序言

对于北京先农坛，民间一直传说这儿附近有一块乾隆御题石碑。北京市文物局一直对该传说高度重视，几十年来，并多次派专人寻找过这块石碑，但始终一无所获。

2004年9月，北京市文物局决定再次寻找这块神秘的乾隆御碑。与以往不同的是，这一次他们不再局限于调查和挖掘，而是请来了北京市地质研究所的地质专家，并采用高科技仪器进行探测，就像我们小时候看的电影《地雷战》中工兵探地雷一样逐点扫描地面。后来，他们在先农坛北坛区的一家食品厂所在院落中发现地下有异物存在，圈定了异常位置之后通过人工挖掘，终于找到了这块重达40多吨的国宝级文物！

无独有偶。2005年，北京延庆硅化木（也称木化石）国家地质公园，管理人员认为除了地表可见的少量木化石之外，公园地下还应埋藏有大量的木化石。为了能进一步保护这一罕见的地质遗迹，他们委托北京市地质研究所的研究人员前来探测。专家们采用同样的方法和仪器，在这里成功探测出“沉睡”于地下1亿多年的木化石十余株！

地质专家用的是一种什么样的方法和仪器呢？其实，这是一种雷达。

说起雷达，想必大家都不会陌生，在电影中我们经常会看到这样的场面：一个个如同大锅盖一样的东西朝向天空，不断转动天线搜寻着空中的飞机，控制室的计算机屏幕上闪烁不止，一旦发现敌情便响起刺耳的警报声。那一个个“大锅盖”，就是雷达系统的一部分，只不过我们所了解的这些雷达通常在军事领域和航空领域中用于侦查和导航，地质工作者所用的则是一种比较特殊的雷达。

雷达是英文radar的音译，为“无线电检测和测距”英文名称的缩写。早在20世纪初就有了雷达的概念，但是直到第二次世界大战前后，雷达才得到迅速发展，主要就是出于作战的需要。

雷达就像是我们人类的眼睛，但它比我们的眼睛更神奇，不论白天黑夜它都能探测到远距离的目标，而且不受雾、云和雨的阻挡，具有全天候、全天时的特点，还有一定的穿透能力。虽然雷达系统各式各样，但都可以将其简单地分为三大组成部分：发射天线、接收天线和主控制机。其原理就是雷达系统的发射机通过天线把电磁波射向空间，处在此方向上的物体将碰到的电磁波反射回来，接受天线收到此反射波，然后主控制机对所接收到的信号进行分析处理，提取出有关该物体的某些信息，比如方位、高度、距离等。

雷达不仅是军事上必不可少的电子装备，而且其他行业的科学家们也发现了雷达的强大优势和巨大价值，将其应用到各自的研究领域中。

如今，雷达已经在天体研究、气象预报、资源探测、环境监测等方面显示了很好的应用潜力。

聪明的地质工作者也受到启发，将雷达技术应用于地质勘探，从而研制出一种专用的雷达——探地雷达，或者称之为地质雷达。

虽然用途不同，但探地雷达和军用雷达的工作原理是一样的，都是根据电磁波来探测目标体。探地雷达所利用的是一种高频电磁波，频率范围通常为数兆赫兹至上千兆赫兹，通过发射天线以脉冲形式将电磁波定向送入地下，电磁波在地下介质传播过程中，遇到存在电性差异的地下介质时发生反射，返回到地面的电磁波被接收天线所接收。根据电磁波的传播时间及波形特征，可以确定地下目标体的空间位置、结构和几何形态。一般而言，介质间的电磁特性差异越大，介质间的界面就越容易被识别。

地球物理勘探的方法有许多，探地雷达探测只是其中一种，不过与其他方法相比，探地雷达具有明显的优势：首先，它的分辨率很高，特别是对浅层地表的探测精度非常高，分辨率可达厘米级；其次，工作效率高，现有探地雷达仪器设备虽然多种多样，但都比较轻便，操作简单，充分发挥了计算机采集和处理数据的优势，极大地提高了工作效率，降低了成本；最后，具有探测无损性的特点，即这种探测不会损害、影响被检测物体未来的使用性能和用途。

随着数据处理技术和计算机技术的发展，探地雷达技术不断发展，应用范围也不断扩大。目前，探地雷达不仅在地质勘探中得到了广泛应用，而且在建筑施工检测等方面也日益受到青睐。总体说来，探地雷达应用的领域主要包括：浅表地质调查、地质灾害勘查、地下管线调查、地基及路基病害检测、隧道衬砌检测、隧道地质超前预报、水库堤坝检测、土壤含水率调查、植物根系探测、有机污染调查、文物考古研究等。（作者：马志飞，原文载于《百科知识》2010年第3B期。）