动物隧道–近地表成像中的挑战性目标
关闭 X
导航菜单
 

动物隧道–近地表成像中的挑战性目标

G

圆形穿透雷达(GPR)通常用于对浅层地下进行成像并调查地下基础设施。 经常被忽视的浅层结构是挖洞动物挖出的隧道和挖洞。 虽然直径可能只有厘米级,但单个相互连接的隧道网络可能会延伸数百米,因此,它会影响孔隙空间,影响地下水文学和/或可能会使路堤和其他土方工程不稳定。

众所周知,GPR可在相对较短的调查时间内提供地下结构的最高图像分辨率。 由于其潜在的复杂结构和小尺寸,动物隧道对于所有可用的地球物理方法都是一个特别具有挑战性的目标。 与其他方法(例如,挖掘隧道网络)相比,GPR调查使动物和地下动物完全不受干扰。 因此,进行GPR调查可以对隧道网络的范围和(重复应用时)影像进行成像,而不会使动物和地下动物受到不必要的干扰。

为了证明GPR在成像和监视此类小尺度特征方面的适用性,我们在英国牛津郡塔布尼的一个具有清晰可见痣活动的田地上进行了GPR调查(图1)。 le鼠隧道系统通常范围很广,且隧道直径较小(约0.05 m),因此making鼠隧道系统非常适合测试GPR在成像和监视此类特征的几何形状方面的适用性。 为了测试这些GPR功能,我们隔一年使用脉冲EKKOPRO®系统进行了两次调查,该系统使用一组中心频率为1000 MHz的传感器。 在以前的调查中,我们发现高精度定位系统对于此类应用至关重要。 因此,我们使用了一个自跟踪全站仪(图1),它可以跟踪GPR天线并将实时坐标传输到GPR采集系统。 使用此设置,可以以大约3 cm的内联走线间距和大约1 cm的行间距获取两个5D GPR数据集。

使用探地雷达(GPR)扫描地下隧道
图1
结合使用pulseEKKO®PRO系统和自跟踪全站仪(图像左侧的三脚架),在现场进行数据采集。

 
我们对记录的数据进行了高级GPR处理; 其中包括背景去除,带通滤波,幅度校正,将数据网格化为节点间距为2 cm的常规测量网格以及基于Kirchhoff的迁移方案。 该处理方案的结果是一个密集的3D GPR体积,显示了大约1米深度的地下结构。 在解释迁移的GPR剖面时(例如,图2),我们发现了相当均匀的沉积背景,几乎没有可见的地质结构。 但是,在剖面的最高5 ns(约0.2 m)中,我们观察到了具有高振幅的小尺度特征,这些特征中断了原本连续的GPR图像。

地下隧道的GPR数据雷达图
图2
从3D GPR体积中提取的示例GPR轮廓显示了低至〜1 m深度的结构。 根据地面真相数据,我们将剖面上5 ns(约0.2m)的结构解释为摩尔隧道。

 

为了校准我们的观察结果,我们开挖了一个土坑(图3)。 该开挖揭示了在〜0.05 m至〜0.25 m深度的痣隧道网络,我们通过测量选定的隧道位置和交界处(在图4中用红点标出)来绘制该网络。 我们继续开挖直至〜0.70 m的深度,并且正如GPR结果所示,没有发现更深的隧道。 当查看一个时间片(图4),它是GPR量的水平图时,我们确定了一个高振幅异常的复杂网络,该网络与我们发掘的地面真相信息非常吻合。

地下隧道
图3
图片显示了在开挖现场观察到的痣隧道网络,以证明GPR结果的真实性。

 

地下隧道地图
图4
穿过3D GPR体积的水平切片,显示了0.08 m至0.16 m深度处的平均包络。 底部深度切片来自顶部深度切片大约一年后进行的GPR调查。 暗值表示高反射幅度,相对于我们的地面真相信息,可以将其解释为摩尔隧道。 图3中挖掘的小区域在顶部深度切片中显示为一个小蓝框。

 
通过此案例研究,我们证明了GPR在成像浅地下地下小而复杂的动物隧道时的适用性。 我们相信,我们的成像和监测方法(包括高度精确的采集和可重复的GPR数据收集)将使检查和监测其他方法难以研究的动物活动成为可能。

已发布的文章中提供了更多信息,包括监视结果以及数据获取和处理策略。 联系 传感器与软件 供参考。

故事由Niklas Allroggen,Jens Tronicke(波茨坦大学),Adam Booth(利兹大学),Sandra E. Baker,Stephen Ellwood(牛津大学)提供

 

LinkedInFacebookTwitter电子邮箱
联系我们