O radar de penetração circular (GPR) é frequentemente usado para obter imagens de subsuperfície rasa e investigar a infraestrutura do subsolo. Estruturas rasas freqüentemente negligenciadas são os túneis e tocas que são escavadas por animais escavadores. Embora potencialmente apenas em escala centimétrica de diâmetro, uma única rede de túneis interconectados pode se estender por várias centenas de metros e, portanto, contribui para o espaço dos poros, influencia a hidrologia subsuperficial e / ou pode desestabilizar aterros e outras obras de terraplenagem.
GPR é conhecido por fornecer a mais alta resolução de imagem de estruturas de subsuperfície em um período relativamente curto de tempo de levantamento. Devido à sua estrutura potencialmente complexa e pequeno tamanho, os túneis de animais são um alvo especialmente desafiador para todos os métodos geofísicos disponíveis. Em contraste com outros métodos, por exemplo, escavações da rede de túneis, um levantamento GPR deixa os animais e a subsuperfície completamente intactos. Portanto, a realização de levantamentos GPR permite obter imagens da extensão e - quando aplicado de maneira repetida - do desenvolvimento temporal da rede de túneis sem expor os animais e o subsolo a perturbações desnecessárias.
Para demonstrar a adequação do GPR para geração de imagens e monitoramento de recursos de pequena escala, conduzimos uma pesquisa GPR em um campo com atividade de toupeira claramente visível em Tubney, Oxfordshire, Reino Unido (Figura 1). Os sistemas de túnel de toupeira são frequentemente extensos e os túneis são pequenos em diâmetro (aproximadamente 0.05 m), tornando os sistemas de túnel de toupeira ideais para testar a aplicabilidade do GPR para geração de imagens e monitoramento da geometria de tais recursos. Para testar essas capacidades de GPR, conduzimos duas pesquisas, com um ano de intervalo, usando um sistema pulseEKKO PRO® usando um conjunto de transdutores com uma frequência central de 1000 MHz. Em pesquisas anteriores, descobrimos que um sistema de posicionamento de alta precisão é essencial para tal aplicação. Portanto, utilizamos uma estação total de auto-rastreamento (Figura 1), que rastreia as antenas GPR e transmite coordenadas em tempo real para o sistema de aquisição GPR. Com esta configuração, ambos os conjuntos de dados 3D GPR foram adquiridos com um espaçamento de traço em linha de aproximadamente 1 cm e um espaçamento de linha de aproximadamente 5 cm.
Aplicamos processamento GPR avançado aos dados registrados; isso incluiu remoção de fundo, filtragem de banda, correção de amplitude, grade de dados para uma grade de levantamento regular com espaçamento de nó de 2 cm e um esquema de migração baseado em Kirchhoff. O resultado desse esquema de processamento é um volume de GPR 3D densamente espaçado, mostrando estruturas de subsuperfície até uma profundidade de aproximadamente 1 metro. Ao interpretar os perfis GPR migrados (por exemplo, Figura 2), encontramos um fundo sedimentar bastante uniforme com poucas estruturas geológicas visíveis. No entanto, nos 5 ns superiores do perfil (que é ~ 0.2 m), observamos características de pequena escala com amplitudes altas que interrompem a imagem GPR, de outra forma contínua.
Para calibrar nossas observações, escavamos uma fossa de solo (Figura 3). Esta escavação revelou uma rede de túneis de toupeiras a uma profundidade entre ~ 0.05 me ~ 0.25 m, que mapeamos medindo as posições e junções selecionadas do túnel (representadas como pontos vermelhos na Figura 4). Continuamos escavando até ~ 0.70 m de profundidade e, como também indicado nos resultados do GPR, não encontramos túneis mais profundos. Ao olhar para uma fatia de tempo (Figura 4), um mapa horizontal através do volume GPR, identificamos uma rede complexa de anomalias de alta amplitude, que correspondem bem às informações de verdade terrestre de nossa escavação.
Com este estudo de caso, demonstramos a aplicabilidade do GPR para imagens de túneis de animais pequenos e complexos em subsuperfície rasa. Acreditamos que nossa abordagem de imagem e monitoramento, incluindo a aquisição altamente precisa e coleta de dados GPR repetível, tornará possível examinar e monitorar as atividades dos animais que são difíceis de estudar usando outros métodos.
Mais informações, incluindo os resultados do monitoramento e estratégias de aquisição e processamento de dados, estão disponíveis no artigo publicado. Contato Sensores e Software para a referência.
História cortesia de Niklas Allroggen, Jens Tronicke (Universität Potsdam), Adam Booth (University of Leeds), Sandra E. Baker, Stephen Ellwood (University of Oxford)
