Burada bir yere birleştiğinde, yoğun nüfuslu Anten donanımı yeraltı su infiltrasyon dinamik bir süreç izleme için temel bir toprak içine işleyen Radar (GPR) sistemi mevcut. İnfiltrasyon işlemi bir hızlandırılmış radar görüntüsünü ıslatma açık derinliği infiltrasyon işlemi süresince tahmin izin.
Toprak içine işleyen Radar (GPR) sistemi üzerinde bir yere birleştiğinde, yoğun nüfuslu Anten donanımı dayalı bir test sitesi yakınındaki Tottori kumul, Japonya yapılan infiltrasyon deney sırasında veri toplamak için kullanıldı. Bu çalışmada kullanılan Anten donanımı 10 verici antenler (Tx) ve antenler (Rx) alma 11 oluşur. Bu deneme için sistem bir çok ofset toplamak (110 Tx-Rx kombinasyonları oluşan MOG içinde) kaynaklanan olası tüm Tx-Rx eşlendirme kullanmak üzere yapılandırıldı. Dizi infiltrasyon alanının hemen üstündeki bir pozisyonda sabit kaldı ve her 1,5 saniye zaman tabanlı tetikleyici kullanarak veri toplanmıştır. Ortak-ofset toplamak (COG) ve ortak orta noktası (CMP) veri küpleri MOG verilerden Post-processing sırasında yeniden. Hızlandırılmış CMP veri hızı iki ortamda ki yayılma değişiklikleri tahmin etmek için kullanılan birkaç çalışma yapılmıştır. Bu çalışmada, elektromanyetik (EM) dalga hızı, 1 dakikalık aralıklarla uygun, Hiperbol denklemi kullanarak eğri aracılığıyla yeniden oluşturulan CMP verilerden buluşsal olarak tahmin edilmiştir. Daha sonra ön ıslatma derinliği hesaplamak için devam. Zaman içinde ıslatma açık evrimi bu elde etmek aşağıda 20 cm derinlikte yerleştirilen bir toprak nem sensörü gözlemler ile tutarlı bir yöntemdir. Bu çalışmada elde edilen sonuçları böyle dizi GPR sistemi doğru ve kantitatif infiltrasyon su gibi bir yeraltı dinamik bir süreç izleme olanağı göstermektedir.
Anlayış kütle ve enerji taşıma işlemleri asılı bölgedeki tarım ve çevre disiplinlerde birçok uygulama için önemlidir. Bu işlemler arasında degisken doymuş su akışı olabildiğince fazla fiziksel, biyolojik, jeokimyasal ve hatta mekanik işlemler gibi diğer işlemlerin temel süreç, genellikle su akışı ile birleştiğinde. Jeofizik teknikleri son gelişmeler bir non-invaziv asılı bölgedeki hidrolojik süreçler izlemek izin vermiş. Birçok Jeofizik teknikleri arasında toprak içine işleyen radar (GPR) izlemek için ve yayılan ve GPR antenler tarafından alınan elektromanyetik (EM) dalgaların yayılması çünkü toprak su dynamics karakterize etmek için en çok kullanılan teknikleri biridir toprak nem içeriği1,2,3,4tarafından karakterize. Mevcut sistemleri arasında on-zemin yüzeyi GPR (yüzey yazının geri kalanı GPR denir) bir alanında kullanmak için yaygın olarak kullanılır. Bir verici ve bir alıcı (Bistatik radar sistemleri) ile geleneksel yüzey GPR sistemleri yaygın yeraltı sürekli transmitter-receiver ayırmalı (ofset) taramak için kullanılır. Veri kümeleri bu yapılandırmada toplanan da ortak ofset (COG) toplar verilir. Radar veri toplam seyahat süresi arasında nihai reflektörler verici ve alıcı için geri temel zaman serileri olarak görüntülenir. Derinlik bilgi, EM dalga hızı yeraltı ihtiyaçlarını tahmin edilebilir için seyahat süresini dönüştürmek için. Örneğin, bu çok mahsup toplamak (MOG) veri kümeleri5analizi ile yapılabilir.
GPR yeraltı infiltrasyon işlemleri6,7,8,9izlemek için kullanma çalışmalar bir dizi rağmen hiçbiri-in onları doğrudan ıslatma açık veya EM dalga yerini tespit infiltrasyon sırasında zamanla değişen hız yapısı. Ortak yaklaşım ortalama EM dalga hızı belirlemek için referans reflektörler bilinen derinliklerde gömülü ve açık derinlik ıslatma nesneleri kullanmaktır. Bu yana ıslatma açık olarak infiltrasyon sırasında değiştirir, hızlandırılmış MOG başvuru nesneleri kullanmadan EM dalga hızı yapısındaki değişiklikler yararlanmak için kısa zaman aralıklarında toplanan gerekir. Antenler kadar çeşitli mahsup yapılandırmaları ayarlamak için el ile taşımanız gerekir ortak bistatik yüzey GPR antenler ile hızlandırılmış MOG koleksiyon birbirleriyle kısa aralıklarla zor ya da imkansız gibidir. Son zamanlarda, bir ailenin Anten donanımı GPR (GPR dizi olarak bundan sonra adlandırılır) yeraltı hızlı ve doğru bir şekilde10görüntüye yoğun kullanılmıştır. Dizinin temel kavram GPR yoğun tarama alanı en az bir çabayla elektronik olarak çoklu antenler tek bir çerçeve içinde monte geçerek sağlamaktır. Dizi GPR sistemi esas olarak geniş alanlarda 3D yeraltı görüntüleri hızlı bir şekilde oluşturmak için kullanılmaktadır. Bazı bu sistemleri için tipik uygulama örnekleri yol ve köprü muayene11, arkeolojik araştırmaların12 ve Pam ve mayın algılama13,14vardır. Bu tür amaçlar için dizi GPR esas olarak yeraltı COG toplamak için bir sabit anten ayrılık yapılandırmayla taramak için kullanılır. MOG GPR hızı tahmini15için kullanılabilir bir dizi ile toplanan gösterilmiştir rağmen bu metodoloji pratik uygulama için sadece birkaç durumlarda sınırlı olmuştur. Anten donanımı sabit bir konuma yerleştirerek, zaman lapsed MOG kolayca toplanabilir. Yavaş yavaş aşağı doğru dikey infiltrasyon deneme sırasında hareket ederken bizim son yayın16‘ gösterildiği zaman hata radargrams dizi GPR sistemi ile toplanan oldukça açıkça ıslatma açık gelen yansıma sinyalleri tasvir Kumul üzerinde yürütülen. Kağıdın temel amacı dizi GPR hızlandırılmış MOG Sızma testi sırasında toplamak için kullanın ve ıslatma açık derinliğini izlemek için bu verileri analiz göstermekti.
Bu çalışmada, kullandığımız verici 10 / oluşan bir Anten donanımı (Tx0 – Tx9) ve (Rx0 – Rx10) alma 11 monopole antenler papyon. Dizi içinde anten elemanlarının deplasman şekil 1 ‘ de gösterilen ( Tablo malzemelerigörmek). Anten donanımı 3000 MHz için 100 MHz frekans aralığında çalışan bir adım-frekans sürekli dalga formu (SFCW) radar ünitesi tarafından kontrol edilir. Rx-Tx çift anten dizisi10‘ radyo frekansı (RF) çoklayıcılar kullanarak kullanıcı tanımlı bir dizi dizi GPR anahtarlarıyla. Tx-Rx kombinasyon belirli bu sistem için en fazla sayısı 110 IS. Bu deneme için biz böylece her verici Tx9, Tx0 üzerinden sırayla Rx10 Rx0 tüm 11 alıcıları ile eþleþtirilen inceden inceye gözden geçirmek sıra programlama dizi GPR tüm 110 birleşimler, kullanmak için yapılandırılmış. 1.5 saniyeden kısa bir sürede tüm 110 birleştirme yoluyla tarama gerçekleştirmek gerekli zamanı. Verici ve alıcı arasındaki uzaklığı dikey uzaklık 85 mm nerede şekil 1‘ de gösterildiği gibi anten elemanlarının besleme nokta arasındaki uzaklığı temel alınarak hesaplanmıştır.
Bu çalışmada, dizi toprak içine işleyen radar (GPR) ön ıslatma derinliği infiltrasyon deney sırasında izlemek için kullanılan bir deneysel alanı yakınındaki Tottori kumul, Japonya yapılmıştır. Bu çalışmada kullanılan GPR sistemi dizi antenler (Rx) alma 11 ve 10 verici antenler (Tx) oluşur. Sistem 110 farklı Tx-Rx kombinasyonlar kadar kullanmak için yapılandırılabilir. İnfiltrasyon deneme sırasında tüm 110 birleşimler dizi nerede su yüzeyine yerleştirilen bazı gözenekli tüpler aracılığıyla uygulanan yerde sabit bırakarak 1,5 saniye aralıklarla sürekli olarak tarandı. Ortak-ofset toplamak (COG) ve ortak orta noktası verileri (CMP) hızlandırılmış veri küpü yeniden. Geleneksel bistatik GPR sistemi ile aynı hızda CMP veri toplamak neredeyse imkansız. Tekrarlanabilir ve anlamlı hızlandırılmış verilerini elde etmek için deneme sırasında sabit kayıt anten bırakmak çok önemlidir.
Her ne kadar dizi GPR verileri EM dalgası hızları15tahmin etmek için kullanılan, orada geçici işlemler benzeri için EM dalgası hızları tahmin etmek için hızlandırılmış dizi GPR verileri analiz birkaç çalışmalar infiltrasyon su sadece. Bu çalışmada, elektromanyetik (EM) dalga hızı yapısı hızlandırılmış CMP verilerinden tahmin edilmiştir. Görünüş analizi gerçekleştirmek yerine, Hiperbol eğri çift yönlü seyahat süresi için buluşsal olarak yansıyan sinyallere CMP radargrams içinde ıslatma bölgedeki ortalama EM dalga hızı düşük sinyal-gürültü nedeniyle tahmin etmek için takıldı (S / N) veri oranı. S/N oranı düşük olduğunda, görünüş analiz bir güvenilir hız spektrum oluşturmak için kullanılamaz. Uygun bir filtreleme yöntemi görünüş analiz yöntemi kullanılarak geliştirilmiş gerekir. Çubuk tipi toprak nem sensörü infiltrasyon deneme sırasında toprak nem içeriği değişiklikleri ölçmek için GPR anten yanındaki yüklendi; sensörler, 10, 20, 30, 40 ve 60 cm derinliklerde yerlerinden ve bağımsız olarak çalıştı.
Tahmini EM dalga hızı kullanarak, ıslatma açık derinliği infiltrasyon işlemi 1 dakikalık aralıklarla hesaplanmıştır. Evrim tahmini ıslatma açık zamanında toprak nem sensörleri 20 cm altındaki derinliklerde gözlemler ile de kabul eder. Sığ derinliklerde ıslatma açık derinlik GPR tahminini toprak nem sensörleri üzerinden okuma ile farklılık gösterir.
Genel olarak, bu çalışmada dizi GPR sistemi ıslatma açık derinlik evrimi sırasında su infiltrasyon toprağa, hızlandırılmış ortak orta noktası (CMP) veri toplayarak izleme ve olduğunu gösterir. Bu tür verileri kolayca geleneksel yüzey GPR önce üzerinden toplanan değil gibi bu çalışmada elde edilen veriler nasıl ıslatma açık toprakaltı zaman içinde gelişti gösteren ilk olanlardır. Yapılacak çalışmalar bu deneme sırasında elde edilen veriler topraktan hidrolik parametrelerini tahmin etmek için veri inversiyon kullanma imkanı inceleyeceksiniz.
Bu çalışmada mali JSP’ler Grant-in-aid bilimsel araştırma programı (No. 16 H 02580, 17 H 03885) ve ortak araştırma programı, kurak arazi Araştırma Merkezi, Tottori Üniversitesi tarafından desteklenmiştir.
GeoScope Radar Unit | 3D Radar AS | ||
DXG1820 antenna | 3D Radar AS | ||
PR2/6 Profile Probe | Delta-T |