بخشی از مقاله
چکیده
در محوطه پردیس دانشکده کشاورز شاهرود، برداشتها ﮊئوفیزیکی به روش رادار نفوذ به زمین - GPR - در طول خطوط پروفیل مختلف با هدف بررسی کارایی این روش در تشخیص کیفی بافت و رطوبت خاک زمین انجام شد. به طور کلی نتایج حاصل از این برداشتها انطباق خوب و قابل قبولی با نتایج آزمایشگاهی نمونهها خاک گرفته شده از عمقها مختلف و نسبتاﹰ کم در زیر سطح زمین داشت. عمق نسبتاﹰ بالا نفوذ امواج رادار در قسمت مرکز پروفیل شماره یک به مقدار رس و رطوبت کم در این قسمت نسبت داده شد که این نتیجه همخوانی خوبی با نتایج آزمایشگاهی داشت. همچنین عمق ناچیز نفوذ امواج رادار در ابتدا و انتها پروفیل شماره سه حاکی از رسانندگی بالا منطقه به علت موادرسی متراکم و با رطوبت بالا تفسیر شد که این مطلب نیز توسط نتایج آزمایشگاهی تایید شد.
مقدمه:
برا اینکه کشاورز در یک محل خاص به صورت مؤثر به کار گرفته شود، بایستی حجم وسیعی از اطلاعات مربوط به نزدیک سطح جمع آور شود. غالباﹰ این اطلاعات خارج از محدوده بررسیها سنتی خاک و نمونهگیر ها گسسته میباشد. روش رادار نفوذ به زمین - GPR - به عنوان یک روش غیر مخرب برا بررسی زیرسطحی چند است که در حال تکامل است و به نظر میرسد میتواند تا حد زیاد به کشاورز در شناسایی خاک و حفاظت از سیستمها کشت کمک کند. GPR یک روش مؤثر برا جمع- آور مداوم دادهها نزدیک سطح به صورت غیرمخرب است و به نظر در آینده نزدیک چشم اندازها روشنی از خاک مورد نیاز برا کشاورز را ارائه میکند.
در روش GPR امواج الکترومغناطیسی به درون زمین منتشر شده، بخشی از این امواج با تغییر خصوصیات الکترومغناطیسی انعکاس پیدا میکنند و در گیرنده ثبت میشوند. عامل اصلی انعکاس امواج، تغییر سرعت انتشار به علت اختلاف گذردهی نسبی، هدایت الکتریکی و نفوپذیر مغناطیسی ساختارها زیر سطحی باشد. در برداشتها GPR تغییر در خواص الکترومغناطیسی رسوبات است که باعث انعکاس انرﮊ الکترومغناطیسی میشود. تغییر در خواص الکترومغناطیسی عمدتا در نتیجه تغییرات در محتوا آب، که به نوبه خود توسط اندازه دانهها و تخلخل کنترل میشود، رخ میدهد. قابل توجه اینکه امواج رادار به علت ماهیت خاصشان در هنگام برخورد با سطح آب متوقف شده و در محیط انتشار نمییابند.
برداشت دادهها
عملیات برداشت در طول ۳ خط پروفیل مواز در محدودها به وسعت ۸۴ ۶ متر در محوطه پردیس کشاورز دانشگاه شاهرود واقع در منطقه بسطام برداشت شد - شکل ۱ - . این پروفیلها در زمینی که برا چند سال شخم نخورده بود انتخاب شدند. فاصلها در حدود ۲ متر بین این پروفیلها مواز در نظر گرفته شد. ۹ نمونه از عمقها متفاوت ۰۱، ۰۳ و ۰۵ سانتیمتر زیر سطح زمین در سه محل بر
رو پروفیلها برداشت شد. ۳ نمونه اول از محلی در ۱۲ متر مبدأ پروفیل اول و نمونهها بعد به ترتیب از ۵.۹ و ۵.۶۳ متر مبدأ پروفیل سوم گرفته شدند.
به طور کلی سه روش برا تعیین سرعت سیر موج GPR در ساختارها زیرسطحی که به منظور تولید مقاطع عمقی GPR از مقاطع زمانی آن لازم است، وجود دارد:
١ - با استفاده از تحلیل سرعت موج GPR، که از تغییر فاصله بین فرستنده و گیرنده استفاده میشود.
٢ - تخمین سرعت موج GPR با شناسایی جنس لایهها
٣ - استفاده از شکل هذلولیها پراش که در مقاطع GPR دیده میشوند .
در این مطالعه سرعت سیر امواج رادار را با توجه به جنس لایهها با تقریب خوبی، ٧٥.٠ متربرنانوثانیه در نظر گرفته شد. دادهها GPR توسط دستگاه Noggin Plus ساخت شرکت کانادایی Sensors& software برداشت شدند. دستگاه مذکور از آنتن پوششی ۰۵۲ مگاهرتز برا ارسال پالسها الکترومغناطیسی استفاده میکند. دادهها GPR توسط نرم افزار Win_Ekko_Pro پردازش شده و خروجی آنها توسط نرمافزار Transform به نمایش درآمده است .
پردازش و تفسیر دادهها
هدف از پردازش دادهها از بین بردن نویزها موجود در دادهها و همچنین افزایش قدرت تفکیک اهداف زیر سطحی برا به دست آوردن اطلاعات دقیق از این اهداف میباشد. پردازشها زیر بر رو دادهها در این تحقیق اعمال شد.
١- پردازش :DEWOWکه در این پردازش سیگنالها با فرکانس خیلی کم که ناشی از جریانات القایی ایجاد شده در زمین هستند با استفاده از فیلترها بالاگذر از رویدادهها حذف میشوند.
٢- پردازش بهره گسترش نمایی :SEC هدف از این بهره جبران افت انرﮊ ناشی از گسترش موج در محیط و اتلاف نمایی انرﮊ از رسانایی است. همانطور که پالسها رادار نمایی تضعیف میشوند بهره SEC نیز نمایی است. این بهره با استفاده از اطلاعات مربوط به اتلاف سیگنال ناشی ازپخش هندسی و اتلاف نمایی امواج GPR در محیط برداشت، سعی در بازساز شکل سیگنال و پاسخ ها بازتابی دارد.
٣- پردازش فیلتر بالا گذر : - Highpass - با اعمال این فیلتر سیگنال ها پایینتر از فرکانس معینی حذف میشوند. با توجه به رسانایی بسیار بالا محیط به دلیل وجود درصد بالا رس، میرایی امواج رادار تشدید شده و این امر عمق نفوذ را به شکل قابل ملاحظها کاهش داد. لذا اطلاعات قابل توجهی از اعماق بیش از ۰۵ سانتیمتر با این برداشتها حاصل نشد. برا رفع این مشکل بر رویدادهها بهره گسترش نمایی اعمال شد..پس از مراحل پردازش فوق برا هر پروفیل مقطعی بدست آمد که نمایش واضح- تر از زیر سطح ارائه داد. همان طور که از رو شکل ۲ ملاحظه میشود، رسانایی بالا محیط زیر سطحی، سبب کاهش شدید عمق نفوذ امواج رادار شده است.
