SmartSled GPR 和农业排水瓷砖调查

新的 SmartSled 配置允许大面积 GPR 调查，包括农业排水地块的测绘，即使在困难的地形中也能快速准确地进行。

Sensors & Software 提供的不仅仅是 GPR 硬件； 我们提供完整的解决方案，包括为项目高效部署 GPR 硬件的实用配置。 例如，为 Noggin 和 pulseEKKO GPR 系统引入了 SmartSled 配置，以解决我们的客户在崎岖地形上勘测大面积区域时所面临的挑战 （图1）.

SmartSled 配置专为 NOGGIN® 和 pulseEKKO 250、500 和 1000 GPR 系统的车辆牵引测量而设计，适用于平坦到崎岖、开阔的地形，例如农田、草地、碎石路或岩石表面。 SmartSled 连接到任何车辆（例如卡车、全地形车、拖拉机、高尔夫球车或雪地车）上的普通拖车挂钩上。 它具有固定 GPR 传感器的内置带子，并保持接地耦合以实现最大的 GPR 信号穿透。

图1

SmartSled 部署了 250、500 或 1000 MHz 中心频率的 Noggin 和 pulseEKKO GPR 传感器。 此处显示了一个 Noggin 250 系统。

SmartSled 可以带或不带里程表轮部署 （图1）. 如果使用里程计轮，操作员设置表面上 GPR 迹线之间的距离间隔，也称为“步长”。 根据天线中心频率和目标的大小，步长范围可以从 0.02 到 0.25m。

当部署没有里程计轮的 SmartSled 时，操作员在“自由运行”模式下收集数据，并可以选择以 GPR 轨迹之间的特定时间间隔收集数据，或者更典型地，设置牵引速度，例如，每 3 米秒或 30 公里/小时。

SmartSled 有一个安装支架，用于连接外部 GPS 接收器以进行精确定位。 操作员可以快速收集大型 GPR 伪网格调查，这些调查可以使用 EKKO_Project 后处理软件处理成深度切片。

智能雪橇应用

非常适合 SmartSled 配置的应用之一是绘制农业区的排水地砖。 排水砖通常用于不会自然排出多余水分的细粒、低孔隙率和压实土壤。 该地区排水系统的改善使植物的根系更强壮，作物产量更高。

需要定位排水砖，以防止在挖掘时损坏，或者在需要添加或更换瓷砖部分时。 此外，随着可持续能源装置的增加，风电场和其他电力基础设施需要穿过农田，需要精确绘制排水瓦片。 农场所有权的变更可能需要现有排水系统的地图。 通常，没有上一代农民几十年前安装的瓷砖的地图。

较旧的瓷砖是粘土、预制混凝土或陶瓷管，而较新的是塑料管 （图2） . 由于排水砖是非金属的，探地雷达是检测和测绘它们的唯一方法之一，也是劳动强度最低的方法。

图2

粘土（左）和塑料（右）瓷砖，用于排出农业区多余的水，通常可以用 GPR 检测到。

在本案例研究中，使用部署在加拿大安大略省西南部 SmartSled 配置中的 Noggin 4 扫描了 10 公顷（250 英亩）的田地 （图3和6）.

对于 GPR 的许多应用，我们建议在紧密间隔的线上采集数据以生成深度切片并检测点和线性对象（例如， 请参阅随附的关于树根的故事). 但是，在此应用中，通常不需要高数据密度； 排水砖是大型线性物体，通常不会突然改变路径。

一条 5 公里长的测线以 8 至 12 米的线间距在田野上呈锯齿状采集 （图3和6）. GPR 步长设置为 5 cm； 这相当于在一个多小时内收集了大约 100,000 个 GPR 数据痕迹。

图3

部署在 SmartSled 中的 Noggin 250 GPR 系统用于绘制农业区的排水地砖图。

所收集数据的代表性部分显示在 图4. 整个横截面的起伏响应是由于 Noggin 250 在田间的犁沟上上下移动。 尽管探地雷达在农民田间弹跳会导致数据中出现一些不需要的伪影，但 SmartSled 保持了良好的地面耦合，因此在数据中可以看到来自排水瓦片和地下其他物体的双曲线响应。

图4

30 公里 GPR 测线的一段 5 米长的路段。 应用背景减法滤波器去除平躺反射器并增强双曲线响应。 可以看到各种强度的双曲线。 颜色编码的点解释被添加到数据中的双曲线。

由于感兴趣的主要目标是来自排水瓦片的双曲线而不是层边界，因此使用背景减法滤波器处理数据以去除平躺响应 （图4） 并强调双曲线响应。 这种类型的过滤在此处的早期时事通讯故事中有所描述： https://www.sensoft.ca/blog/tips-enhancing-gpr-targets-by-filtering/

可以在数据收集期间或之后，或在下载数据后，在 EKKO_Project PC 软件中向现场数据添加解释。 在这种情况下，解释器使用了一种简单的策略来解释数据中可见的双曲线：

一旦将点解释添加到数据中，它们就会使用相关的 GPS 数据绘制在地图上。 解释清楚地显示了田间两条突出的排水线 （图5）. 假设其他孤立的双曲线是与排水瓦片无关的点目标。

图5

显示调查路径（之字形线）和添加到数据中的颜色编码解释（彩色点）的地图视图图像，揭示了横跨 4 公顷土地的两条排水线。

使用船上外部 GPS 收集数据的好处之一是能够在 Google 地球上快速显示 GPR 调查并显示调查路径和上下文解释 （图6）.

图6

探地雷达测量路径（红线）和颜色编码的解释绘制在谷歌地球上，揭示了 2 个排水地砖穿过田地的路径。

SmartSled 能够在崎岖不平的农田中平稳移动 Noggin 250 GPR 系统，并使 GPR 与地表保持良好耦合，简化了排水瓦片调查的收集工作，而不会影响数据质量。 在不到 2 小时的时间内，对 4 公顷（10 英亩）的土地进行了勘测，对 GPR 数据进行了处理、解释并生成了地图。 SmartSled 允许 GPR 运营商在传统困难的地形中收集大型 GPR 调查，并在他们的服务中添加更多 GPR 应用程序。

我们的客户对 SmartSled 提供了积极的反馈，早期采用者表示：

“我们对这个系统非常满意...... 它易于部署且经久耐用。 “

“......在提高效率和大面积勘测方面，它对我们来说效果很好。”

如果您有兴趣了解有关 SmartSled 配置或排水瓦应用的更多信息，请通过以下方式联系我们 sensoft_training@spx.com