[发明专利]基于探地雷达三维图像属性分析的供水管道漏损检测方法

说明书

本发明属于市政工程城市供水管道漏损的无损检测定位领域，公开了一种基于探地雷达三维图像属性分析的供水管道漏损检测方法，获取供水管道纵向扫描的探地雷达原始图像数据；对获取的原始图像数据进行降噪滤波处理；将处理后的图像数据通过插值拟合成一个三维数据体，提取多种平面或立体的图像属性，并以纵向剖面、横向剖面、水平切面、不规则切面以及等值面显示；利用多属性综合分析，对管道漏损位置、规模进行精确识别通过多属性综合分析对管道漏损位置和规模进行精确定位的方法。本发明精确定位漏损位置；提取的频率属性，得到一个包含丰富信息的频谱，进一步验证漏损位置；提取的振幅属性，对漏损特征进行高分辨率成像，确定管道漏损规模。

技术领域

本发明属于市政工程城市供水管道漏损的无损检测定位领域，尤其涉及一种基于探地雷达三维图像属性分析的供水管道漏损检测方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：城市供水管道的管理已经成为社会备受关注的热点问题。由于我国的供水管道存在施工、管材和使用时间等方面的问题，常会发生因管道破损而漏水的问题。这一问题不仅导致了水资源的浪费，还带来了一定的安全隐患。为了减轻供水管道漏损产生的影响，需要利用管道漏损检测方法，确定漏损位置。分布式光纤法、相关仪法、示踪气体法、智能球法等需要道路开挖的有损检测方法需要封闭交通，工程量大、成本高，很难在城市里推广，实际应用中更需要采用无损检测方法。目前最常用的无损检测方法是音听法，但该方法也存在一定缺陷：一是对检测工程师听漏的经验要求高，一般需要十年以上的经验积累；二是对环境要求苛刻，听漏过程中不能有噪声干扰，一般只能晚上作业；三是探漏效率低，一般一条一公里以上的管线需要数天才能完成。音听法这些缺陷已经无法满足日益快速发展的城市供水管网建设，探地雷达作为一种无损检测方法因其高效、快速、环境耐受性等优势已开始受到关注。

探地雷达是以电磁波传播理论为基础，以介质电性(电导率、介电常数)差异为前提，利用高频脉冲电磁波的反射探测目标物体。因土体的介电常数为6～10，而水的介电常数为81，两者相差巨大，理论上漏损区域会在雷达图像上形成一个明显的绕射波，可以通过分析解释雷达图像上的绕射波来寻找管网漏损点。但是实际工程中因为地下介质的多样性和复杂性，图像的成像效果总是会受到不同程度的影响，出现目标物体信号微弱或被干扰等问题。雷达图像上表示漏损的信息常常难以识别。现有雷达探漏技术存在的主要问题是：

(1)图像包含的信息单一，即图像均为波形图；

(2)图像显示的方式单一，即图像均为剖面图；

(3)图像的分析过程主要依赖于工程人员的经验，准确率不稳定。

因此，如何从探地雷达图像数据中获取漏损信息和优化探地雷达图像数据的成像效果，已成为探地雷达检测管道漏损的关键问题。然而，现有技术下图像包含信息和显示方式单一的问题，极大地阻碍了图像成像效果的改善，也因此导致了图像的分析过程往往依赖于个人的经验判断。解决以上问题，不仅能更加高效、准确地检测出管道是否发生漏损及漏损情况，更有利于探地雷达在管道漏损检测方面的推广。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于探地雷达三维图像属性分析的供水管道漏损检测方法。通过多属性综合分析对管道漏损位置和规模进行精确定位的方法。本发明的漏损检测方法应用于供水管道上，可以获取管道漏损的三维空间信息、定位漏损位置、确定漏损规模。本发明在管道漏损检测方面改变了传统的探地雷达二维图像分析方式，通过雷达沿管道轴向扫描和去直流、零时校正、振幅增强、带通滤波等图像处理拟合成管道周围的三维数据体。从构建的三维图像中提取的相干属性，可以量化雷达波形在轴向和垂向的相似性，从而获取管道漏损的三维空间信息；提取的瞬时属性，可以突出水平连续性的微弱变化，从而精确定位漏损位置；提取的频率属性，可以得到一个包含丰富信息的频谱，帮助进一步验证漏损位置；提取的振幅属性，可以对漏损特征进行高分辨率成像，从而确定管道漏损规模。