三维探地雷达(3D GPR,3-Dimensional Ground Penetrating Radar)是一种全方位、高分辨率的无损探测前沿方法。使用3D GPR对道路下方介质进行动态监测,在城市道路下方隐伏病害的监测和排查工作中具有巨大潜力。本文针对3D GPR在城市道路中的数据采集、处理、时移数据比对等方面展开研究,主要内容及创新点如下:第一,结合城市道路特点及3D GPR数据采集系统结构特点及工作原理,设计“优先直行、多线束全覆盖”的数据采集方案;提出通过分析实验数据确定关键采集参数的方法,并指出满足探测深度的最佳天线高度为4cm、满足横向分辨率的最大道间距为2.5cm、保证数据配准精度的最少线束间剖面重叠量为3对;第二,对3D GPR数据预处理及数据配准方法进行研究:提出基于互相关算法的3D GPR数据时间位置、空间位置配准方法,在实际数据中得到良好的配准效果,将三维数据体准确还原到其真实的空间位置。第三,对3D GPR时移数据的比对方法进行研究:使用实际数据训练U-Net,获取精度为0.83044的网络模型,并使用其对2019年5月到9月实验数据中的回填区域进行分割,实现从数据到预测标签的端到端映射;通过将时移数据的预测标签进行比对,定性判断回填区域西侧、南侧发生扩大及加深;给出定量计算目标区域时移相对增长率、相对缩减率和总变化率的方法,并计算得回填范围在该时期的平均相对增长率为0.28,平均相对缩减率为0.07。最后结合天气记录推测,受降水影响,该回填坑中的软弱介质在8月发生形变后被重新填埋,导致回填区分布范围发生变化。总之,本文针对3D GPR这一前沿方法,搭建了从数据采集到数据处理及目标区域变化比对的完整架构,为建立城市道路下方动态三维数据库奠定方法基础。