METODA GEORADAROWA

METODA GEORADAROWA

Metoda pomiaru georadarowego jest jedną z najbardziej zaawansowanych a za razem najskuteczniejszych metod pomiarowych, jakie udało się do tej pory stworzyć na świecie. Dlatego też nie dziwi fakt, że każda szanująca się instytucja lub firma działająca w branży archeologii, geologii, inżynierii, budownictwa wyposażona jest właśnie w takie urządzenie jak georadar. Mówiąc ogólnie o zasadzie działania georadaru, urządzenia które nazywane jest także potocznie, jako GPR to opiera się ona na metodzie pomiaru elektromagnetycznego, lecz dzięki swym unikalnym cechom bardzo często stosuje się dla niej odrębną nazwę potoczną, która brzmi metoda pomiaru mikrofalowego. Istotą metody działania wszystkich urządzeń, GPR jest emisja i odbiór impulsów elektromagnetycznych, dlatego też każde urządzenie georadarowe musi być wyposażone w dwie anteny, typu nadawczego i odbiorczego. Antena nadawcza ma za zadanie emitowanie w głąb ziemi impulsów, które rozchodząc się w gruncie ulegają odbiciu, załamaniu i tłumieniu. Natomiast zadaniem anteny odbiorczej jest rejestracja w formie cyfrowej zniekształconego przez zalegające w ziemi obiekty i przedmioty impulsów powrotnych do dalszej obróbki i przetworzenia ich w urządzeniu centralnym georadaru lub dodatkowym komputerze.

.

Anteny urządzeń GPR jakby to najkrócej ująć, są najważniejszą częścią całego systemu GPR, to właśnie dzięki nim mamy możliwość „zajrzenia” w głąb ziemi. Oczywiście każdy system GPR ma do dyspozycji kilka anten pomiarowych, których spektrum częstotliwości rozciąga się od 10 MHz do 3 GHz, co daje możliwość pomiaru od zaledwie 0,1 milimetra aż do 60 metrów a w przypadku zastosowania specjalnych anten typu borehole głębokość ta może wynieść nawet od kilkuset metrów do nawet 2-3 kilometrów.

.

Niestety anteny systemów radarowych GPR o niskich częstotliwościach pomiarowych takich jak 10-100 MHz mają ogromny zasięg penetracji w gruncie, lecz rozdzielczość otrzymanego obrazu pomiarowego jest tak niska, że obiekty i anomalie o dużych wymiarach są jedynie wykrywalne przez tego typu anteny, dlatego też anteny o tak niskim spektrum działania najlepiej sprawdzają się w geologii i geotechnice.

.

Natomiast zestawy anten o wysokich częstotliwościach działania od 1 do 3 GHz to super narzędzia do pomiarów różnych struktur, właściwie wszędzie tam gdzie wymagana jest „chirurgiczna precyzja”. Przedmioty wielkości zaledwie dziesiętnych jednego milimetra z łatwością są wykrywane przez anteny tego typu. Niestety pomimo bardzo wysokiej rozdzielczości obrazu otrzymywanego z pomiarów, możliwość detekcji anomalii i obiektów jest bardzo ograniczona i wynosi nie więcej niż 0, 8 metra w głąb mierzonej powierzchni. Najskuteczniejsze zastosowanie tego typu anten ma miejsce w budownictwie przy pomiarach struktur betonowych i wszelkich nawierzchni drogowych.

.

Anteny pracujące na średnich częstotliwościach pomiarowych, czyli od 250 do 900 MHz nazywane są potocznie antenami pośrednimi i ze względu na uniwersalność ich zastosowania i możliwość uzyskania pomiarów w bardzo dobrej rozdzielczości stają się najbardziej użytecznym narzędziem z całego systemu anten GPR. Możliwości wykrycia wszelkich anomalii gruntowych oraz małych i średnich przedmiotów na głębokościach do 8 metrów daje tym antenom nieograniczone zastosowanie w takich dziedzinach jak archeologia czy też płytka geologia.

.

O to przykładowa charakterystyka możliwości pomiarowych anten systemu GPR.

Oczywiście dane techniczne anten podane powyżej są danymi przybliżonymi, ponieważ każdy producent sprzętu GPR sam dobiera częstotliwość pracy dla swoich anten pomiarowych. A właśnie dzięki tym niewielkim z pozoru różnicom w częstotliwości pracy anten GPR może zaistnieć dość duża różnica w parametrach technicznych a dokładniej mówiąc w możliwościach pomiaru głębokości oraz wielkości w detekcji różnych anomalii i przedmiotów pod ziemią. Ogromną zaletą metody georadarowej w kontekście detekcji obiektów metalowych, jest możliwość dokładnego określenia parametrów geometrycznych wykrytych obiektów mam tu ma myśli głębokość zalegania, przybliżony rozmiar a w niektórych przypadkach także kształt obiektu, ponadto metoda elektromagnetyczna pozwala na uzyskanie rzeczywistych i bardzo dokładnych danych technicznych o anomaliach takich jak: pustki, wody gruntowe, warstwowanie gruntów oraz skał, budowa strukturalna powierzchni betonowych i drogowych, obiektów archeologicznych i wiele, wiele innych obiektów i anomalii, których nie sposób tu wymienić.

.

Natomiast najważniejszą zaletą urządzeń GPR jest to, że wszystkie pomiary wykonywane są metodą bez inwazyjną bez konieczności użycia metod destrukcyjnych, dlatego też nie dziwi fakt, że metoda ta ma tak ogromne grono zwolenników, w szczególności w dziedzinie ochrony środowiska i archeologii. Ponadto istotnym czynnikiem ekonomicznym w przypadku zastosowania urządzeń GPR jest czas potrzebny do otrzymania i szczegółowego opracowania wyników pomiarowych, szczególnie w przypadkach gdzie precyzyjne pomiary są niezbędne. Z praktyki jest już wiadomo, że pomiary metodą georadarową są dużo szybsze niż w przypadku stosowania innych metod pomiarowych takich jak: metoda elektrooporowa czy też sejsmiczna, poza tym nowa generacja urządzeń GPR umożliwia dokonywanie wstępnych interpretacji wyników pomiarowych bezpośrednio w trakcie prowadzonych pomiarów lub zaraz po ich zakończeniu.

.

Przetwarzanie i obróbka zarejestrowanych danych pomiarowych z urządzeń GPR odbywało się jeszcze nie tak dawno przez doświadczonych geofizyków z wykorzystaniem specjalistycznego trudnego do zrozumienia oprogramowania. Obecnie pomiary i interpretacja wyników pomiarowych może odbywać się nawet przez osoby, które nie mają większego doświadczenia z geofizyką, wystarczy kilku godzinne szkolenie i trochę praktyki w terenie, aby opanować i zrozumieć uzyskiwane dane pomiarowe takie jak: warstwowanie skał i gruntu, budowa strukturalna powierzchni betonowych, lokalizowanie obiektów przemysłowych, pustych przestrzeni, znalezisk archeologicznych w tym także wszelkich przedmiotów metalowych i nie metalowych.

.

Niestety każda z metod geofizycznych posiada mniejsze czy też większe wady oraz ograniczenia przy próbach detekcji przedmiotów i anomalii gruntowych, także i w tym przypadku metoda pomiarów sposobem mikrofalowym sprawia dosyć duże utrudnienia w niektórych przypadkach. Jedną z niedogodności w urządzeniach GPR jest zdolność do wykrywania nie tylko obiektów metalowych, lecz także przedmiotów zbudowanych z innego rodzaju materiału takiego jak: plastik, szkło, porcelana czy też drewno. Coś, co według logiki wydawałoby się ogromną zaletą systemów GPR w praktyce okazuje się ich najgorszym utrapieniem. Wykrycie obiektów czy też innych anomalii w gruncie nie jednokrotnie doprowadzają użytkownika urządzenia GPR do niejednoznaczności na etapie interpretacji otrzymanych wyników pomiarowych, dla przykładu: odróżnienie obiektów metalowych od fragmentów gruzu czy też większych kamieni w praktyce okazuje się bardzo trudne, ponadto urządzenia GPR niezbyt stabilnie pracują w gruncie, który dobrze przewodzi prąd elektryczny np. ił czy też glina, w takich przypadkach zasięg działania anten pomiarowych, nawet tych pośrednich może nie przekroczyć głębokości 0,5 metra. Kolejną niedogodnością metody GPR jest koszt jej stosowania, ponieważ urządzenia georadarowe należą do najdroższego sprzętu geofizycznego, stosowanego w badaniach struktur gruntu.

.

I jeszcze na sam koniec, gdyby przyszło nam opisać czy też omówić metodę działania urządzeń georadarowych w zaledwie kilku słowach to reguła, którą umieściliśmy poniżej jest najbardziej trafna.

.

Możliwości pomiaru głębokości urządzeniami GPR zawsze zależą od częstotliwości sygnału emitowanego w głąb ziemi przez anteny GPR. Im częstotliwość ta jest wyższa, tym zasięg pomiarowy jest mniejszy, ale za to polepsza się rozdzielczość wyników pomiarowych. Im rozdzielczość pomiarowa jest lepsza tym dokładniejsze i bardziej szczegółowe są wyniki z pomiarów.

.