Undergrunnskartlegging Georadar (GPR) i anvendelse...Metode georadar (GPR) En energipuls blir sendt...
Transcript of Undergrunnskartlegging Georadar (GPR) i anvendelse...Metode georadar (GPR) En energipuls blir sendt...
Tobias Jokisch
UndergrunnskartleggingGeoradar (GPR) i anvendelse
INTRODUKSJONTEORI OG ANVENDELSEDATAEKSEMPLEROPPSUMMERING / DISKUSJON
INTRODUKSJONTEORI OG ANVENDELSEDATAEKSEMPLEROPPSUMMERING / DISKUSJON
Introduksjon 2018
• Terratec gjennomfører ikke-destruktiv undergrunnskartlegging ved hjelp av georadar (3D-radar) i dag
• Innsamlingen av data kan utføres på vei uten å forstyre trafikken (dvs. vanlig kjørehastighet)
• Undersøkelsen fremskaffer et 3D bildet av undergrunnen som kan tolkes med hensyn til installasjoner i bakken.
• Det leveres georefererte objekter i undergrunnen i form av .sosi, .dwg eller lignende fil.
Introduksjon
INTRODUKSJONTEORI OG ANVENDELSEDATAEKSEMPLEROPPSUMMERING / DISKUSJON
Metode georadar (GPR) En energipuls blir sendt ut.Refleksjoner blir målt i tid (ns).
Refleksjoner oppstår ved grenseflater mellom lag med ulike elektriske egenskaper.
Diffraksjoner oppstår ved lokal begrensede objekter i undergrunnen
Asfalt
Betong
Sand
Silt
Grunnfjell
Opprinnelig signalog refleksjon
Grenseflate – endring i relativ permittivitet
Transmittert signal
Hva påviker signalen?
• Relativ permittivitet
MaterialeRelativ permittivitet/
dielektrisk konstant
Luft 1
Ferskvann 80Saltvann 80
Is 3 - 4
Tørr sand 3 – 5
Vannmettet sand 20 – 30
Leire 25 – 40
Betong 4.5
Asfalt 4-6.5
MaterialeRelativ permittivitet/
dielektrisk konstant Konduktivitet
Luft 1 0
Ferskvann 80 0,5
Saltvann 80 3000
Is 3 - 4 0,01
Tørr sand 3 – 5 0,01
Vannmettet sand 20 – 30 0,1 - 1,0
Leire 25 – 40 2 – 1000
Betong 4.5
Asfalt 4-6.5
Hva påviker signalen?
• Relativ permittivitet• Konduktivitet
Høyere konduktivitet medfører at signalet blir dempet.
Penetrasjonsdybden forringes dermed betydelig.
Steg-frekvens radar
Før:En radar antenne dekket bare et lite frekvensbånd - man måtte velge mellom oppløsning og penetrasjonsdybde.
Nå:Steg-frekvens radar gjør det mulig å dekke et bredt frekvensbånd fra 200MHz til 3 GHz i samme målesekvens
Kilde: 3d-radar.com
300MHz
Dårlig oppløsning
God penetrasjonsdybde
0
1.2
2.4
3.6
dybde [m]
500MHz
Bedre oppløsning,men fortsatt langsignallengde
0
1.2
2.4
3.6
dybde [m]
900MHz
Bra oppløsning
Dårlig penetrasjonsdybde:Dype grenseflater synes ikke
0
1.2
2.4
3.6
dybde [m]
300-3000MHz
Ja takk,begge deler!
0
1.2
2.4
3.6
dybde [m]
• 3 dimensjonal radar. Måler X,Y og Z (tid/dybde).
• Tilkoblet GPS-antenne og PC som styrer radaren.
• Kobles typisk til kjøretøy for effektiv innsamling over avstander
Prinsipp 3D-RADAR
Kilde: 3d-radar.com
1 kanal0
1.2
2.4
3.6
dybde [m]
20 kanaler – full 3D
20 kanaler – full 3D
• Underjordiske kummer, ståltanker, armeringer etc.
• Underbygg av vei, asfalttykkelse, stratigrafi
• Rør og ledninger med en diameter på mer enn ca. 5cm
• Kulturminner
• …
Hva kan kartlegges?
• Penetrasjonsdybden er avhengig av grunnforhold. 2-4m dybde kan vanligvisavdekkes. Heterogen undergrunn kan gjøre det utfordrende å tolkeinfrastruktur.
• Innsamling foregår i tid og må konverteres til dybde avhenig av undergrunnens materialet. Usikkerheten i absolutt dybde på +/-5cm ervanlig.
• En lateral oppløsning på 7.5cm er mulig. Den teoretiske vertikaleoppløsningen er på 2-3cm rett under bakkenivå, men vil være mindreavhengig av materialet og dybde.
Hvilken dybde og nøyaktighet oppnås?
• Innsamlingen i felt støttes av GNSS mottaker og programvare som viser kjørtestrekninger.
• Posisjoneringen av dataene bliretterprosessert på kontor. Dataene frabilens GNSS, IMU og DMI etterprosesseres sammen med kartverkets referansestasjoner for å fremskaffe en best mulig kontinuerlig, bevegelig posisjon og orientering.
• Data fra bilbåren laserscanning kan brukes til å øke nøyaktigheten i posisjoneringen
Hvordan georeferenseres dataene?
• Oppstart og planlegging- Definere målsetting / vurdere kundekrav- Henter inn a priori informasjon om aktuell grunn / objekt- Vurdering av forhold
• Innsamling i felt- Realtime posisjonering med tilstrekkelig nøyaktighet- Realtime kvalitets kontroll av dataen- Grov prosessering
• På kontor:- Prosessering av posisjonering – øke nøyaktigheten til cm nøyaktighet- Prosessering av Georadardata- Tolkning av Georadardata- Produkter / Sluttrapport
Hvordan ser et vanlig prosjekt ut?
Innsamlingen av georadardata er fort gjennomført, mens tolkning av dataene er mer tidskrevende.
Hva er tidsbruken?
Planlegging Data innsamling
Prosessering og tolkning
Rapportering og produkter
INTRODUKSJONTEORI OG ANVENDELSEDATAEKSEMPLEROPPSUMMERING / DISKUSJON
Eksempel: Bergen sentrum
Rør
Kunde: Bergen bydrift
Målsetting: Kartlegging av infrastruktur før skyting av rør / boring under sentrumsgater
Omfang: To større veikryss med bybanespor og sykkelvei og en gate (500m)
Tidsbruk: 1 dag innsamling, 3 dager prosessering og tolkning
Resultat: Borerigg ble posisjonert lenger ned i gropa for å unngå å treffe en gassledning
Eksempel: MajorstuenKunde: Sporveien
Målsetting: Viser at GPR har potensial til å kartlegge Infrastruktur under bakken
Resultat: Tolkningen stemmer overens med resultat fra prøvegravinger. GPR kunne redusert tidsbruk i prosjekteringsfasen.
Fra tolkning til virtuell grøft- georeferert!
X Y Z
Eksempel: Gjøvik
Kunde: Norconsult
Målsetting: Avdekke dybde til kabelkanal (høyspentkabel)
Resultat: Tolkningen stemmer overens med resultat fra prøvegravinger. GPR resultat blir brukt i prosjektering.
Prøvegravinger
INTRODUKSJONTEORI OG ANVENDELSEDATAEKSEMPLEROPPSUMMERING / DISKUSJON
Oppsummering
• Georadar er en rask og effektiv metode til å få en 3D fremstilling av undergrunnen
• Metoden er ikke-destruktiv og innsamling på vei kan gjennomføres uten å hindre trafikken
• Egner seg utmerket til f. eks. å georeferere objekt som rør og ledninger i undergrunnen
• Sluttprodukter kan tilpasses kundenes behov
Takk for oppmerksomheten
Ta gjerne kontakt for en prat!
Tobias JokischTelefon : 90 20 96 86
epost : [email protected]