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Landwirtschaftliche Entwässerungssysteme sind weltweit seit Jahrhunderten im Einsatz. Einige Systeme bestehen aus modernen Kunststoffrohren, während andere aus Tonziegeln bestehen und einige sogar mit Steinen gefüllte Gräben sind. Die Lokalisierung und Bestimmung des Zustands dieser Entwässerungssysteme stellt eine große Herausforderung dar, da es selten Aufzeichnungen über ihren Standort gibt.
Aufgabenstellung:
Die Kenntnis der Lage der Rohrleitungen ist der entscheidende erste Schritt bei der Beurteilung des Zustands eines Abflusssystems. Die Tiefe und das Gefälle sowie der Grad der Verstopfung sind wichtige Informationen.
Da die Abflussmaterialien selten Metall enthalten, stellt GPR eine praktikable Methode zur Erkennung und Bestimmung der Lage von Abflussrohren dar. Während GPR in der Lage ist, nichtmetallische Strukturen zu erkennen, bestehen viele landwirtschaftliche Felder aus tonreichen gedüngten Böden, die GPR-Signale stark dämpfen. Es ist eine Herausforderung, tief genug zu sehen, um die Abflüsse zu erkennen.
Da die Abflussmaterialien selten Metall enthalten, stellt GPR eine praktikable Methode zur Erkennung und Bestimmung der Lage von Abflussrohren dar.
GPR-Beitrag zur Lösung
Diese Studie wurde vom USDA und Forschern der Ohio State University durchgeführt. Ziel war es zu beurteilen, ob detaillierte Flächenerfassungsuntersuchungen das Hindernis hoher Verluste überwinden können. Das Konzept bestand darin, dass eine große Anzahl von GPR-Beobachtungen ein Muster von Bodenstörungen zeigen könnte, da Abflüsse im Allgemeinen lineare Segmente sind, die zu einem gemeinsamen Sammelpunkt führen.
Die Polarisation des GPR-Feldes und die Linienausrichtung würden ebenfalls variiert, in der Hoffnung, dass eine Kombination von Untersuchungsparametern ein erkennbares Muster ergeben würde.
In der Nähe der Universität stand ein kontrollierter Teststandort zur Verfügung; Eine lehmreiche Brachfläche enthielt in 1 bis 2 m Tiefe Kunststoffrohre. Überraschenderweise waren die Rohre in einzelnen Profilen in vielen Bereichen tatsächlich als deutliche hyperbolische Reaktionen erkennbar.
Daten, die an einem regelmäßigen Leitungsraster mit einer Noggin® 250 MHz SmartCart®-Konfiguration erfasst wurden, zeigten das regelmäßige Muster der Abflussrohre und bestätigten die Annahme, dass die Muster erkennbar waren.
Nach dieser ersten Bewertung folgte ein umfassenderes Forschungsprogramm mit weiteren Feldtests und numerischen Simulationen, über die nun in der wissenschaftlichen Literatur berichtet wird.
Ergebnisse & Vorteile
Die obigen Beispiele verdeutlichen den Wert von GPR für die Kartierung landwirtschaftlicher Abflüsse. Einige wichtige Beobachtungen sind:
- Die kompakte, tragbare und robuste Noggin® 250 MHz SmartCart®-Konfiguration erwies sich für dieses Projekt als ideal.
- Der SmartCart mit integriertem Kilometerzähler und GPS-synchronisierter Datenaufzeichnung ist ideal geeignet, um über große Gebiete ortsgenaue Daten zu erhalten
- Um optimale Ergebnisse zu gewährleisten, sollten systematische Suchprotokolle entwickelt werden.
- In einigen Fällen können die einzelnen Zielreaktionen sichtbar sein, was die Verwendung einer einfachen Lokalisierungs- und Markierungsmethode ermöglicht
- Die Rasterkartierung kann die Datenanalyse vereinfachen und die Beobachtung subtiler Muster ermöglichen, die in einfachen GPR-Querschnitten nicht ohne weiteres interpretiert werden könnten.
