Il nucleo fondamentale della professione SUE è una completa comprensione del principio di incertezza. Il professionista SUE, che sia un ingegnere professionista autorizzato o un geometra professionista autorizzato, o altro professionista qualificato, deve comprendere questo principio. Questi professionisti operano in base agli statuti pertinenti nel rispettivo stato e approvano il risultato SUE dopo aver valutato ogni segmento di un'utilità è a loro giudizio rappresentato dal livello di incertezza di qualità pertinente. Ad ogni segmento di utilità rappresentato nel disegno finale viene assegnato un livello QL da QLD a QLA in ASCE 38-02 Linee guida standard per la raccolta e la rappresentazione dei dati di utilità del sottosuolo esistenti.
I metodi geofisici impiegati sono al secondo posto nella scala di incertezza come QL B, usurpato solo esponendo l'utilità attraverso il vuoto o altri mezzi di scavo sicuro. Anche il QLA non rappresenta un assoluto in termini di certezza che il segmento delle utilities sia correttamente identificato poiché qualsiasi professionista SUE può dirti che il rilevamento e l'esposizione a volte producono l'imprevisto!
Uno dei più recenti progressi nei metodi geofisici riguarda i sistemi di array GPR per indagini SUE su larga scala o altamente complesse. Come per qualsiasi nuovo concorrente di tecnologia non ancora universalmente integrato in una pratica consolidata come SUE, il valore deve essere dimostrato. Questo trascende dal fornitore SUE professionale al cliente finale che paga per il deliverable. Il grado di certezza che ha implementato il metodo aggiunge valore al risultato finale deve essere evidente durante tutto il processo. La certezza per la stessa definizione secondo Merriam-Webster è la qualità o lo stato di essere certi soprattutto sulla base di prove. Le prove dei professionisti SUE e della ricerca che hanno integrato queste piattaforme nei rispettivi progetti sono abbastanza convincenti che ASCE 38 e la sua prossima versione aggiornata includeranno la rappresentazione 3D e metodi di raccolta come GPR multicanale/array.
La conoscenza è indissolubilmente legata alla riduzione dell'incertezza. Il GPR bidimensionale è universalmente accettato e compreso nella professione SUE e il concetto di array è generalmente noto. Tuttavia, l'idea stessa dell'imaging 3D sembra un salto di qualità per il professionista GPR di tutti i giorni. Niente può essere più certo di quanto non sia semplicemente un salto di qualità, ma piuttosto una progressione naturale.
Elaborazione di array GPR 3D demistificata
Nel mondo della geofisica applicato alla SUE, ci si può perdere nel gergo tecnico coinvolto dall'acquisizione sul campo al risultato finale 3D. La stessa parola "geofisica" fa paura a coloro che potrebbero non essersi divertiti a frequentare una lezione di fisica obbligatoria al liceo! Ricorda, un array GPR è un sistema GPR. La differenza rispetto a ciò che viene utilizzato per la designazione quotidiana delle utenze è la densità dei dati impossibile da replicare con un sistema 2D. Questo perché i veri array utilizzano combinazioni di trasmettitori e ricevitori per saturare il terreno con il segnale GPR invece di una singola coppia come nel caso dei sistemi 2D standard. Se si guardano i dati dei singoli canali in qualsiasi array, sembra semplicemente un tipico profilo GPR 2D. (Figura 1)
Se viene chiesto di scegliere il fattore di differenziazione più influente dall'elaborazione e dalla visualizzazione delle normali scansioni 2D rispetto ai dati 3D, è la migrazione del segnale. Nella carta stampata è difficile visualizzare il concetto di migrazione; tuttavia, non è altro che spostare computazionalmente il segnale GPR riflesso osservato/registrato nella sua posizione corretta nel radargramma 3D. Poiché l'array ha molti ricevitori, l'energia da un riflettore (cioè un'utilità) viene registrata su più di un ricevitore alla volta. Se si trovano a distanze diverse dal punto di riflessione, il tempo per arrivare sarà diverso e quindi nel radargramma semplice più sarà rappresentato il “profondo” dell'energia. Pensa a un fucile che spara a un oggetto sotto e lontano da te (per favore non provarlo a casa) e avere un bersaglio di carta orizzontale abbastanza grande sulla superficie del terreno da catturare tutti i pallini che sono rimbalzati sull'oggetto sottostante. Se si registra il tempo necessario per ogni pallina di perforare la carta, quelli che rimbalzano con un angolo alto verso l'alto arriveranno per primi mentre quelli con angoli più bassi e verso il basso colpiranno la carta più lontano dal punto di impatto e molto più tardi. Ma il fatto è che tutti i pallini che hanno colpito la carta sono rimbalzati sullo stesso punto.
Se catturassimo quei pellet nella carta e li spostassimo indietro (migrare) al punto in cui rimbalzano, potremmo raggrupparli attorno all'oggetto. Bene, voilà! Facciamo proprio questo con il segnale GPR riflesso e raggruppamo tutto questo sulla sorgente puntiforme nel sottosuolo.
Questo è esattamente il modo in cui migriamo l'energia da quelle importanti iperboli che vedi ogni giorno con i tuoi sistemi 2D (in terreni favorevoli e nel caso di un'utilità, perpendicolare alla traversata GPR) in un punto poiché le code/zampe sono i pellet sparsi con l'apice il punto di impatto effettivo. Le figure 2A e 2B mostrano come vengono migrati i target selezionati per raggruppare il segnale dal punto di origine. Una componente importante per eseguire efficacemente questa operazione è la velocità del terreno. La bellezza di dati correttamente migrati come il miglior risultato si ottiene solo con la velocità più accurata, che fornisce le profondità più accurate alle utilità e ad altri oggetti designati nel volume di dati.
Ricorda, con un array GPR i dati sono un volume 3D, quindi se migriamo/raggruppamo tutto il segnale indietro nel punto da cui proveniva nello spazio 3D su più aree dell'array in fondo alla strada, un'"immagine" dell'utilità reale o di un'altra funzione si realizza (figura 3). Naturalmente, questa non è un'immagine nel senso di una fotografia, ma si può presumere con un alto grado di certezza che questa caratteristica sia un'utilità. Non è necessario essere un geofisico per esprimere un giudizio professionale sul fatto che l'immagine sia un'utilità. Il grado di incertezza per formulare questo giudizio è piuttosto basso.
Il software di elaborazione di array GPR è la chiave del valore
È chiaro che un array GPR può fornire immagini coerenti e ragionevoli di utenze da routine di elaborazione testate nel tempo in condizioni del suolo favorevoli e di una geometria rilevabile con la frequenza del sistema. Anche in terreni marginali o poveri, queste stesse routine creano immagini delle caratteristiche della trincea, sebbene l'effettiva rilevazione diretta dell'utilità potrebbe non essere realizzata. Tuttavia, il grado di incertezza sull'esistenza o meno di un'utilità in quella posizione è notevolmente ridotto.
Fino a poco tempo, il più alto grado di incertezza per l'uso degli array 3D riguardava come e per quanto tempo i dati venivano elaborati a causa della complessità del software. Comprendere in che modo le condizioni del suolo influiscono sulle prestazioni dell'array GPR non è del tutto diverso dal successo della designazione con il tuo sistema 2D, quindi il livello di incertezza può essere facilmente gestito con scansioni di prova o conoscenze derivanti dall'aver lavorato nell'area precedente. Come accennato in precedenza, la vera incertezza è come la raccolta di questi dati aggiuntivi influisca sul costo e sul valore complessivo delle informazioni aggiuntive al progetto.
L'esperienza con gli array ha dimostrato che la componente più costosa di un rilevamento di array GPR 3D non è la raccolta dei dati sul campo. Gli array oggi possono rilevare fino ai limiti di velocità indicati con i sistemi GPS RTK e consentire la raccolta di miglia di dati in frazioni d'ora e nella maggior parte dei casi viene eliminata la necessità di controllo del traffico, riducendo ulteriormente i costi. Fino a poco tempo, l'elaborazione dell'array 3D GPR poteva facilmente rappresentare la metà del costo aggiuntivo per l'implementazione dell'array 3D stesso grazie a questi nuovi sistemi ad alta velocità.
Questa raccolta di dati rapida ed efficiente crea un grande volume di dati che, una volta elaborati, consente l'estrazione e la designazione di numerose utenze sotterranee e caratteristiche di utilità come volte, linee di trincea, valvole interrate e tombini. La quantità di sforzi spesi per arrivare al traguardo fino a poco tempo fa si è tradotta in circa 6-10 volte il tempo di raccolta dei dati sul campo. La tariffa fatturabile per una persona anziana con conoscenze e abilità per eseguire questi processi tende a essere all'estremità più alta dello spettro aziendale e quindi il costo aumenta notevolmente e il valore reale o percepito per il cliente può essere difficile da tradurre.
Un fattore nel tempo impiegato per elaborare i dati è stato caratterizzato da software su misura per i geofisici che sono abituati a software che richiedono una profonda conoscenza dell'elaborazione del segnale. Questi programmi hanno prestato scarsa attenzione alla semplificazione del flusso di lavoro e all'automazione, ove possibile, senza compromettere la qualità dell'output. Ciò segue esattamente la tendenza del GPR 2D a partire da sistemi molto costosi con interfacce utente eccessivamente complesse e hardware ingombrante non adatto a una raccolta dati efficiente nelle strade e nei corridoi dei servizi pubblici che i primi utilizzatori hanno dovuto sopportare per l'industria SUE. I recenti progressi nel software di post-elaborazione GPR stanno riducendo i tempi di elaborazione fino al 50 percento! Come con qualsiasi tecnologia, questa continuerà a tendere al ribasso, ma per ora questo è sicuramente un salto di qualità.
La maturazione e il perfezionamento del software di elaborazione 3D per gli array GPR sta fondamentalmente riducendo l'incertezza del valore degli array 3D GPR riducendo il costo complessivo della dimensione aggiuntiva. Questo farà sicuramente piacere al professionista SUE e ai suoi clienti.
Questo articolo è stato originariamente pubblicato in dp-PRO Autunno 2020
