對于北京先農(nóng)壇，民間一直傳說這兒附近有一塊乾隆御題石碑。北京市文物局對這個傳說高度重視，幾十年來，曾多次派專人尋找，但始終一無所獲。

2004年9月，北京市文物局決定再次尋找這塊神秘的乾隆御碑。與以往不同的是，這一次他們不再局限于調(diào)查和挖掘，而是請來了北京市地質(zhì)研究所的專家，并采用高科技儀器進(jìn)行探測，就像我們小時候看的電影《地雷戰(zhàn)》中工兵探地雷一樣逐點掃描地面。后來，地質(zhì)專家在先農(nóng)壇北壇區(qū)的一家食品廠所在院落中發(fā)現(xiàn)地下有異物存在，圈定了異常位置之后通過人工挖掘，終于找到了這塊重達(dá)40多噸的國寶級文物! 無獨有偶。2005年，在北京延慶硅化木(也稱木化石)國家地質(zhì)公園，地質(zhì)專家們采用同樣的方法和儀器，成功探測出“沉睡”于地下1億多年的木化石十余株! 讓我們感到好奇的是，地質(zhì)專家用的是一種什么樣的神秘方法和儀器呢?

其實，這是一種雷達(dá)。

雷達(dá)為何物

說起雷達(dá)，想必大家都不會陌生，在電影中我們經(jīng)常會看到這樣的場景：一個個如同大鍋蓋一樣的東西朝向天空，不斷轉(zhuǎn)動天線搜尋著空中目標(biāo)，控制室的計算機(jī)屏幕上閃爍不止，一旦發(fā)現(xiàn)敵情便響起刺耳的警報聲。那一個個“大鍋蓋”，就是雷達(dá)系統(tǒng)的一部分，只不過我們所了解的這些雷達(dá)通常應(yīng)用于軍事領(lǐng)域和航空領(lǐng)域。 雖然雷達(dá)系統(tǒng)各式各樣，但都可以將其簡單地分為三大組成部分：發(fā)射天線、接收天線和主控制機(jī)。其原理就是雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)通過天線把電磁波射向空間，處在此方向上的物體將碰到的電磁波反射回來，接收天線收到此反射波，然后主控制機(jī)對所接收到的信號進(jìn)行分析處理，提取出有關(guān)該物體的某些信息，比如方位、高度、距離等。 如今，雷達(dá)已經(jīng)在天體研究、氣象預(yù)報、資源探測、環(huán)境監(jiān)測等方面顯示了很好的應(yīng)用潛力。

探地雷達(dá)如何工作

聰明的地質(zhì)工作者也受到啟發(fā)，將雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)勘探，從而研制出一種專用的雷達(dá)——探地雷達(dá)，或者稱之為地質(zhì)雷達(dá)。 雖然用途不同，但探地雷達(dá)和軍用雷達(dá)的工作原理是一樣的，都是根據(jù)電磁波來探測目標(biāo)體。探地雷達(dá)所利用的是一種高頻電磁波，頻率范圍通常為數(shù)兆赫茲至上千兆赫茲，電磁波通過發(fā)射天線以脈沖形式被定向送入地下，它們在地下介質(zhì)傳播過程中，遇到存在電性差異的地下介質(zhì)時發(fā)生反射，返回到地面的電磁波被接收天線所接收。根據(jù)電磁波的傳播時間及波形特征，就可以確定地下目標(biāo)體的空間位置、結(jié)構(gòu)和幾何形態(tài)。一般而言，介質(zhì)間的電磁特性差異越大，介質(zhì)問的界面越容易被識別。 地球物理勘探的方法有許多，探地雷達(dá)探測只是其中一種，不過與其他方法相比，探地雷達(dá)具有明顯的優(yōu)勢：首先，它的分辨率很高，特別是對淺層地表的探測精度非常高，分辨率可達(dá)厘米級；其次，工作效率高，現(xiàn)有探地雷達(dá)儀器設(shè)備雖然多種多樣，但都比較輕便，操作簡單，充分發(fā)揮了計算機(jī)采集和處理數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，極大地提高了工作效率，降低了成本；最后，具有探測無損性的特點，即這種探測不會損害、影響被檢測物體未來的使用性能和用途。

應(yīng)用在哪些領(lǐng)域

隨著數(shù)據(jù)處理技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，探地雷達(dá)技術(shù)不斷發(fā)展，應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大。目前，探地雷達(dá)不僅在地質(zhì)勘探中得到了廣泛應(yīng)用，而且在建筑施工檢測等方面也日益受到青睞?？傮w說來，探地雷達(dá)應(yīng)用的領(lǐng)域主要包括： 地下管線探測 每個城市的地下幾乎都布滿了錯綜復(fù)雜的電線、光纜和管道，不同的管線屬于不同部門管轄。當(dāng)某個部門需要對管線進(jìn)行維修時，由于對城市地下管線的情況缺乏了解，盲目開挖常常會破壞其他管線。因此，在施工前使用探地雷達(dá)摸清管線的詳細(xì)分布情況，可以大大降低破壞其他管線的風(fēng)險。而且，這種方法還可以查清管道發(fā)生問題的位置，使開挖更有針對性。 地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查 工程建設(shè)活動中經(jīng)常會遇到各種地質(zhì)災(zāi)害，如滑坡、崩塌、泥石流、地裂縫、地面沉降和地面沉陷等。地質(zhì)災(zāi)害的存在對工程建設(shè)是一種很大的威脅，如果處理不當(dāng)將會導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。這就需要在規(guī)劃和建設(shè)之前先進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查和地質(zhì)災(zāi)害危險性評估，并對潛在的地質(zhì)災(zāi)害做好預(yù)防處理。探地雷達(dá)利用其對淺層目標(biāo)體探測精度高的優(yōu)勢，可以很容易發(fā)現(xiàn)滑坡體的厚度、泥石流溝的厚度、地裂縫的延展深度和地下空洞等，為工程建設(shè)提供參考資料。 礦床勘探 礦床勘探的方法眾多而且都已經(jīng)十分成熟，只是不同的方法適用于不同的地質(zhì)環(huán)境。對于地表淺層的金屬礦化帶，可以優(yōu)先選用探地雷達(dá)進(jìn)行探測，因為金屬礦化帶的電磁波反射明顯，輔以其他方法，有助于提高勘探結(jié)果的準(zhǔn)確性。 冰川厚度探測 冰川是重要的水資源類型之一，為了計算冰川水資源的儲量，人們需要首先查清冰川厚度和冰下地形兩個重要參數(shù)。然而，過去常采用的一些調(diào)查方法由于受到眾多因素的影響，局限性較大，難以在地形復(fù)雜的山地冰川區(qū)取得良好效果。隨著雷達(dá)技術(shù)的不斷發(fā)展，并被引入到冰川學(xué)研究領(lǐng)域中，它自身的優(yōu)勢逐漸凸顯出來，并且為后期的冰川研究工作不斷提供精確的原始資料。 潛水面深度探測 地下水是人類生存和動植物生長最重要的要素之一，但過度開采常常導(dǎo)致地下水位下降并引發(fā)地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害，這就需要對地下水位進(jìn)行定期觀測。目前對地下潛水的觀測主要依賴于鉆探打井，但這種方式速度慢、效率低，費用高，而且只是“一孔之見”，難以得到詳細(xì)的數(shù)據(jù)資料，甚至有時候會對當(dāng)?shù)氐牡叵滤h(huán)境造成一定程度的破壞。探地雷達(dá)的無損檢測優(yōu)勢則正好可以在這一領(lǐng)域大展身手。 公路路基質(zhì)量檢查 公路施工完成后，可利用探地雷達(dá)進(jìn)行驗收，檢測諸如路基的厚度、是否存在裂縫和空洞等質(zhì)量情況，如果局部地段存在問題，雷達(dá)波反射信號的振幅、相位及頻譜特征等都將發(fā)生明顯變化，技術(shù)人員據(jù)此便可推測路面下的狀況。

考古調(diào)查 國際上將探地雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用于考古研究大致起步于20世紀(jì)70年代初，我國則更晚，主要用它來探測古遺址、地下埋藏物、地下墓穴和檢測古建筑結(jié)構(gòu)等。我國學(xué)者在對秦始皇陵、甘肅敦煌莫高窟、唐大明宮含元殿殿址、商丘東周城址、四川成都金沙遺址等考古研究工作中都曾使用過該項技術(shù)，并取得了很好的效果。