地质雷达法冰上活动区域冰层厚度检测技术规程DB2301／T 161-2024.pdf

ICS 17.040.99 CCS P 11 2301 黑龙江省哈尔滨市地方标准 DB 2301/T 1612024 地质雷达 法冰上活 动区域冰 层厚度检 测技术规程 2024-06-03 发布 2024-07-03 实施 哈尔滨市 市场监 督 管理局 发 布 DB 2301/T 161 2024 I 前 言 本文件 按照GB/T 1.1 2020 标 准化 工作 导则 第1 部分：标准 化文 件的 结构 和起草 规则 的 规 定起草。请注意 本文 件的 某些 内容 可能涉 及专 利。本文 件的 发布机 构不 承担 识别 专利 的责任。本文件 由哈 尔滨 市文 化广 电和旅 游局 提出 并归 口。本文件 起草单 位：哈尔滨 工业大 学、哈 尔滨 冰雪检 验检测 服务有 限公 司、黑 龙江省 冰雪产 业协 会、哈尔滨 市市 场监 督管 理局、哈尔滨 马迭 尔文 化旅 游投 资集团 有限 公司、哈 尔滨 冰 雪大世 界股份 有 限公 司、哈尔滨 马迭 尔集 团股 份有 限公司、哈 尔滨 文化 旅游 规划设 计院 有限 公司、黑 龙江省 旅游 投资 集 团 有 限 公司、黑 龙江 文旅 规划 设计 研究院 有限 公司、哈 尔滨 学院。本文件 主要起 草人：周文 松、贾 连琦、辛立 敏、孔 庆滨、周巍、黄华、郭宏 伟、赵 经涛、黄训 军、郭子扬、肖 会刚、董 淑慧、刘伟 康。DB 2301/T 161 2024 1 地 质雷达 法 冰上活 动区域 冰层厚度 检测技 术规程 1 范围 本文件 规定 了 地 质雷 达法 冰上活 动区 域冰 层厚 度检 测技术 的基 本要求、检测 范围与 需求、设备与技术准备、参 数设 定与 标定、现场 工作、数 据分 析与 检测报 告的 内容。本 文 件 适用 于 哈尔 滨 市辖区 内 在 自然 水 域冰 盖 上举办 各 类 冰上 活 动 时，保障冰 层 和 活动 安 全而 进行的冰 层厚 度检 测工 作，其他冰 层厚 度检测 工作 可 参照使 用。2 规范性 引用 文件 本文件 没有 规范 性引 用文 件。3 术语和 定义 下列术 语和 定义 适用 于本 文件。地质雷 达 ground penetrating radar(GPR)向 被 测 目标 发 射高 频 电磁波 束，通过 分 析反 射 电磁波 束 信 号特 征 从而 确 定被测 目 标 特性 的 电磁 勘探装置。来源：JTG/T C22 2009，2.1.11，有修 改 清沟 lead 在冻结 的河 道中 的一 段 未 冻结或 冻结 程度 较轻、相 比其他 位置 冰层 厚度 减半 甚至更 薄的 河段。注：清沟通常是由于温暖的地下水或污水排入、或急流处不易冻 厚而形成的。来源：SL 592015，3.14，有 修改 测线 survey line 探测路 线，一般 为直 线，也可根 据 被 测区 域 遮 挡情 况进行 调整；可 布置 成网 格状，测线 间距 应 视 水域特点 和检 测需 求确 定。冰盖 ice carapace 横跨两 岸覆 盖水 面的 固定 冰层。来源：SL 592015，3.12 冰缝 ice crack 封冻冰 盖上 的裂 缝。来源：SL 592015，3.20，有 修改 冰上冒 水 upwell water from ice cover 从封冻 冰盖 的裂缝、孔洞 等处向 上冒 水的 现象。DB 2301/T 161 2024 2 来源：SL 592015，3.28，有 修改 冰上结 冰 aufeis 冰上水 洼、流水、冰 上冒 水或雪 融化 后在 负温 下再 次结冰 的现 象。来源：SL 592015，3.32，有 修改 冰层塌 陷 ice sheet depression 封冻冰 盖凹 陷或 断落 的现 象。来源：SL 592015，3.34，有 修改 量冰尺 ice ruler 测量冰 厚的 专用 测尺。来源：SL 592015，3.52 超声波 冰厚 仪 ultrasonic ice thickness meter 应用超 声波 测厚 原理 测量 冰厚的 仪器。来源：SL 592015，3.53 测距轮 distance measurement wheel 一种通 过转 动来 测量 距离 的装置，每转 动一 圈产 生 固定的 脉冲 数；实 际测 距 时，根据 总脉 冲数 和测量轮的 周长 可以 确定 距离。4 基本要求 局部定 点冰 层厚 度可 使用 量冰尺 通过 钻孔 测量，或 使 用超声 波冰 厚仪 进行 测量；厚度超 过50 cm 或大范围 冰层 厚度 宜采 用地 质雷达 通过 电磁 波反 射原 理进行 检测。冰层厚 度检测 应给 出冰层 厚度及 其对应 的地 理坐标 或其他 定位信 息，应同时 记录检 测时的 环 境 温度。冰层厚 度检 测应 满足 测量 时效性、准 确性 和精 度的 要求。冰层厚 度检 测的 基本 程序 应包括：a)确定检 测范 围与 检测 需求；b)设备与 技术 准备；c)参数设 定与 标定；d)现场工作；e)数据分 析 与 检测 报告 编写。5 检测范 围与 需求 根据水 域特 点、冰上 活动 类型、区域 和特 点确 定检 测需求、制 定检 测方 案。检测方 案宜包 括检 测范围、重点 检测区 域、测线分 布与间 距、检 测方 式和检 测频次 等；必 要 时 应进行现 场踏 勘。6 设备 与 技术 准备 DB 2301/T 161 2024 3 冰层厚 度检 测宜 采用 时间 域地质 雷达。冰层厚 度小 于 90 cm 时，宜 采用中 心频 率大于 等于 900 MHz 的天 线；冰层 厚度 大 于 90 cm 时，宜 采用中心 频率 为600 MHz 900 MHz 的天 线；在满 足 检 测 厚度的 前提 下，宜优 先选 用高频 天线。地质雷 达主 机系 统增 益应 大于 120 dB，模/数 转换 位 数应大 于等 于 16 bit。用于冰 层厚度 检测 的地质 雷达在 使用过 程中 应采取 必要的 保温和 防护 措施保 证雷达 主机及 其 采 集设备所 处环 境温 度和 环境 湿度在 其工 作温 度和 工作 湿度范 围内。工作电 源 宜 选用 便携 式蓄 电池，宜保 证地 质雷 达主 机在冬 季室 外环 境连 续工 作 4 h 以上。地质雷 达 应配 备测 距 轮，并在使 用前标 定测 距装置；宜在 测量过 程中 打标，数据处 理时进 行 距 离修正；工作 期间 宜同 时使 用 全球 导航 卫星 系统（GNSS）连 续记 录测 线 或 测点 的 地理坐 标。检测人 员应 熟练 操作 地质 雷达和 使用 数据 采集 与分 析软件。检测人 员应 熟 练掌 握 不同 结冰现 象对应 的地 质雷达 信号特 征并在 数据 分析中 识别出 不同 结 冰 现 象。7 参数设 定与 标定 正式进 行冰 层厚 度检 测前，应通 过已 知厚 度冰 块按 公式（1）对电 磁波 在冰 层 中的传 播速 度进 行标定，标定 至 少3 次 并取 其 算术 平均 值，当传 播速 度最大 值或 最小 值与 中间 值之差 超过 中间 值 的 15%时，取 中间 值作 为传 播速 度值；当传 播速 度 最 大值 和最小 值与 中间 值之 差 均 超过中 间值 的 15%时，应重新测 量；=2(1)式中：电磁 波在 冰层 中的 传播速 度，单位 为mm/ns；所标 定冰 块的 厚度，单位 为mm；电 磁波 在冰 层中 的 双程走 时，单位 为ns。冰的相 对介 电常 数宜 在 3 4 之 间取 值，较精 确值 可通过 现场 取冰 按公 式（2）进行 标定。ri=22 5 0 0 2 2(2)式中：ri 冰 的相 对介 电常 数；电磁 波在 冰层 中的 双程走 时，单位 为ns；所 标定 冰块 的厚 度，单位 为mm。冰层厚 度方 向分 辨率 可按 公式（3）计算。=500(3)式中：厚度 方向 分辨 率，单位为mm；电 磁波 在真 空中 的速度，近 似取 值为300 mm/ns；雷达 天线 中心 频率，单位 为MHz；ri 冰 的相 对介 电常 数。采样时 窗按 公式（4）取 值。=1.3 2(4)DB 2301/T 161 2024 4 式中：采样 时窗 宽度，单位 为 ns；最大 检测 厚度，单 位为 mm；电 磁波 在冰 层中 的传播 速度，单 位 为mm/ns。8 现场工作 在结冰 早期进 行现 场检测 时，可 通过钻 孔 和 量冰尺，或使 用超声 波冰 厚仪测 量等方 式 初步 确 定 冰厚；在 结冰 早期 和融 化期，不 应 深入 冰面 进行 人工 检测；在满 足冰 面上 检测 条件时，应 采用救生衣或救生绳等 必要 措施 保障 检测 人员安 全。应 事先 通过目 测判 断是否 存在 较 大冰缝、清 沟、冰 上冒水、冰上 结冰 和冰层 塌陷等；如发 现，应立即停 止检 测。检测范 围应 全覆 盖冰 上活 动区域，应 通过 增加 测线 和 检测频 次的 方法 重点 检测 大型娱 乐设 施区域、人员活动 密 集区 域、重型 车辆通 道和 疑似 清沟 等位 置；在 测区 边界 发现 冰厚 异常时 应适 当外 扩 增 加 辅 助测线。冰面上 有机 械施 工活 动时，或冰 上活 动期 间气 温上 升时，宜临 时增 加检 测次 数。在可充 分保证 检测 人员安 全的情 况下，宜采 用人工 步行检 测；在 大范 围冰面 平坦条 件下，可 采 用有人或 无人 驾驶 工具 牵引 地质雷 达进 行检 测；在设备 具备 空气 耦合 天线 和相 关性能 条件 下，可 采 用 无 人机搭载 地质 雷达 以提 高检 测效率。采用地 耦合 天线 检测 时，应确保 天线 与冰 面紧 密贴 合，应 平稳 移动 雷达 天线。对冰层 厚度 进行 连续 检测 时，移 动速 度宜 不超 过 80 m/min。使用测 距轮 进行 距离 测量 时，应 采取 防滑 措施 保证 测距轮 在冰 面正 常工作。宜对相 同位置 采用 定点测 量方式 获取冰 厚随 时间和 温度的 变化趋 势，宜采用 手动触 发方式 操 作 雷达进行 定点 测量。地 质 雷 达在 冰 层 检测 现 场采 集 的 雷达 数 据 宜当 场 进行 回 放 以检 验 数 据质 量 并初 步 判 断检 测数据的准确 性。现场检 测时 应进 行必 要的 记录，包括 检测 日期 和时 间、环 境温 度、测线 和测 点编号、测 线 和 测 点的地理 坐标、测线 方向、雷达数 据文件、测 线和测 点编号 与数据 文件 对应关 系以及 其他需 记录 的 信 息。9 数据分 析与 检测 报告 地质雷 达数 据分 析应 首先 进行零 点校 正。地质雷 达数 据及 其图 像应 采用频 率域 滤波、时 间域 滤波等 技术 降低 噪声 干扰。检测报 告中应 给出 测线 或 测点在 测量区 域中 的位置 图，应 给出典 型位 置的地 质雷达 深度剖 面 图；如存在 冰层 异常 雷达 剖面 图像，应在 报告 中给 出 每 个异常 的 典 型图 像及 其位 置。计算同一 测 线上 冰层 厚度 平均值 时，每隔 5 m 取点 计算。检测报 告中应 按测 线和测 点给出 冰层厚 度值 及其误 差范围；对局 部厚 度变小 区域应 在报告 中 明 确说明；对于 较大 冰缝、清 沟、冰 上冒 水、冰上 结冰 和冰层 塌陷 等，应在 报告 中明确 说明。检测 结 果记 录表 具体 格式 宜参考 附 录A。DB 2301/T 161 2024 5 A A 附录A（资料 性）冰层厚 度检 测 记 录表 格式 冰层厚 度检 测 记 录表 格式 见表A.1。表A.1 冰层厚 度检 测 记 录表 项目名称 同项目第 次检测 冰层位置 检测时间 年 月 日 时 分 至 时 分 设备型号 检测时 环境温度（）（）检测参数 天线中心频率：电磁波速：采样时窗：测量误差：检测方式 点测量 线测量 测点或测线数量 测线（点）编号 最大冰厚（cm）最小冰厚（cm）平均冰厚（cm）测线/测点 布置图 典型原始雷达剖面图像 冰层异常雷达剖面图像（如有）检测结论 是否发现清沟？（是 否）；若是，请具体说明：是否发现异常结冰现象？（是 否）；若是，请具体说明：是否有其他需要注意的问题？（是 否）；若是，请具体说明：结论：检测人员 现场 数据分析 审核 DB 2301/T 161 2024 6 参 考 文 献 1 JTG/T C22 2009 公 路工程 物探 规程 2 SL 59 2015 河 流冰 情观测 规范