El núcleo fundamental de la profesión SUE es una comprensión completa del principio de incertidumbre. El profesional de SUE, ya sea un ingeniero profesional con licencia o un topógrafo con licencia profesional, u otro profesional calificado, debe comprender este principio. Estos profesionales operan bajo los estatutos relevantes en sus respectivos estados y firman el entregable SUE después de haber evaluado cada segmento de una utilidad que, a su juicio, está representado por el nivel de incertidumbre de calidad relevante. A cada segmento de servicios públicos representado en el dibujo final se le asigna un nivel QL de QLD a QLA según ASCE 38-02 Pauta estándar para la recopilación y representación de datos existentes de servicios públicos del subsuelo.
Los métodos geofísicos empleados ocupan el segundo lugar en la escala de incertidumbre como QL B, solo superados por la exposición de la utilidad a través del vacío u otros medios de excavación segura. ¡Incluso QLA no representa un absoluto en términos de certeza de que el segmento de servicios públicos está correctamente identificado, ya que cualquier profesional de SUE puede decirle que la detección y la exposición a veces producen lo inesperado!
Uno de los avances más recientes en métodos geofísicos involucra sistemas de matriz GPR para investigaciones SUE a gran escala o altamente complejas. Al igual que con cualquier nuevo participante de tecnología razonablemente aún no integrado universalmente en una práctica establecida como SUE, se debe demostrar el valor. Esto trasciende desde el proveedor profesional de SUE hasta el cliente final que paga por el entregable. El grado de certeza de haber implementado el método agrega valor al entregable final debe ser evidente durante todo el proceso. Certeza por la definición misma según Merriam-Webster es la cualidad o estado de certeza, especialmente sobre la base de la evidencia. La evidencia de los profesionales de SUE y la investigación que han integrado estas plataformas en sus respectivos proyectos son lo suficientemente convincentes como para que ASCE 38 y su próxima versión actualizada incluyan métodos de representación y recopilación en 3D, como GPR multicanal/arreglo.
El conocimiento está indisolublemente ligado a la reducción de la incertidumbre. El GPR bidimensional es universalmente aceptado y entendido en la profesión de SUE y el concepto de matriz es generalmente conocido. Sin embargo, la idea misma de las imágenes en 3D parece un salto cuántico para el practicante cotidiano de GPR. Nada puede ser más seguro que simplemente no es un salto cuántico sino una progresión natural.
Procesamiento de matriz 3D GPR desmitificado
En el mundo de la geofísica aplicada a SUE, uno puede perderse en la jerga técnica involucrada desde la adquisición de campo hasta el resultado final en 3D. ¡La misma palabra "geofísica" asusta a aquellos que no disfrutaron tomando una clase de física obligatoria en la escuela secundaria! Recuerde, una matriz GPR es un sistema GPR. La diferencia con lo que se usa para la designación cotidiana de utilidades es la densidad de datos que es imposible de replicar con un sistema 2D. Esto se debe a que los arreglos verdaderos usan combinaciones de transmisores y receptores para saturar el suelo con la señal GPR en lugar de un solo par como es el caso de los sistemas 2D estándar. Si uno observa los datos de canales individuales en cualquier matriz, simplemente se ve como cualquier perfil GPR 2D típico. (Figura 1)
Si se le pidiera a uno elegir el diferenciador más influyente entre el procesamiento y la visualización de escaneos 2D ordinarios frente a datos 3D, sería la migración de señales. En los medios impresos es difícil visualizar el concepto de migración; sin embargo, no es más que mover computacionalmente la señal GPR reflejada observada/grabada a su ubicación adecuada en el radargrama 3D. Como la matriz tiene muchos receptores, la energía de un reflector (es decir, una utilidad) se registra en más de un receptor a la vez. Si están a diferentes distancias del punto de reflexión, el tiempo de llegada será diferente y, por lo tanto, en el radargrama simple, cuanto más lejos, "más profunda" se representará esa energía. Piense en una escopeta disparando a un objeto debajo y lejos de usted (no intente esto en casa) y tenga un objetivo de papel horizontal lo suficientemente grande en la superficie del suelo para capturar todos los perdigones que rebotan en el objeto debajo. Si registró el tiempo que tardó cada bolita en perforar el papel, las que rebotaron en un ángulo alto hacia arriba llegarían primero, mientras que las que están en ángulos más bajos y hacia abajo golpearán el papel más lejos del punto de impacto y mucho más tarde. Pero el hecho es que todos los perdigones que golpean el papel rebotan en el mismo punto.
Si capturáramos esos gránulos en el papel y los moviéramos hacia atrás (migraran) hasta el punto en que rebotaron, podríamos agruparlos alrededor del objeto. Bueno, ¡voilá! Hacemos esto mismo con la señal GPR reflejada y agrupamos todo esto alrededor de la fuente puntual en el subsuelo.
Así es exactamente como migramos la energía de esas importantes hipérbolas que ve todos los días con sus sistemas 2D (en suelos favorables y en el caso de una empresa de servicios públicos, perpendicular a la poligonal GPR) a un punto en el que las colas/patas son los gránulos dispersos. con el vértice el punto real de impacto. Las Figuras 2A y 2B muestran cómo se migran los objetivos seleccionados para agrupar la señal desde el punto de origen. Un componente importante para realizar con eficacia esta operación es la velocidad del suelo. La belleza de los datos migrados correctamente es que el mejor resultado solo se obtiene con la velocidad más precisa, lo que da lugar a las profundidades más precisas para las utilidades y otros objetos designados en el volumen de datos.
Recuerde, con una matriz GPR, los datos son un volumen 3D, por lo que si migramos/agrupamos toda la señal de regreso al lugar de donde provino en el espacio 3D en varias franjas de la matriz calle abajo, una "imagen" de la utilidad real u otra característica se realiza (Figura 3). Por supuesto, esta no es una imagen en el sentido de una fotografía, pero se puede suponer con un alto grado de certeza que esta característica es una utilidad. No es necesario ser geofísico para emitir un juicio profesional sobre si la imagen es una utilidad. El grado de incertidumbre para realizar este juicio es bastante bajo.
El software de procesamiento de matrices GPR es la clave del valor
Está claro que una matriz GPR puede brindar imágenes consistentes y razonables de servicios públicos a partir de rutinas de procesamiento comprobadas en condiciones de suelo favorables y de una geometría detectable con la frecuencia del sistema. Incluso en suelos marginales o pobres, estas mismas rutinas crean imágenes de características de zanjas, aunque es posible que no se realice la detección directa real de la utilidad. Sin embargo, el grado de incertidumbre de que exista o no una utilidad en ese lugar disminuye considerablemente.
Hasta hace poco, el mayor grado de incertidumbre para el uso de matrices 3D implicaba cómo y durante cuánto tiempo se procesan los datos debido a la complejidad del software. Comprender cómo las condiciones del suelo afectan el rendimiento de la matriz GPR no es completamente diferente a la designación exitosa con su sistema 2D, por lo tanto, el nivel de incertidumbre se puede manejar fácilmente con escaneos de prueba o el conocimiento de haber trabajado en el área anteriormente. Como se mencionó anteriormente, la verdadera incertidumbre es cómo la recopilación de estos datos adicionales afecta el costo y el valor general de la información adicional para el proyecto.
La experiencia con matrices ha demostrado que el componente de mayor costo de un levantamiento de matriz 3D GPR no es la recopilación de datos de campo. Los arreglos de hoy pueden monitorear hasta los límites de velocidad establecidos con los sistemas GPS RTK y permitir que se recolecten millas de datos en fracciones de hora y la necesidad de control de tráfico se elimina en la mayoría de los casos, lo que reduce aún más los costos. Hasta hace poco, el procesamiento de arreglos 3D GPR podría representar fácilmente la mitad del costo adicional para implementar el arreglo 3D debido a estos nuevos sistemas de alta velocidad.
Esta recopilación de datos rápida y eficiente crea un gran volumen de datos que, cuando se procesan, permiten la extracción y la designación de numerosos servicios públicos subterráneos y características de servicios públicos, como bóvedas, líneas de zanjas, válvulas enterradas y pozos de acceso. La cantidad de esfuerzo invertido para llegar a la línea de meta hasta hace poco se tradujo en aproximadamente 6 a 10 veces el tiempo de recopilación de datos de campo. La tarifa facturable para una persona senior con conocimiento y habilidad para realizar estos procesos tiende a estar en el extremo superior del espectro de la empresa y, por lo tanto, el costo aumenta sustancialmente y el valor real o percibido para el cliente puede ser difícil de traducir.
Un factor en el tiempo invertido en procesar los datos fue el software adaptado a los geofísicos que están acostumbrados a software que requería un conocimiento profundo del procesamiento de señales. Estos programas prestaron poca atención a la simplificación del flujo de trabajo y la automatización donde sea posible sin comprometer la calidad del resultado. Esto sigue exactamente la tendencia en 2D GPR de sistemas muy costosos con interfaces de usuario demasiado complejas y hardware engorroso que no es adecuado para la recopilación eficiente de datos en calles y corredores de servicios públicos que los primeros usuarios soportaron para la industria SUE. ¡Los avances recientes en el software de posprocesamiento GPR están reduciendo el tiempo de procesamiento hasta en un 50 por ciento! Al igual que con cualquier tecnología, esta seguirá teniendo una tendencia a la baja, pero por ahora es sin duda un salto cuántico.
La maduración y el refinamiento del software de procesamiento 3D para arreglos GPR está reduciendo fundamentalmente la incertidumbre del valor de los arreglos GPR 3D al reducir el costo total de la dimensión adicional. Esto seguramente complacerá al profesional de SUE y a sus clientes.
Este artículo fue publicado originalmente en dp-PRO OTOÑO 2020
