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

ICS17.040.99

CCSP11

2301

黑龙江省哈尔滨市地方标准

DB2301/T161—2024

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

DB2301/T161—2024

前言

本文件按照GB/T1.1—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。

I

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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groundpenetratingradar(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/TC22—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：SL59—2015，3.14，有修改]

测线surveyline

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icecarapace

横跨两岸覆盖水面的固定冰层。

[来源：SL59—2015，3.12]

冰缝icecrack

封冻冰盖上的裂缝。

[来源：SL59—2015，3.20，有修改]

冰上冒水upwellwaterfromicecover

从封冻冰盖的裂缝、孔洞等处向上冒水的现象。

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[来源：SL59—2015，3.28，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：SL59—2015，3.32，有修改]

冰层塌陷icesheetdepression

封冻冰盖凹陷或断落的现象。

[来源：SL59—2015，3.34，有修改]

量冰尺iceruler

测量冰厚的专用测尺。

[来源：SL59—2015，3.52]

超声波冰厚仪ultrasonicicethicknessmeter

应用超声波测厚原理测量冰厚的仪器。

[来源：SL59—2015，3.53]

测距轮distancemeasurementwheel

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50cm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

2

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冰层厚度检测宜采用时间域地质雷达。

冰层厚度小于90cm时，宜采用中心频率大于等于900MHz的天线；冰层厚度大于90cm时，宜采

用中心频率为600MHz～900MHz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120dB，模/数转换位数应大于等于16bit。

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4h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；

2푑

푣=················································································(1)

푡

式中：

푣——电磁波在冰层中的传播速度，单位为mm/ns；

푑——所标定冰块的厚度，单位为mm；

푡——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。

푡2

휀=22500×·······································································(2)

ri푑2

式中：

휀ri——冰的相对介电常数；

푡——电磁波在冰层中的双程走时，单位为ns；

푑——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。

푐

∆ℎ=500×·······································································(3)

푓√휀푟푖

式中：

∆ℎ——厚度方向分辨率，单位为mm；

푐——电磁波在真空中的速度，近似取值为300mm/ns；

푓——雷达天线中心频率，单位为MHz；

휀ri——冰的相对介电常数。

采样时窗按公式（4）取值。

2ℎ

∆푡=1.3×푚푎푥·······································································(4)

푣

3

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式中：

∆푡——采样时窗宽度，单位为ns；

ℎ푚푎푥——最大检测厚度，单位为mm；

푣——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80m/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5m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。

4

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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（）℃~（）℃

天线中心频率：电磁波速：

检测参数

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）