許多道路工程相關的問題，如面層厚度不足、級配不良或是路基回填不實等，時常造成道路大範圍的破損。以透地雷達技術檢測柔性鋪面下回填路基之厚度，能快速、經濟的檢測調查品質。
本研究採用250MHz、500MHz與1000MHz三種不同頻率之MaLa透地雷達天線，配合RAMAC Ground Vision解析軟體，在已有明挖試坑資料的路段進行現地試驗、影像收集處理，找出較合適之天線頻率、濾波處理方式，並將試坑資料與影像作一比較分析。
結果如下：(1)影像圖波形受碎石級配影響有繞射現象產生，使影像圖波形呈現不規則，瀝青混凝土路面經過開挖回填後，在影像圖上會產生較平緩之波形。(2)柔性鋪面下之瀝青混凝土面層、級配底層、路基的分界，可以由影像圖上之特徵清楚的辨別出路基的厚度，以及其連續的變化。(3)天線頻率1000MHz用於探測道路瀝青混凝土面層的效果良好；若欲探測級配底層、路基則採用天線頻率500MHz、250MHz。(4) 帶通濾波+Automatic Gain Control處理後，柔性鋪面下瀝青混凝土面層、級配底層、路基的分界較清晰，而使用水平濾波易使各層分界模糊，不利於影像判讀。

Many roadwork related issues, such as the thickness of pavement layer, poor grading of backfill material, or poor compaction of backfills may cause extensive road damage. The Ground Penetration Radar can be used to detect the defects mentioned above rapidly.
By using 250 MHz, 500 MHz and 1000 MHz antenna with RAMAC Ground Vision software, the effects of antenna frequency and filtering techniques on the GPR images were studied.
Results of this study show that：(1) The GPR images are affected by the grain size of the subgrade due to the diffraction phenomenon. (2)With suitable frequency of antenna, the boundaries between pavement, subgrade and base material can be identified. (3)A 1000MHz antenna is more suitable to detect the thickness of pavement. The depth of subgrade, or base material can be detected using antenna frequencies of 500MHz and 250MHz. (4)With Band Pass filter and Automatic gain control, the boundaries between pavement, subgrade and base material is more easy to interpret in the GPR images.

中文摘要………………………………………………………………… I
英文摘要………………………………………………………………...II
致謝……………………………………………………………………..III
目錄…………………………………………………………………...IV
圖目錄 …………………………………………………………………VI
表目錄 …………………………………………………………….…IX
照片目錄…………………………………………………………..…….X
符號說明………………………………………………………………..XI
第一章 緒論……………………………………………………………..1
1.1 研究動機……………………………………………………….1
1.2 研究目的……………………………………………………….1
1.3 研究方法……………………………………………………….1
1.4 研究內容……………………………………………………….2
第二章 透地雷達系統…………………………………………………..5
2.1 透地雷達基本原理…………………………………………….5
2.2 透地雷達儀器設備…………………………………………….8
2.3 參數設定介紹………………………………………………...10
2.4 透地雷達探測方式…………………………………………...14
2.5 透地雷達操作程序…………………………………………...17
2.6 濾波處理方式………………………………………………...19
第三章 相關文獻回顧…………………………………………………22
3.1 透地雷達之應用範圍………………………………………...22
3.2 國內外應用透地雷達探測路面之研究……………………...26
第四章 透地雷達試驗規劃……………………………………………30
4.1 研究區域概況 ……………………………………………… 30
4.1.1 緣起 ……………………………………………………30
4.1.2 工址及工程概述 ………………………………………30
4.2 儀器設定介紹 ……………………………………………… 37
4.3 現地規劃與說明 …………………………………………… 38
4.4 資料處理……………………………………………………...42
第五章 透地雷達試驗結果分析………………………………………43
5.1 試坑影像解析……………………………………………….. 43
5.1.1 濾波方式分析……………………………………..…..43
5.1.2 三種天線頻率分析………………………………..……50
5.2 道路結構層…………………………………………………...54
5.2.1 一號試坑……………………………………..................55
5.2.2 二號試坑……………………………………………......60
5.2.3 三號試坑………………………………………………..64
5.3 路基檢測…………………………………………………….69
5.3.1 縱向測線一……………………………………………..69
5.3.2 縱向測線二……………………………………………..75
第六章 結論與建議 …………………………………………………81
6.1 結論 ………………………………………………………… 81
6.2 建議 ………………………………………………………… 82
參考文獻 ………………………………………………………………83

圖目錄
圖1.1 研究流程圖………………………………………………………4
圖2.1 等支距施測法示意圖…………………………………………..15
圖2.2 同中點施測示意圖……………………………………………..15
圖2.3 透照式施測法平面示意圖……………………………………..16
圖2.4 廣角反射法示意圖……………………………………………..17
圖2.5 濾波處理示意圖………………………………………………..20
圖3.1 岩床探測的透地雷達影像圖…………………………………..26
圖3.2 透地雷達影像圖………………………………………………..27
圖3.3 添加再生料瀝青混凝土………………………………………..28
圖3.4 未添加再生料瀝青混凝土……………………………………..28
圖3.5 雷達剖面圖……………………………………………………..29
圖4.1 工程位置圖……………………………………………………...31
圖4.2 一號試坑測線圖…………..………………………………...39
圖4.3 二號試坑測線圖…………………………………………...40
圖4.4 三號試坑測線圖…………………………………..............40
圖4.5 試驗場二測線規劃圖……………………………………...41
圖5.1 250MHz二號試坑測線三影像圖(未濾波)………..…………45
圖5.2 500MHz二號試坑測線三影像圖(未濾波)……………………45
圖5.3 1000MHz二號試坑測線三影像圖(未濾波)……………………46
圖5.4 250MHz二號試坑測線三影像圖(帶通濾波+automatic gain
control)…………………………………..………………..46
圖5.5 500MHz二號試坑測線三影像圖(帶通濾波+automatic gain
control)………………………………………………........47
圖5.6 1000MHz二號試坑測線三影像圖(帶通濾波+automatic gain
control)……………………………………………………..47
圖5.7 250MHz二號試坑測線三影像圖(DC濾波+水平濾波+增益處
理)…………………………………………………………….48
圖5.8 500MHz二號試坑測線三影像圖(DC濾波+水平濾波+增益處
理)………………………………………………………….48
圖5.9 1000MHz二號試坑測線三影像圖(DC濾波+水平濾波+增益處
理).………………………………………………………….49
圖5.10 250MHz二號試坑縱向影像圖(帶通濾波+automatic gain control)..51
圖5.11 250MHz二號試坑橫向影像圖(帶通濾波+automatic gain control)..52
圖5.12 500MHz二號試坑縱向影像圖(帶通濾波+automatic gain control)..52
圖5.13 500MHz二號試坑橫向影像圖(帶通濾波+automatic gain control)..53
圖5.14 1000MHz二號試坑縱向影像圖(帶通濾波+automatic gain control)53
圖5.15 1000MHz二號試坑橫向影像圖(帶通濾波+automatic gain control)54
圖5.16 一號試坑縱向測線一1000MHz影像圖(帶通濾波+Automatic Gain
Control)………………………………………………………….57
圖5.17 一號試坑縱向測線二1000MHz影像圖(帶通濾波+Automatic Gain
Control)………………………………………………………….58
圖5.18 一號試坑橫向測線一1000MHz影像圖(帶通濾波+Automatic Gain
Control)………………………………………………………………….59
圖5.19 一號試坑橫向測線二1000MHz影像圖(帶通濾波+Automatic Gain
Control)…………………………………………………………59
圖5.20 二號試坑縱向測線一1000MHz影像圖(帶通濾波+Automatic Gain
Control)……………………………………………………………………61
圖5.21 二號試坑縱向測線二1000MHz影像圖(帶通濾波+Automatic Gain
Control)…………………………………………………………62
圖5.22 二號試坑橫向測線一1000MHz影像圖(帶通濾波+Automatic Gain
Control)………………………………………………………….63
圖5.23 二號試坑橫向測線二1000MHz影像圖(帶通濾波+Automatic Gain
Control)……………………………………………………………………63
圖5.24 三號試坑縱向測線一1000MHz影像圖(帶通濾波+Automatic Gain
Control)……………………………………………………………………65
圖5.25 三號試坑縱向測線二1000MHz影像圖(帶通濾波+Automatic Gain
Control)…………………………………………………………...66
圖5.26 三號試坑橫向測線一1000MHz影像圖(帶通濾波+Automatic Gain
Control)…………………………………………………………67
圖5.27 三號試坑橫向測線二1000MHz影像圖(帶通濾波+Automatic Gain
Control)…………………………………………………………...67
圖5.28 縱向測線一250MHz影像圖(0k+000~0k +025m)…………….71
圖5.29 縱向測線一250MHz影像圖(0k+025~0k +050m)…………….71
圖5.30 縱向測線一250MHz影像圖(0k+050~0k +075m)…………….72
圖5.31 縱向測線一250MHz影像圖(0k+075~0k +100m)…………….72
圖5.32 縱向測線一500MHz影像圖(0k+000~0k +025m)…………….73
圖5.33 縱向測線一500MHz影像圖(0k+025~0k +050m)…………….73
圖5.34 縱向測線一500MHz影像圖(0k+050~0k +075m)…………….74
圖5.35 縱向測線一500MHz影像圖(0k+075~0k +100m)…………….74
圖5.36 縱向測線二250MHz影像圖(0k+000~0k+025m)……………..76
圖5.37 縱向測線二250MHz影像圖(0k+025~0k+050m)……………..76
圖5.38 縱向測線二250MHz影像圖(0k+050~0k+075m)……………..77
圖5.39 縱向測線二250MHz影像圖(0k+075~0k+100m)……………..77
圖5.40 縱向測線二500MHz影像圖(0k+000~0k+025m)……………..78
圖5.41 縱向測線二500MHz影像圖(0k+025~0k +050m)…………….78
圖5.42 縱向測線二500MHz影像圖(0k+050~0k +075m)…………….79
圖5.43 縱向測線二500MHz影像圖(0k+075~0k +100m)…………….79

表目錄
表2.1 一般介質的電性參數表…………………………………………7
表2.2 透地雷達參數設定建議表(RAMAC/GPR 使用手冊)………..11
表4.1 天線頻率250MHz施測參數設定表 …………………………37
表4.2 天線頻率500MHz施測參數設定表 …………………………38
表4.3 天線頻率1000MHz施測參數設定表…………………………38
表5.1 兩種濾波方式比對分析表 ……………………………………44
表5.2 二種不同天線頻率比對表 ……………………………………80

照片目錄
照片2.1 控制主機………………………………………………………8
照片2.2 全罩式雷達天線………………………………………………8
照片2.3 光纖實體………………………………………………………8
照片2.4 訊號傳輸線實體………………………………………………9
照片2.5 測距輪實體……………………………………………………9
照片2.6 拖曳盒實體……………………………………………………9
照片2.7 供電盒實體 …………………………………………………10
照片2.8 筆記型電腦實體 ……………………………………………10
照片4.1 一號試坑1.2公尺以下黑色粉土質及黏土質土壤…………33
照片4.2 一號試坑1公尺深左右有大型建築廢棄材…………………33
照片4.3 二號試坑0.65~1.50公尺左右挖出30~40公分礫石及建築廢棄材………………………………………………………….. 34
照片4.4 二號試坑1.50公尺以下出現黏土質土壤其中夾雜磚塊…..34
照片4.5 二號試坑1.50公尺以下出現黏土質土壤其中夾雜磚塊…..35
照片4.6 三號試坑1.40公尺以下為黃褐色黏土質土壤……………..36

1.Abrahamson, S., “Development of a ground penetrating radar system for object detection and classification,” Geological Survey of Finland, Special Paper 16, pp. 65-69, (1992).
2.Beres, M.Jr. and Haeni, F.P., “Application of Ground Penetrating Radar Methods in Hydrogeologic Studies,” Ground Water, Vol. 29, No. 3, pp. 375-386 , 1991.
3.Carlsten, S., Johansson, S., and Worman, A., “Radar Techniques for Indicating Internal Erosion in Embankment Dams,” Journal of Applied Geophysics, Vo1. 33, pp. 143-156, 1995.
4.Cook, J.C., “Proposed Monocycle-Pulse VHF Radar for Airborne Ice and Snow Measurements,” AIEE Trans, Communication and Electron, No. 79, pp. 588-594, 1960.
5.Daniels, K.J., Gunton, D.J., and Scott, H.F., (Guest Editors), “Special Issue on Subsurface Radar,” IEEE Proceedings F-135, pp. 277-392, 1988.
6.Delaney, A.J. and Arcone, S.A., “Sub-Bottom Profiling: a Comparison of Short-Pulse Radar and Acoustic Data,” Geological Survey of Finland, Special Paper l6, pp. 149-157, 1992.
7.Mellett, J.S., “Location of Human Remains with Ground Penetration Radar,” Geological Survey of Finland, Special Paper l6, pp. 359-365, 1992.
8.Tong, L.T., “Application of Ground Penetrating Radar to Locate Underground Piles,” Terrestrial, atmospheric and oceanic sciences, Vol. 4,105 No. 2, pp. 171-178, 1993.
9.Toshioka, T., Tsuchida, T., and Sadahara, K., “Application of GPR to Detecting and Mapping Cracks in Rock Slopes,” Journal of Applied Geophysics, Vol. 33, pp. 119-124, 1995.
10.Topp, G.C., Davis, J.L., and Annan, A.P., “Electro-magnetic Determination of Soil Water Content ： Measurement in Coaxial Transmission Lines,” Water Resources Research, Vol. 16, No 3, pp. 574-586, 1980.

11.內政部營建署，「台中生活圈二號道路工程(潭子段)路面破損原因探討及分析報告書」，內政部營建署，2007。
12.王信越，「地電阻法輔助透地雷達應用於柔性鋪面工程檢測之研究」，國立中央大學，碩士論文，桃園，2006。
13.洪明勇，「應用透地雷達法於瀝青混凝土路面厚度檢測之研究」，中華大學，碩士論文，新竹，2004。
14.柯文凱，「透地雷達於剛性鋪面檢測之應用」，國立中央大學，碩士論文，桃園，2002。
15.紀昭銘，「應用透地雷達法在土中異物探測之初步研究」，國立成功大學土木工程研究所，碩士論文，台南，2001。
16.施議傑，「透地雷達試驗結果判識之初步研究」，國立成功大學，碩士論文，台南，2003。
17.張奇偉，「透地雷達之基本原理與工程實例之應用」，透地雷達探測應用研討會，台北，2004。
18.張森德，「透地雷達應用在液化及震陷區之模擬試驗研究」，國立雲林科技大學營建工程研究所，碩士論文，雲林，2002。

19.梁昇，「穿地雷達回波的原理及其應用於地下水水位之偵測」，農林學報，第39 卷，第二期，第201-219頁，1990。
20.梁家豪，「應用透地雷達探測地下管線之研究」，朝陽科技大學，碩士論文，台中，2008。
21.黃天福、梁昇，「應用穿地雷達技術偵測地中埋設管線」，中華水土保持學報，第24 卷，第二期，第15-21頁，1993。
22.董倫道、黃炎聰「以透地雷達探測淺地層構造」，中央地質調查所特刊，第八號，第137-143頁，1994。
23.董倫道、陳文山、陳得瑞，「地下構造與環境之地物探勘」， 2005台灣活動斷層研討會論文集，頁139-149，台北，2005。
24.葛其民，「透地雷達於鋪面之應用」，國立中央大學，碩士論文，桃園，1999。
25.賴鴻穎，「應用透地雷達探測柔性鋪面下管線埋設之初步研究」，朝陽科技大學，碩士論文，台中，2009。
26.薛建、王者江、曾昭發、田鋼，地質雷達方法在水壩渗漏檢測中的應用，長春科技大學學報，第31卷, 第1期, 第89-91頁，2001。