TIPPS: Schätzung der GPR-Penetration

Die allererste Frage, die normalerweise jemand nach GPR stellt, lautet: „Wie tief kann es sehen?“. Obwohl wir diese Frage täglich hören, haben wir immer noch keine schnelle und direkte Antwort darauf. Die kürzeste Antwort lautet: "Es kommt darauf an". Eine bessere, aber immer noch nicht sehr spezifische Antwort lautet: „Wenn Sie an Süßwasser arbeiten, 1 bis 40 Meter, am Boden, 1 bis 100 Meter, auf Eis, noch tiefer“.

Der Grund, warum wir diese Frage nicht einfach beantworten können, ist, dass die Eindringtiefe von GPR von vielen Faktoren abhängt, einschließlich der GPR-Antennenfrequenz, der GPR-Sendeleistung, der Anzahl der Stapel, Streuverlusten in heterogenen Materialien und der Höhe der Hintergrundhochfrequenz Lärm. Der größte Faktor sind jedoch die elektrischen Eigenschaften des gescannten Materials, insbesondere die elektrische Leitfähigkeit dieses Materials (Abbildung 1).

Die meisten Menschen haben gehört, dass Tonböden für die GPR-Penetration „schlecht“ sind. Der Grund dafür, dass tonreiche Böden nicht gut für ein tiefes Eindringen in GPR geeignet sind, liegt darin, dass Ton eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist. Andere übliche Materialien mit hoher elektrischer Leitfähigkeit sind schlammige Böden, Meerwasser und natürlich Metall. Eine der ersten Lektionen, die GPR-Betreiber lernen, ist, nicht zu erwarten, durch Metall zu sehen.

Figure 1

Die elektrische Leitfähigkeit des abgetasteten Materials steuert die Dämpfung des Signals. Geringere elektrische Leitfähigkeit
(links) ermöglicht es GPR-Signalen, tiefer in das Medium zu gelangen als bei hoher elektrischer Leitfähigkeit (rechts).

Schätzung der GPR-Penetration im Boden

Gelegentlich haben wir einen Kunden, der die elektrische Leitfähigkeit eines Bereichs misst, den er mit GPR scannen möchte. Diese Informationen stammen häufig aus einer anderen geophysikalischen Untersuchung, die in diesem Gebiet durchgeführt wurde, beispielsweise einer Untersuchung des spezifischen elektrischen Widerstands oder einer elektromagnetischen Untersuchung (EM). Mit diesen Informationen kann die Eindringtiefe, die mit GPR in Metern erreicht werden würde, durch den Ausdruck geschätzt werden:

 
Wenn die Messung der spezifische Widerstand in Ohmmetern ist, lautet die Formel:

Schätzung der GPR-Penetration in Süßwasser

Wenn Sie an der Verwendung von GPR für Süßwasser interessiert sind, gibt es auch eine Formel, die mit den oben genannten verwandt ist, um die Eindringtiefe bei Verwendung von GPR abzuschätzen. Es erfordert eine Eigenschaft von Wasser, die üblicherweise von Hydrologen gemessen wird und als insgesamt gelöste Feststoffe oder TDS bezeichnet wird. Wenn Sie eine Messung des TDS des Wassers haben, das Sie mit GPR scannen möchten, verwenden Sie diesen Ausdruck, um die Tiefe des Eindringens von GPR in das Wasser abzuschätzen:

 
Die folgende Tabelle fasst diese Formeln unter Verwendung typischer Werte für die elektrische Leitfähigkeit und den spezifischen Widerstand für die verschiedenen Materialien zusammen. Denken Sie daran: Die Formeln bieten eine Best-Case-Schätzung der Eindringtiefe. Zusätzliche Faktoren, einschließlich Antennenfrequenz, Sendeleistung und Empfängerempfindlichkeit, wie oben erwähnt, müssen ebenfalls berücksichtigt werden. Außerdem werden GPR-Umfragen selten mit reinem Material durchgeführt. Meistens ist der Untergrund eine heterogene Mischung verschiedener Materialien, was zu einer Signalstreuung führt, die auch das Eindringen verringert.

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