Le radar à pénétration ronde (GPR) est souvent utilisé pour imager le sous-sol peu profond et étudier l'infrastructure souterraine. Les structures peu profondes souvent négligées sont les tunnels et les terriers creusés par les animaux fouisseurs. Bien que potentiellement seulement à l'échelle du centimètre de diamètre, un seul réseau de tunnels interconnectés peut s'étendre sur plusieurs centaines de mètres et par conséquent, il contribue à l'espace poreux, influence l'hydrologie souterraine et / ou peut déstabiliser les remblais et autres travaux de terrassement.
Le GPR est connu pour fournir la résolution d'image la plus élevée des structures souterraines en un temps de levé relativement court. En raison de leur structure potentiellement complexe et de leur petite taille, les tunnels pour animaux sont une cible particulièrement difficile pour toutes les méthodes géophysiques disponibles. Contrairement à d'autres méthodes, par exemple, les fouilles du réseau de tunnels, une étude GPR laisse les animaux et le sous-sol complètement intacts. Par conséquent, la réalisation d'enquêtes GPR permet d'imager l'étendue et - lorsqu'elle est appliquée de manière répétée - le développement temporel du réseau de tunnels sans exposer les animaux et le sous-sol à des perturbations inutiles.
Pour démontrer l'aptitude du GPR à l'imagerie et à la surveillance de ces caractéristiques à petite échelle, nous avons mené une enquête GPR sur un champ avec une activité taupe clairement visible à Tubney, Oxfordshire, Royaume-Uni (Figure 1). Les systèmes de tunnels de taupe sont souvent extensifs et les tunnels sont de petit diamètre (environ 0.05 m), ce qui rend les systèmes de tunnels de taupe idéaux pour tester l'applicabilité du GPR pour l'imagerie et la surveillance de la géométrie de ces éléments. Pour tester ces capacités GPR, nous avons mené deux enquêtes, à un an d'intervalle, en utilisant un système pulseEKKO PRO® utilisant un ensemble de transducteurs avec une fréquence centrale de 1000 MHz. Lors d'enquêtes précédentes, nous avons constaté qu'un système de positionnement de haute précision est essentiel pour une telle application. Par conséquent, nous avons utilisé une station totale d'auto-suivi (figure 1), qui suit les antennes GPR et transmet les coordonnées en temps réel au système d'acquisition GPR. Avec cette configuration, les deux ensembles de données 3D GPR ont été acquis avec un espacement de trace en ligne d'environ 1 cm et un espacement de ligne d'environ 5 cm.
Nous avons appliqué un traitement GPR avancé aux données enregistrées; cela comprenait la suppression de l'arrière-plan, le filtrage passe-bande, la correction d'amplitude, le maillage des données sur une grille d'arpentage régulière avec un espacement des nœuds de 2 cm et un schéma de migration basé sur Kirchhoff. Le résultat de ce schéma de traitement est un volume GPR 3D densément espacé, montrant des structures souterraines jusqu'à une profondeur d'environ 1 mètre. Lors de l'interprétation des profils GPR migrés (par exemple, figure 2), nous avons trouvé un fond sédimentaire plutôt uniforme avec peu de structures géologiques visibles. Cependant, dans les 5 ns les plus élevés du profil (qui est d'environ 0.2 m), nous avons observé des caractéristiques à petite échelle avec des amplitudes élevées qui interrompent l'image GPR par ailleurs continue.
Pour calibrer nos observations, nous avons creusé une fosse dans le sol (Figure 3). Cette excavation a révélé un réseau de tunnels de taupe à une profondeur comprise entre ~ 0.05 m et ~ 0.25 m, que nous avons cartographié en mesurant des positions et des jonctions de tunnel sélectionnées (représentées en points rouges sur la figure 4). Nous avons continué à creuser jusqu'à ~ 0.70 m de profondeur et, comme indiqué également dans les résultats du GPR, nous n'avons trouvé aucun tunnel plus profond. En regardant une tranche de temps (Figure 4), une carte horizontale à travers le volume GPR, nous identifions un réseau complexe d'anomalies de haute amplitude, qui correspondent bien aux informations de vérité terrain de notre excavation.
Avec cette étude de cas, nous avons démontré l'applicabilité du GPR pour l'imagerie des tunnels animaux petits et complexes dans le sous-sol peu profond. Nous pensons que notre approche d'imagerie et de surveillance, y compris l'acquisition très précise et la collecte de données GPR reproductibles, permettra d'examiner et de surveiller les activités animales difficiles à étudier à l'aide d'autres méthodes.
Plus d'informations, y compris les résultats de la surveillance et les stratégies d'acquisition et de traitement des données, sont disponibles dans l'article publié. Contact Capteurs et logiciels pour la référence.
Histoire avec l'aimable autorisation de Niklas Allroggen, Jens Tronicke (Universität Potsdam), Adam Booth (Université de Leeds), Sandra E. Baker, Stephen Ellwood (Université d'Oxford)
