Undergrunnskartlegging Georadar (GPR) i anvendelse. Tobias Jokisch

Transkript

1 Undergrunnskartlegging Georadar (GPR) i anvendelse Tobias Jokisch

2 INTRODUKSJON TEORI OG ANVENDELSE DATAEKSEMPLER OPPSUMMERING / DISKUSJON

3 INTRODUKSJON TEORI OG ANVENDELSE DATAEKSEMPLER OPPSUMMERING / DISKUSJON

4 Introduksjon 2018

5 Introduksjon Terratec gjennomfører ikke-destruktiv undergrunnskartlegging ved hjelp av georadar (3Dradar) i dag Innsamlingen av data kan utføres på vei uten å forstyre trafikken (dvs. vanlig kjørehastighet) Undersøkelsen fremskaffer et 3D bildet av undergrunnen som kan tolkes med hensyn til installasjoner i bakken. Det leveres georefererte objekter i undergrunnen i form av.sosi,.dwg eller lignende fil.

6 INTRODUKSJON TEORI OG ANVENDELSE DATAEKSEMPLER OPPSUMMERING / DISKUSJON

7 Metode georadar (GPR) En energipuls blir sendt ut. Refleksjoner blir målt i tid (ns). Asfalt Betong Sand Silt Grunnfjell Refleksjoner oppstår ved grenseflater mellom lag med ulike elektriske egenskaper. Diffraksjoner oppstår ved lokal begrensede objekter i undergrunnen

8 Relativ permittivitet Hva påviker signalen? Relativ permittivitet/ Materiale dielektrisk konstant Luft 1 Ferskvann 80 Saltvann 80 Is 3-4 Tørr sand 3 5 Vannmettet sand Leire Betong 4.5 Asfalt Opprinnelig signal og refleksjon Grenseflate endring i relativ permittivitet Transmittert signal

9 Relativ permittivitet Konduktivitet Hva påviker signalen? Materiale Relativ permittivitet/ dielektrisk konstant Konduktivitet Luft 1 0 Ferskvann 80 0,5 Saltvann Is 3-4 0,01 Tørr sand 3 5 0,01 Vannmettet sand ,1-1,0 Leire Betong 4.5 Asfalt Høyere konduktivitet medfører at signalet blir dempet. Penetrasjonsdybden forringes dermed betydelig.

10 Steg-frekvens radar Før: En radar antenne dekket bare et lite frekvensbånd - man måtte velge mellom oppløsning og penetrasjonsdybde. Nå: Steg-frekvens radar gjør det mulig å dekke et bredt frekvensbånd fra 200MHz til 3 GHz i samme målesekvens Kilde: 3d-radar.com

11 0 300MHz Dårlig oppløsning God penetrasjonsdybde 3.6 dybde [m]

12 0 500MHz 1.2 Bedre oppløsning, men fortsatt lang signallengde dybde [m]

13 0 900MHz Bra oppløsning Dårlig penetrasjonsdybde: Dype grenseflater synes ikke dybde [m]

14 MHz Ja takk, begge deler! 3.6 dybde [m]

15 Prinsipp 3D-RADAR 3 dimensjonal radar. Måler X,Y og Z (tid/dybde). Tilkoblet GPS-antenne og PC som styrer radaren. Kobles typisk til kjøretøy for effektiv innsamling over avstander Kilde: 3d-radar.com

16 0 1 kanal dybde [m]

17 20 kanaler full 3D

18 20 kanaler full 3D

19 Hva kan kartlegges? Underjordiske kummer, ståltanker, armeringer etc. Underbygg av vei, asfalttykkelse, stratigrafi Rør og ledninger med en diameter på mer enn ca. 5cm Kulturminner

20 Hvilken dybde og nøyaktighet oppnås? Penetrasjonsdybden er avhengig av grunnforhold. 2-4m dybde kan vanligvis avdekkes. Heterogen undergrunn kan gjøre det utfordrende å tolke infrastruktur. Innsamling foregår i tid og må konverteres til dybde avhenig av undergrunnens materialet. Usikkerheten i absolutt dybde på +/-5cm er vanlig. En lateral oppløsning på 7.5cm er mulig. Den teoretiske vertikale oppløsningen er på 2-3cm rett under bakkenivå, men vil være mindre avhengig av materialet og dybde.

21 Hvordan georeferenseres dataene? Innsamlingen i felt støttes av GNSS mottaker og programvare som viser kjørte strekninger. Posisjoneringen av dataene blir etterprosessert på kontor. Dataene fra bilens GNSS, IMU og DMI etterprosesseres sammen med kartverkets referansestasjoner for å fremskaffe en best mulig kontinuerlig, bevegelig posisjon og orientering. Data fra bilbåren laserscanning kan brukes til å øke nøyaktigheten i posisjoneringen

22 Hvordan ser et vanlig prosjekt ut? Oppstart og planlegging - Definere målsetting / vurdere kundekrav - Henter inn a priori informasjon om aktuell grunn / objekt - Vurdering av forhold Innsamling i felt - Realtime posisjonering med tilstrekkelig nøyaktighet - Realtime kvalitets kontroll av dataen - Grov prosessering På kontor: - Prosessering av posisjonering øke nøyaktigheten tilcm nøyaktighet - Prosessering av Georadardata - Tolkning av Georadardata - Produkter / Sluttrapport

23 Hva er tidsbruken? Innsamlingen av georadardata er fort gjennomført, mens tolkning av dataene er mer tidskrevende. Planlegging Data innsamling Prosessering og tolkning Rapportering og produkter

24 INTRODUKSJON TEORI OG ANVENDELSE DATAEKSEMPLER OPPSUMMERING / DISKUSJON

25 Eksempel: Bergen sentrum Kunde: Målsetting: Omfang: Tidsbruk: Resultat: Bergen bydrift Kartlegging av infrastruktur før skyting av rør / boring under sentrumsgater To større veikryss med bybanespor og sykkelvei og en gate (500m) 1 dag innsamling, 3 dager prosessering og tolkning Borerigg ble posisjonert lenger ned i gropa for å unngå å treffe en gassledning Rør

26 Eksempel: Majorstuen Kunde: Målsetting: Resultat: Sporveien Viser at GPR har potensial til å kartlegge Infrastruktur under bakken Tolkningen stemmer overens med resultat fra prøvegravinger. GPR kunne redusert tidsbruk i prosjekteringsfasen.

27 Fra tolkning til virtuell grøft - georeferert! X Y Z

28 Eksempel: Gjøvik Prøvegravinger Kunde: Målsetting: Resultat: Norconsult Avdekke dybde til kabelkanal (høyspentkabel) Tolkningen stemmer overens med resultat fra prøvegravinger. GPR resultat blir brukt i prosjektering.

29 INTRODUKSJON TEORI OG ANVENDELSE DATAEKSEMPLER OPPSUMMERING / DISKUSJON

30 Oppsummering Georadar er en rask og effektiv metode til å få en 3D fremstilling av undergrunnen Metoden er ikke-destruktiv og innsamling på vei kan gjennomføres uten å hindre trafikken Egner seg utmerket til f. eks. å georeferere objekt som rør og ledninger i undergrunnen Sluttprodukter kan tilpasses kundenes behov

31 Takk for oppmerksomheten Ta gjerne kontakt for en prat! Tobias Jokisch Telefon : epost : tobias.jokisch@terratec.no