Danh mục

GPR - Công nghệ Radar xuyên đất

GPR – CÔNG NGHỆ DÒ TÌM RADAR XUYÊN ĐẤT

Công Nghệ Radar Xuyên Đất (hay còn gọi là: GPR, Công Nghệ Địa Vật Lý) là phÆ°Æ¡ng pháp địa vật lý hiện đại trên cÆ¡ sở lý thuyết của trường sóng Ä‘iện từ để mô tả hình ảnh dÆ°á»›i mặt đất bằng các tín hiệu sóng phản xạ từ kết cấu dÆ°á»›i mặt đất.                                  
  

RADAR (Dò tìm và Định vị bằng sóng vô tuyến) thường được sá»­ dụng để định vị máy bay, tàu thủy, xe, chim, mÆ°a bão và các đối tượng khác trên mặt đất. Ä‚ng-ten phát của GPR truyền xung sóng Ä‘iện từ xuống dÆ°á»›i bề mặt đất. Khi xung sóng Ä‘iện từ gặp má»™t đối tượng, nó phản xạ trở lại và được ăng-ten thu ghi lại. Phần mềm xá»­ lý dá»±a trên tần số phát của xung sóng Ä‘iện từ truyền Ä‘i và thời gian trá»… giữa xung sóng Ä‘iện từ truyền Ä‘i và nhận tín hiệu phản xạ hình thành thông tin về đối tượng. Độ sâu và Ä‘á»™ phân giải có liên quan đến tần số Radar, công suất phát, hằng số Ä‘iện môi của đất (đất), cÅ©ng nhÆ° hình dạng và đặc tính của đối tượng.

Các đối tượng nhÆ° đường ống, dây cáp, công trình ngầm, rá»… cây và đất Ä‘á sẽ phản xạ theo dạng hình Hyperbol trên màn hình DVL của thiết bị GPR. Hình Hyperbol xuất hiện là khi sóng GPR không xuyên vào lòng đất theo dạng chùm tia bức xạ trông giống nhÆ° hình nón dÆ°á»›i dạng 3D. Tín hiệu phản xạ có thể xuất hiện mặc dù những đối tượng không trá»±c tiếp ở ngay dÆ°á»›i thiết bị cảm biến của GPR. Vì vậy, thiết bị cảm biến GPR “phát hiện” đường ống trÆ°á»›c và sau khi Ä‘i qua đỉnh ống và tạo ra hình Hyperbol trên màn hình DVL của thiết bị GPR.

                                                    

GPR cá»±c kỳ chính xác khi dò tìm các đối tượng bằng kim loại và phi kim loại. Hệ thống GPR hoạt Ä‘á»™ng theo nguyên lý má»™t ăng-ten phát xung sóng Ä‘iện từ truyền xuống mặt đất. Má»™t bá»™ xá»­ lý ghi lại cường Ä‘á»™ và thời gian tín hiệu phản xạ. Bất kỳ sá»± khác biệt nào dÆ°á»›i mặt đất, kim loại hay phi kim loại đều tạo ra những tín hiệu phản xạ. Tất cả các đối tượng dò tìm xuất hiện trên màn hình DVL của GPR trong thời gian thá»±c hiện máy GPR. Trong má»™t vài trường hợp người sá»­ dụng máy GPR có thể cho biết đặc Ä‘iểm đối tượng dò tìm là kim loại hay phi kim loại từ tín hiệu phản xạ.

PhÆ°Æ¡ng pháp khảo sát bằng cách di chuyển máy GPR qua lại và Ä‘ánh dấu trên mặt đất nÆ¡i đỉnh hình Hyperbol thể hiện công trình ngầm được tìm thấy.

                                              

PhÆ°Æ¡ng pháp định vị phổ biến nhất là Ä‘i qua lại và Ä‘ánh dấu khi Ä‘i. PhÆ°Æ¡ng pháp này hoạt Ä‘á»™ng rất tốt đối vá»›i những vùng đất bằng phẳng và được bố trí gọn gang. Máy được di chuyển (quét) vuông góc vá»›i trục đối tượng được dá»± Ä‘oán (xem hình trên). Khi cảm biến GPR Ä‘i qua đối tượng, hình Hyperbol hiển thị. Đỉnh của hình Hyperbol là xác định vị trí đối tượng, là căn cứ Æ°á»›c tính Ä‘á»™ sâu của đối tượng.

Độ sâu công trình ngầm thể hiện trên DVL của GPR phụ thuá»™c vào vật liệu được khảo sát, môi trường đất và tần số ăng-ten Ä‘ang sá»­ dụng. Chẳng hạn, GPR sẽ xuyên qua băng, Ä‘á, đất và nhá»±a đường theo các cách khác nhau do đặc tính Ä‘iện từ trên má»—i loại khác nhau. Ä‚ng-tem tần số thấp thường sẽ xuyên đất sâu hÆ¡n nhÆ°ng Ä‘ô phân giải ảnh thấp hÆ¡n.

                                               

Để Æ°á»›c lượng được Ä‘á»™ sâu của đối tượng theo hình ảnh hiển thị trên GPR thì cần phải thá»±c hiện Ä‘ánh giá loại đất. Xác định loại đất có thể được tiến hành theo 3 cách:

  • Liên tưởng hình Hyperbol của đối tượng
  • Sá»­ dụng Ä‘á»™ sâu Æ°á»›c tính của đối tượng
  • Sá»­ dụng chỉ số Ä‘á»™ ẩm của đất
                                                   

Nhận dạng đối tượng

Nếu ăng-ten Ä‘i qua ống hoặc dây cáp theo đường vuông góc, hình dạng thể hiện của đường ống hay dây cáp dÆ°á»›i lòng đất là Hyperbol (A).

Những ống dẫn chứa nÆ°á»›c có thể tạo ra hình Hyperbol (B) khi sóng Radar phản xạ từ đỉnh ống, nÆ°á»›c trong ống dẫn và Ä‘áy ống.

Nếu ống dẫn ngầm được chôn bao quanh là những bức tường, rảnh, hào kỹ thuật kiên cố thì sóng Radar phản xạ tạo thành hình chữ X phía trên đường Hyperbol (C).

                                                

Dữ liệu từ thiết bị GPR

PhÆ°Æ¡ng pháp khảo sát theo phÆ°Æ¡ng vuông góc vá»›i đường ống từ hình 1, 2 và 3.

PhÆ°Æ¡ng pháp khảo sát theo phÆ°Æ¡ng song song vá»›i đường ống

Hình ảnh GPR được thể hiện nhiều màu sắc tÆ°Æ¡ng ứng vá»›i bảng màu. Nhìn chung, các tín hiệu GPR càng mạnh thì màu sắc càng đậm. Có nhiều bảng màu khác nhau được vận dụng thể hiện hình ảnh công trình ngầm rõ hÆ¡n.

                                                 

GPR – Dò tìm và Định vị đường ống và dây cáp

Dá»±a trên khả năng phản hồi của Thiết bị Radar Xuyên đất vá»›i vật thể kim loại và phi kim loại mang lại cho nó má»™t khả năng đặc biệt trong việc dò tìm và định vị ống dẫn và dây cáp. Không giống nhÆ° các thiết bị định vị thông thường yêu cầu ống dẫn và dây cáp phải bằn g kim loại có tính chất dẫn Ä‘iện, GPR có thể dò tìm ống nhá»±a, bêtông, kim loại,… HÆ¡n nữa, vận dụng thiết bị định vị và thời gian truyền tín hiệu có thể Æ°á»›c tính được Ä‘á»™ sâu đối tượng chính xác. Và khi được trang bị thiết bị GPS và thẻ đọc lÆ°u trữ dữ liệu, hồ sÆ¡ định vị công trình ngầm có thể được cung cấp bao gồm: Vị trí, Ä‘á»™ sâu, hệ tọa Ä‘á»™ và Ä‘ánh dấu hoạt Ä‘á»™ng dò tìm.

                                                                                                                 

GPR – Số hóa bản đồ công trình ngầm

Trong xây dá»±ng cần phải có bản đồ chi tiết các công trình tiện ích ngầm (Điện, Cấp thoát nÆ°á»›c, Viá»…n thông, Gas,…) và cÆ¡ sở hạ tầng hiện hữu. Xác định vị trí và Ä‘á»™ sâu đặc biệt quan trọng trong thiết kế công trình má»›i. Các nghiên cứu chỉ ra rằng sá»­ dụng công nghệ Thiết kế công trình ngầm (Subsurface Utility Engineering) mang đến lợi ích gấp từ 4 đến 20 lần. Thiết kế công trình ngầm thành công yêu cầu phải lập bản đồ tất cả các công trình ngầm hiện hữu. Từ Ä‘ó Thiết kế và thi công lên được kế hoạch chi tiết làm giảm thiểu chi phí ngoài dá»± kiến. Công nghệ GPR ứng dụng trong khảo sát và số hóa bản đồ dÆ°á»›i dạng 2D hoặc 3D tất cả các công trình ngầm được tìm thấy. Các Công ty Thiết Kế Công trình ngầm vận dụng khả năng dò tìm đường ống và dây cáp cÅ©ng nhÆ° tất cả các công trình ngầm khác nhằm tạo bản vẽ hoàn chỉnh nhất có thể.

                                                

GPR – Những ứng dụng

  • Công trình – Xác định Kim loại và Phi kim loại, ống kim loại, ống đất sét, ống Bêtông, ống transite, Nhá»±a hay ống PVC, cáp hay dây Kim loại, các tầng - chùm ống, hố ga, cáp quang, cáp đồng, Van, Bể tá»± hoại và Hệ thống tá»± hoại, Số hóa bản đồ thiết kế công trình ngầm.
  • Môi trường – Xác định trữ lượng khoáng sản, … dÆ°á»›i mặt đất.
  • Giao thông – Xác định Ä‘á»™ dày lá»›p nhá»±a đường, các hố lún sụp tiềm ẩn, vết Nứt,…
  • Địa Vật Lý – Lá»›p địa tầng, NÆ°á»›c ngầm, Vật bị chon, Gá»—, Đá,….
  • Khảo Cổ Học – Xác định các di tích cổ nằm sâu dÆ°á»›i lòng đất, định vị hiện vật, ….
  • Quân Sá»± – Xác định đường hầm, vị trị nÆ¡i trữ vÅ© khí,…
  • Pháp lý và an ninh – Điều tra pháp y, tang trữ các vật dụng trong tường,…
                                         

GPR – Thá»±c tiển

  • Không phá hủy: Mặc dù “Công nghệ Radar Xuyên đất” nghe có vẻ nhÆ° là má»™t thiết bị nguy hiểm nhÆ°ng nó hoàn toàn an toàn. Tần số sóng hoàn toàn không gây ra bất kỳ thiệt hại nào đến lòng đất, môi trường và con người.
  • Không gây tiếng ồn: Hầu nhÆ° không gây tiếng ồn, không làm phiền những người xung quanh trong quá trình sá»­ dụng.
  • Dá»… dàng triển khai: Đa kích cỡ, lắp ráp dá»… dàng, vì vậy nó có thể dá»… bảo quản, di chuyển và sá»­ dụng bất cứ Ä‘âu.
  • Đa ứng dụng: Lý tưởng trong việc dò tìm công trình tiện ích, dò tìm – định vị công trình ngầm, khảo cổ học, địa vật lý, môi trường, quân sá»±, pháp lý và an ninh.
  • Tần số khác nhau: Tần số ăng-ten từ 100 MHz – 2.500 MHz hoàn toàn phù hợp vá»›i các ứng dụng và yêu cầu Ä‘á»™ sâu lên đến 100 ft (30.5m). Tần số ăng-ten thấp 250 – 600 MHz được ứng dụng để tìm các công trình ngầm sâu hÆ¡n. Tần số ăng-ten cao hÆ¡n 1000 – 2500 MHz được ứng dụng tìm các công trình cạn hÆ¡n.
  • Tiên tiến hÆ¡n so vá»›i các phÆ°Æ¡ng pháp trÆ°á»›c Ä‘ây: Nghiên cứu các cấu trúc và đặc tính của đối tượng dÆ°á»›i lòng đất mà không cần Ä‘ào bá»›i.
  • Dá»… Đọc: Giao diện màn hình Ä‘iều khiển dá»… dàng, màn hình có Ä‘á»™ phân giải tốt nên có thể nhận diện, phân biệt hình ảnh công trình ngầm và môi trường đất.
  • Kết nối vá»›i Máy Tính: Cổng USB cho phép dá»… dàng chuyển dữ liệu đến máy in, máy tính, thẻ nhá»› và các thiết bị khác…
  • Kết Hợp GPS: Hệ thống GPR có thể hợp nhất vá»›i tất cả hệ thống GPS. Những thông tin dữ liệu vị trí GPS và những hình ảnh từ máy GPR tá»± Ä‘á»™ng kết hợp vá»›i nhau cho ra kết quả có hiển thị hệ tọa Ä‘á»™ địa lý.