Podstawowym rdzeniem zawodu SUE jest pełne zrozumienie zasady niepewności. Profesjonalista SUE, niezależnie od tego, czy jest licencjonowanym zawodowym inżynierem, zawodowym licencjonowanym inspektorem, czy też innym wykwalifikowanym specjalistą, musi rozumieć tę zasadę. Specjaliści ci działają zgodnie z odpowiednimi statutami w swoim odpowiednim stanie i podpisują wynik SUE po dokonaniu oceny każdego segmentu przedsiębiorstwa użyteczności publicznej, który ich zdaniem jest reprezentowany przez odpowiedni poziom niepewności jakości. Każdemu segmentowi użyteczności publicznej przedstawionemu na ostatecznym rysunku przypisany jest poziom QL od QLD do QLA zgodnie z ASCE 38-02 Standardowe wytyczne dotyczące gromadzenia i przedstawiania istniejących danych dotyczących mediów podpowierzchniowych.
Zastosowane metody geofizyczne znajdują się na drugim miejscu na skali niepewności jako QL B, a jedynie przywłaszczają sobie je poprzez wystawienie obiektu za pomocą próżni lub innych środków bezpiecznego wykopu. Nawet QLA nie stanowi absolutnej pewności, że segment użyteczności jest właściwie zidentyfikowany, ponieważ każdy specjalista SUE może powiedzieć, że wykrycie i narażenie czasami daje nieoczekiwane rezultaty!
Jeden z najnowszych osiągnięć w metodach geofizycznych obejmuje systemy GPR do badań SUE na dużą skalę i bardzo złożonych. Podobnie jak w przypadku każdego stosunkowo nowego podmiotu wchodzącego na rynek technologii, który nie został jeszcze powszechnie zintegrowany z ustaloną praktyką, taką jak SUE, należy wykazać wartość. To wykracza poza profesjonalnego dostawcę SUE i klienta końcowego płacącego za produkt. Stopień pewności, że wdrożenie metody wnosi wartość dodaną do końcowego produktu, musi być widoczny w trakcie całego procesu. Pewność z samej definicji według Merriama-Webstera jest jakość lub stan pewności, zwłaszcza na podstawie dowodów. Dowody pochodzące od specjalistów SUE i badaczy, którzy zintegrowali te platformy w swoich projektach, są na tyle przekonujące, że ASCE 38 i jego nadchodząca zaktualizowana wersja będą uwzględniać metody obrazowania 3D i gromadzenia danych, takie jak wielokanałowe/macierzowe GPR.
Wiedza jest nierozerwalnie związana z redukcją niepewności. Dwuwymiarowy GPR jest powszechnie akceptowany i rozumiany w zawodzie SUE, a koncepcja układu jest powszechnie znana. Jednakże sama idea obrazowania 3D wydaje się milowym krokiem dla zwykłego praktyka georadaru. Nic nie może być bardziej pewne niż to, że nie jest to skok kwantowy, ale raczej naturalny postęp.
Przetwarzanie macierzy 3D GPR bez tajemnic
W świecie geofizyki w odniesieniu do SUE można zagubić się w żargonie technicznym związanym z etapem pozyskiwania pola do końcowego produktu 3D. Samo słowo „geofizyka” przeraża tych, którym być może nie podobały się obowiązkowe zajęcia z fizyki w szkole średniej! Pamiętaj, że układ GPR to system GPR. Różnią się od tego, co jest używane w codziennym oznaczaniu mediów, to gęstość danych, której nie da się odtworzyć za pomocą systemu 2D. Dzieje się tak, ponieważ prawdziwe macierze wykorzystują kombinacje nadajników i odbiorników do nasycenia ziemi sygnałem GPR, a nie pojedynczą parą, jak ma to miejsce w przypadku standardowych systemów 2D. Jeśli spojrzeć na dane z poszczególnych kanałów w dowolnym układzie, wygląda to po prostu jak każdy typowy profil GPR 2D. (Rysunek 1)
Jeśli ktoś zostałby poproszony o wybranie najbardziej wpływowego elementu odróżniającego przetwarzanie i oglądanie zwykłych skanów 2D od danych 3D, byłaby to migracja sygnału. W mediach drukowanych trudno jest zwizualizować koncepcję migracji; jest to jednak nic innego jak obliczeniowe przeniesienie zaobserwowanego/zarejestrowanego odbitego sygnału georadarowego do jego właściwej lokalizacji na radargramie 3D. Ponieważ układ ma wiele odbiorników, energia z reflektora (tj. sieci) jest rejestrowana jednocześnie w więcej niż jednym odbiorniku. Jeśli znajdują się w różnych odległościach od punktu odbicia, czas dotarcia będzie inny, a zatem na prostym radargramie im dalej, tym „głębiej” będzie reprezentowana energia. Pomyśl o strzelbie strzelającej do obiektu znajdującego się poniżej i oddalonego od ciebie (nie próbuj tego w domu) i posiadającej poziomą papierową tarczę wystarczająco dużą na powierzchni ziemi, aby przechwycić wszystkie kulki, które odbiły się od obiektu poniżej. Jeśli zarejestrowałbyś czas przebicia papieru przez każdą kulkę, te, które odbiły się rykoszetem pod dużym kątem w górę, dotrą jako pierwsze, podczas gdy te pod mniejszymi kątami i w dół uderzą w papier dalej od punktu uderzenia i znacznie później. Ale faktem jest, że wszystkie kulki uderzające w papier odbiły się od tego samego punktu.
Gdybyśmy złapali te kulki w papierze i przesunęli je z powrotem (migrowały) do punktu, w którym odbiły się rykoszetem, moglibyśmy zebrać je wokół obiektu. Cóż, voila! Robimy to samo z odbitym sygnałem georadarowym i skupiamy je wokół źródła punktowego pod powierzchnią.
Dokładnie w ten sposób migrujemy energię z tych ważnych hiperboli, które widzisz na co dzień w swoich systemach 2D (na sprzyjających glebach i w przypadku mediów, prostopadle do trawersu georadarowego) do punktu, w którym ogony/nogi są rozproszonymi granulkami z wierzchołkiem rzeczywisty punkt uderzenia. Ryciny 2A i 2B pokazują, w jaki sposób wybrane cele są migrowane w celu skupienia sygnału z punktu początkowego. Ważnym elementem umożliwiającym skuteczne wykonanie tej operacji jest prędkość gruntu. Piękno prawidłowo migrowanych danych polega na tym, że najlepszy wynik można uzyskać tylko przy najdokładniejszej prędkości, co pozwala uzyskać najdokładniejsze głębokości obiektów użyteczności publicznej i innych obiektów wyznaczonych w wolumenie danych.
Pamiętaj, że w przypadku układu GPR dane są objętością 3D, więc jeśli przeniesiemy/zgrupujemy cały sygnał z powrotem do miejsca, z którego pochodzi w przestrzeni 3D, na wielu obszarach układu wzdłuż ulicy, „obraz” rzeczywistego narzędzia lub innej funkcji jest realizowany (Rysunek 3). Nie jest to oczywiście obraz w sensie fotografii, jednak z dużą dozą pewności można założyć, że jest to cecha użytkowa. Nie trzeba być geofizykiem, aby profesjonalnie ocenić, czy obraz jest użyteczny. Stopień niepewności niezbędny do wydania takiej oceny jest dość niski.
Oprogramowanie do przetwarzania tablic GPR jest kluczem do wartości
Oczywiste jest, że układ georadarowy może dostarczyć spójne, rozsądne obrazy mediów ze sprawdzonych procedur przetwarzania w sprzyjających warunkach gruntowych i geometrii wykrywalnej za pomocą częstotliwości systemu. Nawet na glebach marginalnych lub ubogich te same procedury tworzą obrazy cech wykopów, chociaż faktyczne bezpośrednie wykrycie użyteczności może nie zostać zrealizowane. Jednakże stopień niepewności, czy w danym miejscu istnieje przedsiębiorstwo użyteczności publicznej, czy też nie, jest znacznie zmniejszony.
Do niedawna najwyższy stopień niepewności w przypadku stosowania tablic 3D dotyczył sposobu i czasu przetwarzania danych ze względu na złożoność oprogramowania. Zrozumienie, w jaki sposób warunki glebowe wpływają na działanie układu georadarowego, nie różni się całkowicie od pomyślnego wyznaczenia wyniku za pomocą systemu 2D, dlatego poziom niepewności można łatwo opanować za pomocą skanów testowych lub wiedzy zdobytej wcześniej w danym obszarze. Jak wspomniano wcześniej, prawdziwą niepewnością jest to, w jaki sposób gromadzenie tych dodatkowych danych wpłynie na koszt i ogólną wartość dodatkowych informacji dla projektu.
Doświadczenie z macierzami udowodniło, że gromadzenie danych w terenie nie jest najbardziej kosztownym elementem badania macierzowego 3D GPR. Dzisiejsze macierze mogą monitorować aż do podanych ograniczeń prędkości za pomocą systemów GPS RTK i pozwalają na gromadzenie mil danych w ułamku godziny, a w większości przypadków eliminuje się potrzebę kontroli ruchu, co jeszcze bardziej obniża koszty. Do niedawna przetwarzanie macierzy 3D GPR mogło z łatwością stanowić połowę dodatkowych kosztów wdrożenia samego układu 3D dzięki nowym, szybkim systemom.
To szybkie i wydajne gromadzenie danych tworzy dużą ilość danych, które po przetworzeniu umożliwiają wydobycie i oznaczenie wielu podziemnych instalacji i obiektów użyteczności publicznej, takich jak sklepienia, linie rowów, zakopane zawory i studzienki włazowe. Ilość wysiłku włożonego w dotarcie do mety do niedawna przekładała się na około 6–10 razy czas zbierania danych w terenie. Stawka naliczana w przypadku osoby starszej posiadającej wiedzę i umiejętności potrzebne do wykonywania tych procesów zwykle znajduje się w górnej części spektrum firmy, w związku z czym koszty znacznie wzrastają, a rzeczywista lub postrzegana wartość dla klienta może być trudna do przełożenia.
Czynnikiem wpływającym na czas przetwarzania danych było oprogramowanie dostosowane do potrzeb geofizyków przyzwyczajonych do oprogramowania wymagającego głębokiej wiedzy na temat przetwarzania sygnałów. Programy te nie zwracały uwagi na upraszczanie przepływu pracy i automatyzację tam, gdzie to możliwe, bez uszczerbku dla jakości wyników. Jest to dokładnie zgodne z trendem w georadarach 2D, charakterystycznym dla bardzo drogich systemów ze zbyt złożonymi interfejsami użytkownika i uciążliwym sprzętem, nienadającym się do wydajnego gromadzenia danych na ulicach i korytarzach użyteczności publicznej, z czym pierwsi użytkownicy korzystali w branży SUE. Ostatnie postępy w oprogramowaniu do przetwarzania końcowego GPR skracają czas przetwarzania nawet o 50 procent! Jak w przypadku każdej technologii, ta tendencja będzie nadal spadkowa, ale na razie jest to z pewnością skok kwantowy.
Dojrzewanie i udoskonalanie oprogramowania do przetwarzania 3D dla układów GPR zasadniczo zmniejsza niepewność co do wartości układów 3D GPR poprzez zmniejszenie całkowitego kosztu dodatkowego wymiaru. Z pewnością zadowoli to specjalistów SUE i ich klientów.
Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w dp-PRO Jesień 2020
