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地下管线是城市赖以生存和发展的基础，承担着整个城市水、电、气、信息等资源的输送，被称为城市的“生命线”，是城市运行、建设与管理的重要基础设施。受历史和地理等因素的影响，当前我国城市地下管线普遍存在位置不明，记录不准确等诸多隐患。地下管线设施位置的准确测定成为了城市测量工作中很重要的任务。物探方法广泛应用于地下管线的探测，而探地雷达是常用的物探手段之一，其通过电磁波在不同介质内传播时所产生的反射对物体进行探测定位，对金属与非金属管线均有良好的探测效果。介电常数对于探地雷达的探测准确性有着直接影响。
本论文针对探地雷达在城市物探中的应用，提出一种计算分层土壤等效介电常数的方法，将其作为实验参数输入探地雷达进行测量，并提出了一种现有探地雷达数据改正模型。本研究结合城市道路的分层性质，总结、验证和修正了现有研究中关于介电常数的求取方法，即Topp与Chan所述分层土壤的介电常数解算模型作为等效介电常数预测模型。其中Topp公式为经典电磁场理论模型，Chan公式为混合介质理论模型。Chan指出当介质层波长层厚比小于4时，采用Topp公式对等效介电常数进行估算；反之，采用Chan公式进行计算。在仿真实验环境中对双层，三层与多层介质环境进行仿真模拟，证明波长层厚比影响着等效介电常数的计算。实验表明，在波长层厚比小于3的情况下Topp公式可以对等效介电常数准确估算，而不是Chan所述波长厚比为4；其次，当多层介质层中某一层波长层厚比小于0.3时，不论其余介质层波长层厚比为何值，Topp公式皆可对多层介质的等效介电常数进行准确估算。研究表明，由于城市道路铺设规范中分层结构层厚满足Topp公式对等效介电常数的估算要求，本研究结论可直接应用于城市道路土壤分层结构等效介电常数的实地估算。进一步地，本研究通过在实验室特制沙箱内，搭建双层模型，对Topp公式进行了实验验证。实验所用介质为干沙与土壤。实验通过改变土壤含水量与沙土层与土壤层厚度，对不同波长层厚比情况下的Topp公式进行定量研究验证，证明了Topp公式对于分层介质波长层厚小于3的情况下等效介电常数估算的准确性。最后，本文确立了基于Topp公式和城市道路分层土壤环境的等效介电常数计算模型，并提出了基于Topp公式的现有探地雷达数据的修正公式。
本论文针对探地雷达在城市物探中的应用，提出一种计算分层土壤等效介电常数的方法，将其作为实验参数输入探地雷达进行测量，并提出了一种现有探地雷达数据改正模型。本研究结合城市道路的分层性质，总结、验证和修正了现有研究中关于介电常数的求取方法，即Topp与Chan所述分层土壤的介电常数解算模型作为等效介电常数预测模型。其中Topp公式为经典电磁场理论模型，Chan公式为混合介质理论模型。Chan指出当介质层波长层厚比小于4时，采用Topp公式对等效介电常数进行估算；反之，采用Chan公式进行计算。在仿真实验环境中对双层，三层与多层介质环境进行仿真模拟，证明波长层厚比影响着等效介电常数的计算。实验表明，在波长层厚比小于3的情况下Topp公式可以对等效介电常数准确估算，而不是Chan所述波长厚比为4；其次，当多层介质层中某一层波长层厚比小于0.3时，不论其余介质层波长层厚比为何值，Topp公式皆可对多层介质的等效介电常数进行准确估算。研究表明，由于城市道路铺设规范中分层结构层厚满足Topp公式对等效介电常数的估算要求，本研究结论可直接应用于城市道路土壤分层结构等效介电常数的实地估算。进一步地，本研究通过在实验室特制沙箱内，搭建双层模型，对Topp公式进行了实验验证。实验所用介质为干沙与土壤。实验通过改变土壤含水量与沙土层与土壤层厚度，对不同波长层厚比情况下的Topp公式进行定量研究验证，证明了Topp公式对于分层介质波长层厚小于3的情况下等效介电常数估算的准确性。最后，本文确立了基于Topp公式和城市道路分层土壤环境的等效介电常数计算模型，并提出了基于Topp公式的现有探地雷达数据的修正公式。