如果你肯吃我嚼过的馒头，并让我睡你媳妇替你生孩子的话我就给你
同学，我是田雨，请你独立完成作业，如果有不懂的可以直接来问我
稀疏成份分析及在雷达成像处理中的应用稀疏成份分析是一种新兴的信号分析方法。它以过完备词典为基础，能从有限的观测数据中获得信号的稀疏表示，有效地挖掘信号的自然属性和本质的驱动源，提高变换域的分辨率，为信号处理提供了有力的工具。作为信号处理的重要组成部分，雷达成像技术无论在军事还是民用上都有巨大的应用潜力。雷达成像本质上就是一个信号表示过程，由于高频区雷达目标散射行为具有局部特性，用稀疏成份分析方法能提高雷达图像的质量，有利于图像分析和目标识别。针对雷达成像的应用背景，本文研究了稀疏成份分析中稀疏性度量函数构造的一般准则等理论问题，以及基于稀疏成份分析的雷达成像算法，包括一维距离像、二维逆合成孔径雷达成像和多频段雷达信号综合技术等。研究了稀疏成份分析中度量函数的构造和算法分析等理论问题。利用稀疏成份分析方法研究了高分辨一维距离像稀疏表示的原子构造与相关算法，并对算法的参数估计性能进行了理论分析。研究了基于稀疏成份分析的逆合成孔径雷达成像算法。根据雷达目标散射信号的稀疏表示模型，研究了多频段多分辨雷达信号综合技术。根据雷达目标的理想点散射体模型和几何绕射模型，分析了多频段雷达回波观测信号的联系与差别，并利用稀疏成份分析方法提出了高分辨一维距离像的多频段信号综合成像技术。针对多频段窄带组网雷达检测海上目标的应用背景，根据雷达目标在低分辨回波中的稀疏分布特性和海杂波的分布特性，提出了多雷达距离分辨率匹配处理技术，提高了雷达回波的距离分辨率并实现了多雷达距离分辨率的匹配统一，为多频段窄带雷达信号综合提供了统一的基础。
地质雷达在水利工程质量检测中的应用1 前言 地质雷达作为近十余年来发展起来的地球物理高新技术方法，以其分辨率高、定位准确、快速经济、灵活方便、剖面直观、实时图象显示等优点，备受广大工程技术人员的青睐。现已成功地应用于岩土工程勘察、工程质量无损检测、水文地质调查、矿产资源研究、生态环境检测、城市地下管网普查、文物及考古探测等众多领域，取得了显著的探测效果和社会经济效益，并在工程实践中不断完善和提高，必将在工程探测领域发挥着愈来愈重要的作用。而地质雷达技术用于堤防隐患的探测尚属初步阶段，通过广大物探技术人员的共同努力，达到了解和掌握不同隐患类型在雷达图像上的反映特征，在不断总结探测经验的基础上，提高异常的判断能力和精度，较确切地推定堤防工程隐患的性质和位置，以便指导有关管理单位加强堤防工程重点部位的维护和防范，提高和巩固堤防工程的运行周期和防洪能力。本文以永定河堤防工程护砌质量检测为实例，说明地质雷达技术在堤防工程探测中的应用情况，以此与同行进行切磋，推动堤防工程探测技术的发展，不妥之处，敬请批评指正。2 基本原理地质雷达与探空雷达相似，利用高频电磁波(主频为数十数百乃至数千兆赫)以宽频带短脉冲的形式，由地面通过发射天线(T)向地下发射，当它遇到地下地质体或介质分界面时发生反射，并返回地面，被放置在地表的接收天线(R)接收，并由主机记录下来，形成雷达剖面图。由于电磁波在介质中传播时，其路径、电磁波场强度以及波形将随所通过介质的电磁特性及其几何形态而发生变化。因此，根据接收到的电磁波特征，既波的旅行时间(亦称双程走时)、幅度、频率和波形等，通过雷达图像的处理和分析，可确定地下界面或目标体的空间位置或结构特征。雷达波(电磁波)在界面上的反射和透射遵循Snell定律。实际观测时，由于发射天线与接收天线的距离很近，所以其电磁场方向通常垂直于入射平面，并近似看作法向入射，反射脉冲信号的强度，与界面的反射系数和穿透介质的衰减系数有关，主要取决于周围介质与反射目的体的电导率和介电常数，对于以位移电流为主的介质，既大多数岩石介质属非磁性、非导电介质，常常满足σ/ωε<<1，于是衰减系数(β)的近似值为：既衰减系数与电导率(σ)及磁导率(μ)的平方根成正比，与介电常数(ε)的平方根成反比。而界面的反射系数为：式中Z为波阻抗，其表达式为：显然，电磁波在地层中的波阻抗值取决于地层特性参数和电磁波的频率。由此可见，电磁波的频率(ω=2πf)越高，波阻抗越大。对于雷达波常用频率范围(25～1000MHz)，一般认为σ<<ωε,因而反射系数r可简写成:上式表明反射系数r主要取决于上下层介电常数差异。应用雷达记录的双程反射时间可以求得目的层的深度H：式中:t为目的层雷达波的反射时间；c为雷达波在真空中的传播速度(3m/ns)；εr为目的层以上介质相对介电常数均值。3 工程概况北京市界内永定河左、右堤防于清朝乾隆年间修筑，后经数次维修和加固形成现有规模，主体为梯形，顶宽约10m，可见堤高约5～6m，堤内坡坡度为1:5～1:0，外坡相对较缓为1: 0～1: 5。堤身为人工堆积，主要由粉细砂(中下游段)、卵砾石(上游段)组成。介质构成复杂多变，分布不均，且处于包气带中，极为干燥。堤基为第四系全新统地层，岩性以粉细砂为主，下游段出现黑色淤泥质粘土夹层，层厚约7～0m。地下水位埋深(自地表计)：卢沟桥附近约0m，至下游逐渐变浅，达省/市界附近(石佛寺)一带约0m。永定河卢沟桥下游至省/市界左、右堤防共划定险工段12处23段，分布在左堤约60Km和右堤约30Km范围内，其险工段内坡为浆砌石(厚约40cm——原设计标准)结合铅丝石笼构成的护砌，并于1964～1989年间营建，浆砌石护坡除可见堤身部分露出外，其余部分与铅丝石笼水平护底均埋于河滩滩地以下，一般为0～0m，外铺0m的铅丝石笼护底。这些险工段在历史上均有决口或抢险加固的记载。为满足北京市对永定河防洪设计的需要，保证该堤防渡汛万无一失，故进行地球物理勘探工作，以检测堤防工程的护砌质量，便于99年6月份之前进行加固处理。4 测试技术及资料处理为判断险工段堤内坡护险浆砌石质量的优劣，沿内坡坡脚布置一条雷达探测剖面，并按其走向连续测试。外业施测使用瑞典MALA地质仪器有限公司生产的RAMAC/GPR地质雷达系统，天线的中心频率为250MHz，收发天线的间距为6m。实测采用剖面法，且收发天线方向与测线方向平行。记录点距为2m，采样频率为3893MHz，单一记录迹线的采样点数为512，迭加次数为16，记录时窗为180ns，若取堤身土体的雷达波速为08～10m/ns，表层浆砌石的雷达波速为10～12m/ns，综合考虑该地层剖面特征，选取雷达波速中值为10m/ns，则此时该雷达系统的最小纵向分辨率为8～10cm。雷达资料的数据处理与地震反射法勘探数据处理基本相同，主要有：①滤波及时频变换处理；②自动时变增益或控制增益处理；③多次重复测量平均处理；④速度分析及雷达合成处理等，旨在优化数据资料，突出目的体、最大限度地减少外界干扰，为进一步解释提供清晰可辨的图像。处理后的雷达剖面图和地震反射的时间剖面图相似，可依据该图进行地质解释。5 成果分析地质雷达资料的地质解释是地质雷达探测的目的。由数据处理后的雷达图像，全面客观地分析各种雷达波组的特征(如波形、频率、强度等)，尤其是反射波的波形及强度特征，通过同相轴的追踪，确定波组的地质意义，构制地质——地球物理解释模型，依据剖面解释获得整个测区的最终成果图。地质雷达资料反映的是地下地层的电磁特性(介电常数及电导率)的分布情况，要把地下介质的电磁特性分布转化为地质分布，必须把地质、钻探、地质雷达这三个方面的资料有机结合起来，建立测区的地质——地球物理模型，才能获得正确的地下地质结构模式。雷达资料的地质解释步骤一般为：⑴ 反射层拾取根据勘探孔与雷达图像的对比分析，建立各种地层的反射波组特征，而识别反射波组的标志为同相性、相似性与波形特征等。⑵ 时间剖面的解释在充分掌握区域地质资料，了解测区所处的地质结构背景的基础上，研究重要波组的特征及其相互关系，掌握重要波组的地质结构特征，其中要重点研究特征波的同相轴的变化趋势。特征波是指强振幅、能长距离连续追踪、波形稳定的反射波。同时还应分析时间剖面上的常见特殊波(如绕射波和断面波等)，解释同相轴不连续带的原因等。下部架空时的图像，该剖面第三反射同相轴自剖面点4m处断开，形成“背斜”状的强反射层，此现象延续到剖面点8m处，此段浆砌石与下部土体分离导致架空，其范围与已知情况吻合。 通过雷达测试成果的地质解释共圈定出73处浆砌石存在不同程度的隐患或质量较差，这些隐患的类型一般为：①浆砌石厚度较薄；②浆砌石与下部土体分离形成架空；③浆砌石胶结不良或松散；④浆砌石出现裂缝等不良现象。 护砌整体质量较差的堤段多为年久失修严重，浆砌石与下部堤身土体接触差，多形成架(悬)空状态，造成护砌断裂、塌陷等不良现象较普遍，且多具一定规模。而造成上述现象存在的原因，笔者分析后认为浆砌石面存在许多缝隙，且砂浆质量差、少浆，下部又无防渗护层，堤身土体多由粉细砂组成，经降水入渗，粉细砂局部被冲刷淘失，在砌石与堤身土体之间形成空洞，并有继续扩大发展之趋势。该物探成果经开挖验证(见图4——开挖照片)，完全符合客观实际，受到了甲方的赞誉。6 结语地质雷达以其高效快速、高精度在护险工程探测中能够发挥重要作用，取得了良好的应用效果，且对浅层或超浅层的工程探测中有着十分广阔的应用前景，然而地质雷达的探测深度和精度与所采用的天线频率有很大关系，天线的频率越低探测深度越大，则精度越低；而天线的频率越高，探测深度越浅，则精度越高。本次采用中心频率250MHz的天线进仅供参考，请自借鉴。希望对您有帮助。
利用微波波段电磁波探测目标的电子设备。雷达是英文radar的音译，意为无线电检测和测距。雷达概念形成于20世纪初，在第二次世界大战前后获得飞速发展。雷达的工作原理，是设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向，处在此方向上的物体反射碰到的电磁波；雷达天线接收此反射波，送至接收设备进行处理，提取有关该物体的某些信息(目标物体至雷达的距离，距离变化率或径向速度、方位、高度等)。雷达分为连续波雷达和脉冲雷达两大类。脉冲雷达因容易实现精确测距，且接收回波是在发射脉冲休止期内，所以接收天线和发射天线可用同一副天线，因而在雷达发展中居主要地位。测量距离实际是测量发射脉冲与回波脉冲之间的时间差，因电磁波以光速传播，据此就能换算成目标的精确距离。目标方位是利用天线的尖锐方位波束测量。仰角靠窄的仰角波束测量。根据仰角和距离就能计算出目标高度。当雷达和目标之间有相对运动时，雷达接收到的目标回波频率与雷达发射频率不同，两者的差值称为多普勒频率。从多普勒频率中可提取的主要信息之一是雷达与目标之间的距离变化率。当目标与干扰杂波同时存在于雷达的同一空间分辨单元内时，雷达利用它们之间多普勒频率的不同能从干扰杂波中检测和跟踪目标。雷达的优点是白天黑夜均能探测远距离的目标，且不受雾、云和雨的阻挡，具有全天候、全天时的特点，并有一定的穿透能力。因此，它不仅成为军事上必不可少的电子装备，而且广泛应用于社会经济发展(如气象预报、资源探测、环境监测等)和科学研究(天体研究、大气物理、电离层结构研究等)。星载和机载合成孔径雷达已经成为当今遥感中十分重要的传感器。其空间分辨力可达几米到几十米，且与距离无关。雷达在洪水监测、海冰监测、土壤湿度调查、森林资源清查、地质调查等方面显示了很好的应用潜力。
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国防科技与军事是密切相关的两个领域。二者之间的关系可以概括为：军事上的需要促成了国防科技领域的形成与发展；国防科技的发展为军事提供所需要的物质技术手段，在此同时还会促使军事领域不断发生变革，甚至导致出现军事革命；军事上的变革和战争提出了新的需要又会给国防科技发展以新的推动力。国防科技与军事之间相互关系的这种机制或逻辑是一种客观存在的规律。近几年来，新军事革命问题成为人们关心的热门话题。实际上，新军事革命正是上述客观规律在军事高技术迅速发展这一特定条件下的反映。当然，国防科技与军事的关系还会受到政治、经济等因素的影响。 一、军事上的需要是国防科技发展的强大动力 社会的需要是科技发展的动力。恩格斯曾指出：“社会一旦有技术上的需要，则这种需要会比十所大学更能把科学推向前进”(《马克思恩格斯全集》第四卷，人民出版社，1972年，第505页)。同样的，作为整个科学技术的重要组成部分的国防科技，则是社会的特殊需要———军事需要的产物，而且这种需要比任何力量都更能把国防科技推向前进。 自从国家产生以后，为了维护国家的领土主权以及维护和获取国家的根本战略利益，便产生了国防和国家间的战争。为了巩固国防或为了夺取战争的胜利，各国都力图掌握更先进的军事技术手段，于是便组织专门力量研制武器装备，国防科技便由此产生。由于新的武器的发明和使用可以造成军事上的巨大优势，从而使得“最幼稚的公理论者”，也从“手枪战胜利剑”的铁的事实中，越来越清楚地认识到国防科技对于军事及战争的重要影响，因此国防科技便愈来愈受到各国政府的高度重视。正如科学学创始人丁·贝尔纳所认为的：“自古以来，改进战争技术，一直比改善和平生活更需要科学。这并不是由于科学家具有好战的特性，而是因为战争的需要比其他需要更加急迫。各国君主和政府不那么乐于向其他研究工作提供津贴，都乐于向军用研究工作提供经费，因为科学界能研制出新的装备，而这种装备由于十分新颖，在军事上极为重要”。这里如实地指出了为满足军事上的需要研制武器装备，是国防科技发展的动力和主要任务与目的。 第二次世界大战结束以后，从50年代至80年代末，在长达40余年的冷战岁月，美苏两国进行了激烈的军备竞争，两国都执行优先发展国防科技的战略，并要求国防科技部门为军队研制出一批又一批、一代又一代在战术技术性能上超过对方的先进武器装备。在军事需求的强烈刺激下，两国的国防科技发展获得了强大的推动力，达到了极度的繁荣。许多其他国家在这种临战状态下也被迫采取相应的对策加速国防科技的发展。据统计，到80年代中期，世界各国每年的国防科研经费累计高达800～1000亿美元。就这样，在冷战的军事需求的推动下，国防科技发展进入了军事高技术时代。 冷战结束以后，世界主要国家都调整了军事战略，压缩了军费开支，军事需求从原先既追求武器装备的数量又重视其质量转向主要追求其高质量，国防科技也因此而进入注重发展高新技术武器装备的新时期，即进入了“打什么仗需要什么武器就能研制出什么武器”的新时期。 自90年代初开始，美国国防部、美军参谋长联席会议及三军，每年都要研究并提出美军的军事需求，同时根据这种需求制定和调整其国防科技和武器装备发展计划。例如，1996年，美军又确定了新的未来11大军事需求，为满足这些军事需求还分别制定了国防科技“基础研究计划”、《国防技术领域计划》和《联合作战科学技术计划》，这些计划对所要研究发展的科学技术领域及武器装备所要达到的性能要求都有明确的规定。俄罗斯、日本及西欧国家也采取了类似的举措。由于未来的军事需求主要是关于信息战能力的需求，因此有关国家的国防科技发展正紧密围绕夺取信息优势的信息战技术、C3I系统和精确制导武器等军事高技术开展研究工作。 综上所述，国防科技完全是在军事或国防的需要的推动下不断获得发展的。国不可一日无防，国防不可一日无科学技术。展望未来，世界各国的国防科技都将在军事需求的不断推动下，继续不断地获得发展，并随着军事需求的高技术化而日益走向高技术化。 二、国防科技发展对武器装备的影响 军事上的需要导致国防科技的发展，而国防科技发展为了满足军事上的需要，必须不断研制出新型武器装备，因而必然对武器装备，即对军事技术手段产生重大影响。 总体上看，直接从事武器装备研制的国防科技对武器装备发展的影响是全面的、决定性的。这集中表现在：使武器装备的原理和种类不断多样化、结构逐渐复杂化、性能日益得到提高。 由于国防科研的开展，使许多新的理论、原理和技术被用于武器装备之中，从而不断出现一批又一批概念全新的武器装备。从利用机械能杀伤敌人的冷兵器到利用化学能的近代火器(包括枪、炮、普通炸弹、氢弹、中子弹、激光武器、电磁微波武器)，甚至是利用生物遗传密码对付敌人的生物武器等，各种各样的武器装备无一不是国防科研的重要成果。从种类上统计，国防科研大致已使武器装备从冷兵器时代的20多种发展到第二次世界大战时的200多种，现在又进一步增加到1000种以上。 随着武器装备的种类越来越多、概念越来越新，其结构也越来越复杂。早期的武器仅由几个零部件构成，后来发展到包括数十个、数百个零部件，现在已增加到数千个、数万个甚至上千万个零部件，其复杂性增加了若干个数量级。 在武器装备的性能方面，集中表现在国防科技的发展使武器装备的作用距离和作用范围不断扩大，可靠性日益增强，射程、威力(精度和杀伤半径)、机动性和生存能力都在逐渐提高。 现代雷达的探测距离已达数十公里至数千公里以上，现代的侦察探测 装置可以在数百里之外甚至4万多公里的同步轨道上监视地面的目标。如美国的KH－12照像侦察卫星在几百公里轨道上对地面目标的分辩率为0?1米，一次照像即可覆盖数百平方公里的地面区域。 至于战斗武器系统性能的提高，更令人惊叹不已。例如，在作用距离或射程方面，采用增程技术可使火炮的射程从20多公里增大到50公里以上。在命中精度方面，采用制导炮弹可使射击精度达0．3米，各种导弹的射程则可依据需要任意控制，其中洲际弹道导弹的射程已达1万多公里，命中精度在10米以内；采用空中加油技术可使军用飞机作远距离的甚至是作不着陆的环球飞行等。在杀伤力方面，国防科技已使单件兵器的杀伤威力大得惊人。 武器系统杀伤力的提高，主要是由于新的国防科研成果被用于武器系统，使其各方面的性能都得到明显改进的结果。军事运筹学建立了一系列理论模型来确定武器的杀伤效能与有关性能之间的关系。比较典型的一个数学模型是：式中：a、N1、λ1、P1依次为一方武器的作战效能、数量(如火炮数或坦克数)、射速和每发弹的杀伤概率：N2、λ2、P2则依次为另一方武器的数量、射速和杀伤概率。从上式可见，只要提高自己所掌握的武器的性能，就可以明显提高其作战效能。通过采用精确制导技术、高爆弹药技术、自动控制技术等，完全可以达到这一目的。例如，美国的155毫米榴弹炮，由于采用了“铜斑蛇”激光制导炮弹，使其对坦克的命中概率比使用普通非制导炮弹提高了2500倍。现代坦克和大口径火炮由于采用了自动装填机、计算机火控系统，反应时间由数十秒缩短在10秒以内，射速提高了一倍以上。现在研制的坦克、飞机、军舰等的机动速度和战场灵活性都有了明显提高，而且普遍装备有电子对抗设备，甚至采用崭新的隐身技术来对付敌方的攻击，以确保自己的生存。 现代高速发展的科学技术特别是高技术对武器装备性能的影响是全面的，而且使其性能改进的范围之广、程度之高是过去任何时代所无法比拟的。第二次世界大战以来，各国所研制的一代又一代的新式武器和一次又一次的战争实践证明，为一种武器所提供的高技术含量赵多，其性能越好，战斗效能就越高。原子弹、氢弹和中子弹等核武器的摧毁能力是众所周知的，各种高技术常规武器的打击能力也在海湾战争中得到了充争证明。现在，配备有先进电子设备和精确制导武器的6架F－111或3架F－15战斗机就能完成第二次世界大战时300架B－17轰炸机才能完成的作战任务，而8架F－117A隐身战斗机只要配备2架空中加油机就能完成75架非隐身作战飞机和支援飞机才能完成的空袭任务。更有甚者，一艘现代大型攻击型航空母舰的作战能力相当于第二次世界大战时美国全部海军舰队攻击力的总和。 现代国防科技的进一步发展，正在并还将导致更多更新的高技术武器装备问世，如计算机病毒、电磁微波炸弹和炮弹等信息战武器以及天基和空基高能激光武器、无人作战航空器、微型侦察探测器、微型攻击机器人等。这一切将使未来的军事领域发生深刻的变化。 三、国防科技的重大突破导致军事上的变革 国防科技发展可为军事或战争的需要提供必不可少的武器装备。与此同时，国防科技发展所取得的重大突破，即战术技术性能得到极大提高的新技术或新型武器装备的研制成功往往会导致军事领域发生变革，或发生军事革命。这种变革涉及军事理论或军事学说的各个方面，而且接照马克思主义军事学说的观点，军事理论的变革主要体现为作战方式的变革和军队编制构成的变革。 (一)新武器强制性地引起作战方式的变革 所谓作战方法，就是战争过程中的用兵方法，即组织兵力、兵器实施战斗的方式或方法。作战方法种类繁多，如按行动类型区分，有进功方法、防御方法等；按行动规模区分，有战略、战役和战术范围的作战方法；按军兵种划分，有空战、海战、陆战、坦克战、炮战、化学战等作战方法。军事史表明，所有这些作战方法都是由武器装备决定的，即有什么样的武器装备，就有什么样的作战方法。正如恩格斯所提出的：“一旦技术上的进步可以用于军事目的并且已经用于军事目的，它们便立刻几乎强制地，而且往往是违反指挥官的意志而引起作战方式上的改变甚至变革。”(《马克思恩格斯全集》第20卷，北京：人民出版社，1956．187)从古至今，要在战场上有效地杀伤敌人以及抵御敌人的进攻，必须依靠手中的武器并充分发挥武器的效能，因此作战方式、方法必然会随着武器装备的发展而变化。 当青铜器和铁兵器出现以后，远古时期没有队形的搏斗便被有严格组织的战斗队形———“阵”(如古罗马军队的方阵)所取代。 弓箭发明以后，较远距离的射箭便成为一种作战方式，而且使古代战车及骑兵受到威胁，于是出现了专门的步兵及步兵战术。 火药的发明，迎来了军事发展的一个新时代。使用火药的火枪、火炮发明并用于战争以后，先后出现了线式战术、散兵战术及线式和散兵相结合的战术。而且，随着军事技术的改进，巷战的方式方法也在发生变化。老式的建筑街垒和防街垒的方法被炮弹和炸药所粉碎。18世纪60年代以后，舰载线膛炮、无烟火药等伴随着蒸汽动力舰船技术获得了极大的发展，从而出现了成一线纵列队形进行集火射击的海战方法。 第一次世界大战结束后，坦克、飞机和航空母舰等一系列新式武器装备获得了迅速发展。第二次世界大战中，相继产生了飞机、火炮和坦克相配合、梯次快速装甲集群突击的闪击战术及大纵深作战方法，还出现了空中战役、空降作战、战略轰炸等新战法。战列舰在海战中的地位最终被航空母舰所取代，舰载机的制空作战讲座?－35－中国国防科技信息1998年第3期和空中轰炸攻击作战成为争夺制海权的关键。由于多军兵种的诞生，多军兵种的联合作战逐渐变成了主要的作战方式。 第二次世界大战以后，特别是70年代以来，由于以探测技术、C3I系统、电子战技术等信息技术的精确制导武器等为代表的军事高技术的崛起和发展，正在军事领域引起一场前所未有的深刻变革，其中作战方式的变革尤为引人注目。海湾战争和波黑战争都表明，使用精确制导武器的中远程精确打击作战、空袭与反空袭作战、争夺电磁频谱使用权的电子战等已成为现代战争的典型作战方式。 现在已可以断言，随着国防科技的进一步发展，以计算机病毒等为手段的攻击计算机互联网络、通信系统、金融系统的信息战，以及用各种“软杀伤”武器或“硬杀伤”武器摧毁C3I系统的指挥控制战即将成为未来高技术战争的崭新作战方式。 (二)新武器引起军队组织编制的改变 随着武器装备的不断发展，军队的军兵种结构及规模(包括编制人数和武器装备的数量)也不断发生相应的变化。恩格斯在谈到这一问题时曾指出：“随着新的作战工具即射击火器的发展，军队的整个内部组织就必然改变了，各个人借以组成军队并能作为军队行动的那些关系就改变了，各个军队相互间的关系也发生了变化。”(马克思恩格斯军事文集：第1卷，北京：战士出版社，1981．53)实际上不只是火器如此，各种新武器的发明也都会带来类似的变化。 新武器装备导致新军兵种的诞生和旧兵种的消亡，已是公认的历史事实。 从古代到20世纪初，军队一直由陆军和海军组成，而且以陆军为主，兵种也不多。步兵是最老和最基本的兵种。步枪发明以后，手持冷兵器格斗的步兵被步枪手所取代，步兵逐渐形成了班、排、连、营、团、师的组织体制。火炮用于战争，导致了炮兵的出现。随着化学武器、坦克、通信设备等各种武器和技术装备的出现，陆军中又增加了防化兵、通信兵、装甲兵、工程兵、侦察兵等兵种。机枪、坦克和装甲车辆大量装备部队使在战场上驰聘了几千年之久的骑兵退出了战争舞台。?海军由于任务的特殊性一直是一个独立军种。潜艇、导弹、核武器及航空母舰的发展，使大炮巨舰主义成为历史。主要以航空母舰为基地的海军航空兵这一海军新兵种的建立使海军舰队的构成由以战列舰为中心变为以航空母舰为中心。 飞机的研制成功并用于空战标志着空中战场的开辟。第一次世界大战初步显示出飞机这一新装备的重大作用，随后空军这一崭新的军种在各国纷纷建立。军用飞机的发展又引起空降兵的出现，同时促进了高炮、防空导弹和雷达的研制，进而导致了防空兵的问世。此外，进入60年代以后，由于核弹头及其运载装置的发展，一些核大国还组建了战略火箭军或战略核部队这一新军种。 据预测，随着信息战技术和军用航天器(包括各种侦察卫星、作战卫星、军用空间站、军用空天飞机等)及空间武器系统(天基定向能武器、动能武器、电磁脉冲武器等)的发展，未来很可能出现全新的信息战和天战等更新的军兵种或作战部队。 为了合理地利用多军兵种的各种武器装备更有效地进行作战，以增强进攻和防御能力，许多国家又组建了包括多军兵种的合成军。?新武器装备的出现除了引起军兵种类型的变化之外，还会引起军队中各国兵种构成比例和军队规模的变化。 一般而论，新武器装备的新技术含量高，性能较优异，但结构复杂，造价昂贵，因此各国只能根据需要和可能组建相应的军兵种，并随着国防科技和经济发展逐步增大技术性的军兵种在整个军队构成中的比例。以前苏军为例，20年代各军种的比例是：陆军98．6％，空军0．5％，海军1?0％，30年代末上述比例依次变为75．2％，12．8％，9．7％，其余2．3％为新组建的国土防空军。这种比例一直保持至50年代末。60年代以后，由于新武器装备的发展，战略火箭军组建，上述比例发生了重大改变。到80年代末，前苏军的军种结构为：陆军45．2％，空军10．7％，海军10．7％，防空军12．3％，战略火箭军7．1％，边防军5．5％，内卫军8??％。不但如此，陆军、边防军、内卫军等都是由多军种组成的合成部队。美军的技术军兵种比例也逐渐增大，80年代末，美陆、海、空三军的比例为35．9％、27．0％、27．9％，此外还有9．2％的海军陆战队。至于兵种的构成比例，也大致是技术兵种比例逐渐增大。如现在不少国家都组建了强大的装甲兵、电子战部队等。 由于新武器的性能发生了质的飞跃，从而使部队的战斗力越来越强。现在与第二次世界大战时相比，取得同样的作战效果，所需兵器兵力只及第二次大战时的10～20％。另一方面，由于新武器的杀伤力、破坏力极大，使用大量兵器兵力容易造成更大的损失，并增大后勤保障的难度。因此，从必要性、可行性及减少不必要的损失等各方面因素出发，各国军队的规模及编制单位的构成就越来越小。 部队的战斗人员虽然在减少，但由于武器装备结构越来越复杂，维护保养任务和消耗量越来越大，因此军队的工程技术人员、后勤保障人员等均在增加。例如，战时美军部队的战斗人员和保障人员的比例为1：3，有时甚至达1：5。平时，美军正规部队中有一半为文职人员。 一方面部队的战斗人员在减少，另一方面部队的保障人员在增加，这似乎存在着矛盾。如果在保持部队拥有可靠的战斗能力条件下，尽量减少武器装备和战斗人员的数量，则技术保障和勤务保障任务量均可明显减少，保障人员数量也可减少，从而保证整个部队的规模缩小。这正是目前各国军队确定组织编制的一个重要出发点。 总之，随着国防科技的不断发展和武器装备的日益现代化、高技术化，军队的组织编制将进一步从数量规模型转变为质量效能型，从人力密集型转变为科技密集型。
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地质雷达在水利工程质量检测中的应用1 前言 地质雷达作为近十余年来发展起来的地球物理高新技术方法，以其分辨率高、定位准确、快速经济、灵活方便、剖面直观、实时图象显示等优点，备受广大工程技术人员的青睐。现已成功地应用于岩土工程勘察、工程质量无损检测、水文地质调查、矿产资源研究、生态环境检测、城市地下管网普查、文物及考古探测等众多领域，取得了显著的探测效果和社会经济效益，并在工程实践中不断完善和提高，必将在工程探测领域发挥着愈来愈重要的作用。而地质雷达技术用于堤防隐患的探测尚属初步阶段，通过广大物探技术人员的共同努力，达到了解和掌握不同隐患类型在雷达图像上的反映特征，在不断总结探测经验的基础上，提高异常的判断能力和精度，较确切地推定堤防工程隐患的性质和位置，以便指导有关管理单位加强堤防工程重点部位的维护和防范，提高和巩固堤防工程的运行周期和防洪能力。本文以永定河堤防工程护砌质量检测为实例，说明地质雷达技术在堤防工程探测中的应用情况，以此与同行进行切磋，推动堤防工程探测技术的发展，不妥之处，敬请批评指正。2 基本原理地质雷达与探空雷达相似，利用高频电磁波(主频为数十数百乃至数千兆赫)以宽频带短脉冲的形式，由地面通过发射天线(T)向地下发射，当它遇到地下地质体或介质分界面时发生反射，并返回地面，被放置在地表的接收天线(R)接收，并由主机记录下来，形成雷达剖面图。由于电磁波在介质中传播时，其路径、电磁波场强度以及波形将随所通过介质的电磁特性及其几何形态而发生变化。因此，根据接收到的电磁波特征，既波的旅行时间(亦称双程走时)、幅度、频率和波形等，通过雷达图像的处理和分析，可确定地下界面或目标体的空间位置或结构特征。雷达波(电磁波)在界面上的反射和透射遵循Snell定律。实际观测时，由于发射天线与接收天线的距离很近，所以其电磁场方向通常垂直于入射平面，并近似看作法向入射，反射脉冲信号的强度，与界面的反射系数和穿透介质的衰减系数有关，主要取决于周围介质与反射目的体的电导率和介电常数，对于以位移电流为主的介质，既大多数岩石介质属非磁性、非导电介质，常常满足σ/ωε<<1，于是衰减系数(β)的近似值为：既衰减系数与电导率(σ)及磁导率(μ)的平方根成正比，与介电常数(ε)的平方根成反比。而界面的反射系数为：式中Z为波阻抗，其表达式为：显然，电磁波在地层中的波阻抗值取决于地层特性参数和电磁波的频率。由此可见，电磁波的频率(ω=2πf)越高，波阻抗越大。对于雷达波常用频率范围(25～1000MHz)，一般认为σ<<ωε,因而反射系数r可简写成:上式表明反射系数r主要取决于上下层介电常数差异。应用雷达记录的双程反射时间可以求得目的层的深度H：式中:t为目的层雷达波的反射时间；c为雷达波在真空中的传播速度(3m/ns)；εr为目的层以上介质相对介电常数均值。3 工程概况北京市界内永定河左、右堤防于清朝乾隆年间修筑，后经数次维修和加固形成现有规模，主体为梯形，顶宽约10m，可见堤高约5～6m，堤内坡坡度为1:5～1:0，外坡相对较缓为1: 0～1: 5。堤身为人工堆积，主要由粉细砂(中下游段)、卵砾石(上游段)组成。介质构成复杂多变，分布不均，且处于包气带中，极为干燥。堤基为第四系全新统地层，岩性以粉细砂为主，下游段出现黑色淤泥质粘土夹层，层厚约7～0m。地下水位埋深(自地表计)：卢沟桥附近约0m，至下游逐渐变浅，达省/市界附近(石佛寺)一带约0m。永定河卢沟桥下游至省/市界左、右堤防共划定险工段12处23段，分布在左堤约60Km和右堤约30Km范围内，其险工段内坡为浆砌石(厚约40cm——原设计标准)结合铅丝石笼构成的护砌，并于1964～1989年间营建，浆砌石护坡除可见堤身部分露出外，其余部分与铅丝石笼水平护底均埋于河滩滩地以下，一般为0～0m，外铺0m的铅丝石笼护底。这些险工段在历史上均有决口或抢险加固的记载。为满足北京市对永定河防洪设计的需要，保证该堤防渡汛万无一失，故进行地球物理勘探工作，以检测堤防工程的护砌质量，便于99年6月份之前进行加固处理。4 测试技术及资料处理为判断险工段堤内坡护险浆砌石质量的优劣，沿内坡坡脚布置一条雷达探测剖面，并按其走向连续测试。外业施测使用瑞典MALA地质仪器有限公司生产的RAMAC/GPR地质雷达系统，天线的中心频率为250MHz，收发天线的间距为6m。实测采用剖面法，且收发天线方向与测线方向平行。记录点距为2m，采样频率为3893MHz，单一记录迹线的采样点数为512，迭加次数为16，记录时窗为180ns，若取堤身土体的雷达波速为08～10m/ns，表层浆砌石的雷达波速为10～12m/ns，综合考虑该地层剖面特征，选取雷达波速中值为10m/ns，则此时该雷达系统的最小纵向分辨率为8～10cm。雷达资料的数据处理与地震反射法勘探数据处理基本相同，主要有：①滤波及时频变换处理；②自动时变增益或控制增益处理；③多次重复测量平均处理；④速度分析及雷达合成处理等，旨在优化数据资料，突出目的体、最大限度地减少外界干扰，为进一步解释提供清晰可辨的图像。处理后的雷达剖面图和地震反射的时间剖面图相似，可依据该图进行地质解释。5 成果分析地质雷达资料的地质解释是地质雷达探测的目的。由数据处理后的雷达图像，全面客观地分析各种雷达波组的特征(如波形、频率、强度等)，尤其是反射波的波形及强度特征，通过同相轴的追踪，确定波组的地质意义，构制地质——地球物理解释模型，依据剖面解释获得整个测区的最终成果图。地质雷达资料反映的是地下地层的电磁特性(介电常数及电导率)的分布情况，要把地下介质的电磁特性分布转化为地质分布，必须把地质、钻探、地质雷达这三个方面的资料有机结合起来，建立测区的地质——地球物理模型，才能获得正确的地下地质结构模式。雷达资料的地质解释步骤一般为：⑴ 反射层拾取根据勘探孔与雷达图像的对比分析，建立各种地层的反射波组特征，而识别反射波组的标志为同相性、相似性与波形特征等。⑵ 时间剖面的解释在充分掌握区域地质资料，了解测区所处的地质结构背景的基础上，研究重要波组的特征及其相互关系，掌握重要波组的地质结构特征，其中要重点研究特征波的同相轴的变化趋势。特征波是指强振幅、能长距离连续追踪、波形稳定的反射波。同时还应分析时间剖面上的常见特殊波(如绕射波和断面波等)，解释同相轴不连续带的原因等。下部架空时的图像，该剖面第三反射同相轴自剖面点4m处断开，形成“背斜”状的强反射层，此现象延续到剖面点8m处，此段浆砌石与下部土体分离导致架空，其范围与已知情况吻合。 通过雷达测试成果的地质解释共圈定出73处浆砌石存在不同程度的隐患或质量较差，这些隐患的类型一般为：①浆砌石厚度较薄；②浆砌石与下部土体分离形成架空；③浆砌石胶结不良或松散；④浆砌石出现裂缝等不良现象。 护砌整体质量较差的堤段多为年久失修严重，浆砌石与下部堤身土体接触差，多形成架(悬)空状态，造成护砌断裂、塌陷等不良现象较普遍，且多具一定规模。而造成上述现象存在的原因，笔者分析后认为浆砌石面存在许多缝隙，且砂浆质量差、少浆，下部又无防渗护层，堤身土体多由粉细砂组成，经降水入渗，粉细砂局部被冲刷淘失，在砌石与堤身土体之间形成空洞，并有继续扩大发展之趋势。该物探成果经开挖验证(见图4——开挖照片)，完全符合客观实际，受到了甲方的赞誉。6 结语地质雷达以其高效快速、高精度在护险工程探测中能够发挥重要作用，取得了良好的应用效果，且对浅层或超浅层的工程探测中有着十分广阔的应用前景，然而地质雷达的探测深度和精度与所采用的天线频率有很大关系，天线的频率越低探测深度越大，则精度越低；而天线的频率越高，探测深度越浅，则精度越高。本次采用中心频率250MHz的天线进仅供参考，请自借鉴。希望对您有帮助。
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