Den grundläggande kärnan i SUE-yrket är en fullständig förståelse av principen om osäkerhet. SUE-proffsen, oavsett om en licensierad professionell ingenjör eller professionell licensierad landmätare, eller annan kvalificerad professionell, måste förstå denna princip. Dessa yrkesverksamma arbetar enligt relevanta lagar i sina respektive stater och skriver på SUE-leveransen efter att ha bedömt att varje segment av ett verktyg representeras av den relevanta kvalitetsnivån av osäkerhet. Varje verktygssegment som avbildas på den slutliga ritningen tilldelas en QL-nivå från QLD till QLA under ASCE 38-02 Standardriktlinje för insamling och skildring av befintliga underjordiska verktygsdata.
Geofysiska metoder som används står på andra plats i osäkerhetsskalan som QL B, endast tillskansat genom att exponera verktyget genom vakuum eller andra sätt för säker utgrävning. Inte ens QLA representerar ett absolut i termer av säkerhet att verktygssegmentet är korrekt identifierat eftersom alla SUE-proffs kan berätta för dig att upptäckt och exponering ibland ger det oväntade!
En av de senaste framstegen inom geofysiska metoder involverar GPR-arraysystem för storskaliga eller mycket komplexa SUE-undersökningar. Som med alla rimligen nykomlingar av teknik som ännu inte är universellt integrerade i en etablerad praxis som SUE, måste värdet påvisas. Detta går över från den professionella SUE-leverantören till slutklienten som betalar för leveransen. Graden av säkerhet efter att ha implementerat metoden ger ett mervärde till den slutliga leveransen måste vara uppenbar under hela processen. Säkerhet enligt själva definitionen enligt Merriam-Webster är kvaliteten eller tillståndet av att vara säker, särskilt på grundval av bevis. Bevis från SUE-proffs och forskning som har integrerat dessa plattformar i sina respektive projekt är tillräckligt övertygande för att ASCE 38 och dess kommande uppdaterade version kommer att inkludera 3D-skildring och insamlingsmetoder som multi-channel/array GPR.
Kunskap är oupplösligt kopplat till minskning av osäkerhet. Tvådimensionell GPR är allmänt accepterad och förstådd inom SUE-yrket och konceptet med arrayen är allmänt känt. Men själva idén med 3D-avbildning verkar vara ett kvantsprång för den dagliga GPR-utövaren. Ingenting kan vara mer säkert än att det helt enkelt inte är ett kvantsprång utan snarare en naturlig utveckling.
3D GPR Array Processing Avmystifierad
I en värld av geofysik som tillämpas på SUE, kan man gå vilse i den tekniska jargongen som är involverad från fältförvärvet till den slutliga 3D-leveransen. Själva ordet "geofysik" är skrämmande för dem som kanske inte har tyckt om att ta en obligatorisk fysikklass på gymnasiet! Kom ihåg att en GPR-array är ett GPR-system. Skillnaden från vad som används för daglig beteckning av verktyg är datatätheten som är omöjlig att replikera med ett 2D-system. Detta beror på att sanna arrayer använder kombinationer av sändare och mottagare för att mätta marken med GPR-signalen i motsats till ett enda par som är fallet med standard 2D-system. Om man tittar på data från enskilda kanaler i vilken array som helst ser det helt enkelt ut som vilken typisk 2D GPR-profil som helst. (Figur 1)
Om man blev ombedd att välja den mest inflytelserika differentiatorn från bearbetning och visning av vanliga 2D-skanningar kontra 3D-data, är det signalmigrering. Det är svårt i tryckta medier att visualisera begreppet migration; det är dock inget annat än att beräkningsmässigt flytta den observerade/inspelade reflekterade GPR-signalen till dess rätta plats i 3D-radargrammet. Eftersom matrisen har många mottagare, registreras energin från en reflektor (dvs. ett verktyg) vid mer än en mottagare åt gången. Om de befinner sig på olika avstånd från reflektionspunkten kommer tiden att anlända att vara annorlunda och därför kommer energin att representeras i det enkla radargrammet ju längre bort desto "djupare". Tänk på ett hagelgevär som skjuter mot ett föremål under och bort från dig (försök inte det här hemma) och att ha ett horisontellt pappersmål som är tillräckligt stort på markytan för att fånga alla pellets som rikoscherat från föremålet nedanför. Om du antecknade tiden för varje pellet att genomtränga papperet, skulle de som rikoscherade i hög vinkel uppåt anlända först medan de med lägre vinkel och nedåt räckvidd kommer att träffa papperet längre bort från islagspunkten och mycket senare. Men faktum är att alla pellets som träffade papperet rikoscherade från samma punkt.
Om vi fångade dessa pellets i papperet och flyttade dem tillbaka (migrera) till den punkt de rikoscherade, kunde vi gruppera dessa om objektet. Nåväl, voila! Vi gör just detta med den reflekterade GPR-signalen och samlar alla dessa kring punktkällan i underytan.
Det är exakt så vi migrerar energin från de viktiga hyperbolerna du ser varje dag med dina 2D-system (i gynnsamma jordar och i fallet med ett verktyg, vinkelrätt mot GPR-traversen) till en punkt eftersom svansarna/benen är de utspridda pellets med spetsen den faktiska islagspunkten. Figurerna 2A och 2B visar hur utvalda mål migreras för att gruppera signalen från ursprungspunkten. En viktig komponent för att effektivt utföra denna operation är jordens hastighet. Skönheten med korrekt migrerad data som det bästa resultatet erhålls endast med den mest exakta hastigheten, vilket råkar ge det mest exakta djupet till verktygen och andra objekt som anges i datavolymen.
Kom ihåg att med en GPR-array är data en 3D-volym, så om vi migrerar/klusterar all signal tillbaka till där den kom ifrån i 3D-rymden över flera sträckor av arrayen nerför gatan en "bild" av det faktiska verktyget eller annan funktion realiseras (Figur 3). Naturligtvis är detta inte en bild i bemärkelsen ett fotografi, men man kan med hög grad av säkerhet anta att denna funktion är ett verktyg. Man behöver inte vara geofysiker för att göra en professionell bedömning av om bilden är ett verktyg. Graden av osäkerhet för att göra denna bedömning är ganska låg.
GPR Array Processing Software är nyckeln till värde
Det är tydligt att en GPR-array kan leverera konsekventa rimliga bilder av verktyg från beprövade bearbetningsrutiner i gynnsamma markförhållanden och av en geometri som kan detekteras med systemets frekvens. Även i marginell eller fattig jord skapar samma rutiner bilder av dikets egenskaper, även om den faktiska direkta upptäckten av verktyget kanske inte realiseras. Graden av osäkerhet om huruvida en nytta finns eller inte finns på den platsen minskar dock kraftigt.
Tills nyligen har den högsta graden av osäkerhet för användning av 3D-matriser handlat om hur och hur länge data bearbetas på grund av programvarans komplexitet. Att förstå hur markförhållandena påverkar GPR-matrisens prestanda är inte helt annorlunda än att lyckas med ditt 2D-system, så osäkerhetsnivån kan enkelt hanteras med testskanningar eller kunskap från att ha arbetat i området tidigare. Som nämnts tidigare är den verkliga osäkerheten hur insamlingen av dessa ytterligare data påverkar kostnaden och det totala värdet av den ytterligare informationen till projektet.
Erfarenhet av arrayer har visat att den högsta kostnadskomponenten i en 3D GPR-arrayundersökning inte är fältdatainsamlingen. Matriser idag kan mäta upp till angivna hastighetsgränser med RTK GPS-system och tillåta att miles av data samlas in på bråkdelar av en timme och behovet av trafikkontroll elimineras i de flesta fall, vilket ytterligare minskar kostnaderna. Tills nyligen kunde 3D GPR-arraybehandling lätt vara hälften av merkostnaden för att implementera själva 3D-arrayen på grund av dessa nya höghastighetssystem.
Denna snabba och effektiva datainsamling skapar en stor mängd data som när den bearbetas tillåter extraktion och beteckning av många underjordiska verktyg och verktygsfunktioner såsom valv, dikesledningar, nedgrävda ventiler och brunnar. Mängden ansträngning som lagts ned för att komma i mål fram tills nyligen översattes till ungefär 6-10 gånger fältdatainsamlingstiden. Den debiterbara räntan för en senior person med kunskap och skicklighet för att utföra dessa processer tenderar att ligga i den högre delen av företagets spektrum och därför ökar kostnaden avsevärt och det verkliga eller upplevda värdet för kunden kan vara svårt att översätta.
En faktor i den tid som gick åt för att bearbeta data kännetecknades av programvara skräddarsydd för geofysiker som är vana vid mjukvara som krävde en djup kunskap om signalbehandling. Dessa program ägnade ringa uppmärksamhet åt att förenkla arbetsflödet och automatisera där det är möjligt utan att kompromissa med kvaliteten. Detta följer exakt trenden inom 2D GPR från mycket dyra system med alltför komplexa användargränssnitt och besvärlig hårdvara som inte lämpar sig för effektiv datainsamling på gator och nätkorridorer som tidiga användare fick utstå för SUE-industrin. De senaste framstegen inom GPR-efterbehandlingsprogramvaran minskar bearbetningstiden med upp till 50 procent! Som med all teknik kommer detta att fortsätta att trenda nedåt men för närvarande är detta verkligen ett kvantsprång.
Mognad och förfining av 3D-behandlingsprogramvara för GPR-matriser minskar i grunden osäkerheten i värdet av 3D GPR-matriser genom att minska den totala kostnaden för den extra dimensionen. Detta kommer säkert att glädja SUE-proffsen och deras kunder.
Denna artikel publicerades ursprungligen i dp-PRO FALL 2020
