最輕便的雷達系統(tǒng)；
2. SIR-3000型雷達高分辨率強光型液晶顯示，可在野外強光下操作；
3. 除了傳統(tǒng)的USB、Ethernet, RS-232等接口外，還配備了獨特的微型閃存裝置，提供更便捷、快速的數(shù)據(jù)傳輸方式；?
4. 目前GSSI公司提供的雷達天線種類是最多，使購買我們雷達的用戶具有了強大的擴展余地，可滿足不同工程檢測的需要。而且，所有的天線都可與SIR-20/SIR-3000型雷達主機兼容。頻率從16MHz到2.2GMHz
5. 天線和主機之間使用完全頻蔽的同軸電纜進行數(shù)據(jù)傳輸，更加結實耐用，防土、防塵能力強，不受環(huán)境限制。?
6. GSSI公司開發(fā)的各種功能的雷達軟件包更豐富了雷達系統(tǒng)的應用，除了配備專用的雷達數(shù)據(jù)后處理軟件，用戶還可根據(jù)自己需要選擇特殊功能的軟件模塊，并且所有雷達軟件基于Windows2000/NT/XP，可在PC機上進行數(shù)據(jù)處理。
（2）Zond-12e 地質雷達（36~40萬元）
生產(chǎn)地：拉脫維亞
經(jīng)銷商：歐美大地儀器設備有限公司（中國）
性能參數(shù)：
?? 單通道或雙通道
? 探測時間范圍：1 至2000ns，步長1ns
? 發(fā)射脈沖頻率: 115 kHz
? 掃描速率(max): 56/秒（單通道）； 80/秒（雙通道）
? 探測采樣率: 512/s
? 分辨率：16 bit

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? 增益范圍: 用戶可根據(jù)不同的增益選擇線性增益或指數(shù)增益
? 增益控制范圍: 0 to 80 dB
? 動態(tài)范圍: 128 dB
? 濾波器:用戶可選擇高通濾波器：0.00；400；800Hz
? 探測模式: 連續(xù)或步進堆疊
? 數(shù)據(jù)接口：以太網(wǎng)接口
? 輸入電源: 背帶式充電電池組 10.5-13VDC，0.4A
? 電池容量: 6.5 Amp*h
? 耗電電流: 0.7 A
? 尺寸(不含PC 機): 35x30x5.5 cm
? 重量(不含PC 機): 3.0 Kg
技術優(yōu)勢：
在野外環(huán)境適應方面和數(shù)據(jù)采集的操作方面：
① 可單人操作，主機僅3kg；
② 密封金屬機殼，可很好地適應風沙和潮濕環(huán)境，并且抗干擾能力強；
③ 只要按動滾動、回車和空格鍵即可操控所有的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集工作，便于將計算機密封在塑料袋內(nèi)，不需要使用鼠標；
④ 可選購遙控設備，用于地質雷達的操縱及數(shù)據(jù)采集
⑤ 速度快，脈沖重復頻率為115kHz；
⑥ 手動、距離、時間、GPS觸發(fā)；
⑦ 便攜式蓄電池，可連續(xù)工作16個小時；
⑧ 可對主控單元的工作狀態(tài)進行自檢；
⑨ 雷達與計算機已實現(xiàn)無縫連接；
（3）LTD-2100便攜式探地雷達（28萬元）-建議采用
生產(chǎn)地：中國青島
經(jīng)銷商：青島國科海洋環(huán)境工程技術有限公司

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性能參數(shù)：
1.? 系統(tǒng)增益：160dB；
2.? 發(fā)射脈沖重復頻率:64~512kHz 可選；
3.? 時間窗：2～1us，可選；
4.? A/D：16位；
5.? 采樣點數(shù)：128~4096樣點/掃描，可選；
6.? 掃描速率：8～300掃描/秒，可選；
7. 水平距離標記：手動或測量輪自動標記；
8.? 連續(xù)工作時間：不小于8h。
9. 尺寸： 300*210*60mm
10. 重量（含電池）：≤3kg
11. 功耗：20W
12. 供電方式：內(nèi)置12V鋰電池，或外接12V直流電源
技術特點：
① 基于ARM開發(fā)，體積小、重量輕、功耗低；
② 系統(tǒng)采用分布控制、流水作業(yè)，得以實現(xiàn)更多的實時數(shù)據(jù)處理功能；
③ 更多使用的DSP可以實時完成濾波、背景消除、邊緣銳化等處理，突出目標特征，降低圖像判讀難度；
④ 基于WinCE操作系統(tǒng)開發(fā)的實時采集軟件LTDSample和雷達數(shù)據(jù)處理軟件IDSP6.0是全中文界面，操作簡便、易上手；
⑤ 隨儀器為用戶提供儀器操作和數(shù)據(jù)處理解釋的多媒體演示和典型工程探測圖譜，使用戶快速成為行家里手。

2、三維激光掃描儀
目前，大多數(shù)激光掃描儀所采用的工作方式是脈沖激光測距的方法，采用無接觸式高速激光測量，以點云形式獲取掃描物體表面陣列式幾何圖形的三維數(shù)據(jù)。該類儀器主要是由一臺高速精確的激光測距儀，配一組可以引導激光并以均勻角速度掃描的反射棱鏡。激光測距儀由其內(nèi)部的激光脈沖二極管發(fā)射激光脈沖，經(jīng)過旋轉棱鏡，射向被測物體。然后通過探測器，接收并記錄由自然物表面反射回來的激光脈沖，從而進行測距。對每一個掃描點而言，可以測得測站至掃描點的斜距，再配合掃描的水平和垂直方向角，可以得到每一個掃描點與測站的空間相對坐標。若測站的空間坐標已知，那么就可以求得每個掃描點真實的三維坐標。
（1）徠卡HDS8800（195萬元）
生產(chǎn)地：瑞士
經(jīng)銷商：廣州市歐克地理信息技術有限公司
HDS8800是目前掃描距離最遠的掃描儀距離2公里，今年3月份剛進入中國市場；中國地質環(huán)境監(jiān)測院購買的產(chǎn)品為徠卡HDS7000。
性能參數(shù)：
1、最遠掃描范圍可達2000 m
巖石表面可達1400 m
2、掃描視場角
垂直80°
水平360°
3、工作溫度 0℃至+50℃
4、整機重14 kg，IP 65
5、1類激光，掃描速度為8800點/秒
6、手持式外業(yè)控制面板，防強光干擾，
7、內(nèi)置7000萬像素數(shù)碼相機
8、可拆卸的電池組，保證3小時連續(xù)掃描
優(yōu)勢：
徠卡測量系統(tǒng)是全球最大的測量儀器及軟件的研發(fā)商和制造商， 是三維激光掃描儀領域的領導者。徠卡測量系統(tǒng)為您提供國際水平的培訓和全球化的技術支持，這也是徠卡產(chǎn)品受到廣大用戶青睞的另一個重要因素。其中培訓包括了室內(nèi)理論和室外實踐兩種。
（2）徠卡ScanStation C10（135萬元）---建議采用
scanstation c10是目前世界上集成化程度最高的掃描儀，去年7月份在中國上市。
性能參數(shù)：
單次測量精度：6mm
點位：4mm
距離：60μrad / 60μ
角度(水平/垂直)：rad (12"/12")
標靶獲取精度：2mm
范圍：300m @ 90%；134m @ 18%反射率 (最短0.1m)
掃描速率可達50,000點/秒，最大即時速率
光斑大小 4.5mm/0～50m（全寬半高基準），7mm (基于高斯面)
視場角----水平方向360度，垂直方向270度

優(yōu)勢：
1. 更低的成本
2. 快速
3. 精度更高，細節(jié)更豐富
4. 更安全
5. 更少的介入性
6. 更豐富的信息
徠卡HDS典型應用案例
地質災害應急
項目名稱：新疆雪崩災害現(xiàn)場調(diào)查
實施單位：中國地質環(huán)境監(jiān)測院、徠卡測量系統(tǒng)貿(mào)易（北京）有限公司
使用儀器：ScanStation 2
使用軟件：Cyclone、Cloudworx for AutoCAD
項目背景：
??? 2008年3月13日13時許，中國西氣東輸二線工程霍城縣境內(nèi)大東溝隧道施工現(xiàn)場發(fā)生雪崩?，F(xiàn)場地質環(huán)境復雜，坡面有大量積雪，隨時有垮塌的危險，常規(guī)的測量手段無法介入，同時在隧道的南口，工程進度緊迫，需要盡快對災后的地質條件進行評估，出具科學全面的報告。
取得成果：
??? 為了滿足地質災害專家的需要，工作人員現(xiàn)場制作了災害地區(qū)的1:100地形圖，同時對隧道的內(nèi)部進行了測量，以了解雪崩對洞體的影響。通過一天的掃描得到三套數(shù)據(jù)：地形點云（進一步可量測各種坡度坡向數(shù)據(jù)）、危險巖體裂隙量測分組、精細的等高線地形圖，這些數(shù)據(jù)給地質專家提供了科學的決策信息。
優(yōu)勢比較：
此次應用充分的發(fā)揮了掃描技術的非接觸、高清晰的兩大特點。對于危險的滑坡洞口掃描，最大限度的縮短了在雪崩現(xiàn)場的測量時間，保證了測量的安全性，同時獲得了足夠的點云數(shù)據(jù)。同傳統(tǒng)的測量手段比較，掃描點云可以精確的反映微細地貌特點，尤其在隧道南口的測繪中，掃描點云清晰的反映了巖石的裂隙、產(chǎn)狀等數(shù)據(jù)，為地質專家的評判決策提供了精確的空間信息。此次應用證明了徠卡HDS三維激光掃描技術的優(yōu)越性：高效率、非接觸的掃描測量方式保證了外業(yè)采集的安全性；精確細致的點云數(shù)據(jù)保證了測量成果的真實性和可靠性；完整流暢的軟件工具保證了成果的現(xiàn)勢性，特別對于此類時間要求非常緊迫的測量任務。
（3）I-Site 8800（200萬元）
生產(chǎn)商：美國美測測繪公司
經(jīng)銷商：北京未來星空科技發(fā)展有限公司

基本參數(shù)：
尺寸 455h x 246d x 378w
重量 14kg
內(nèi)置電池：可更換 , NiMh 電池，可供 3 小時連續(xù)工作
內(nèi)置補償器：水平精度 20 ”
操作溫度： 0 to + 50 °C ( 短時工作 -20 to + 50 °C )
可靠性： ISO 9022
防護級別： IP-65 (IEC 60529)
數(shù)據(jù)存儲：工業(yè) PC ，通過以太網(wǎng)線連接
標準三角基座安裝
提供 5/8 ”標準 GPS 安裝接口
堅固防水運載箱
特點：
激光掃描儀: 最遠距離可到2000米，速度達每秒8800點，垂直80°，水平 360° 視場角。
集成數(shù)碼相機: 7千萬像素球幕相機，不需要額外校準或數(shù)據(jù)處理。
人性化設計: 設計為可1人攜帶及操作，所有功能內(nèi)置。
照準望遠鏡: 內(nèi)置，測繪專用的望遠鏡，可用于后視。
手持操作控制器: 工業(yè)級防水防塵平板電腦用于掃描參數(shù)設置、掃描控制和結果查看。
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