Wykrywanie oraz mapowanie obiektów podziemnych wymaga szczególnej dbałości o detale, dokładność wyników oraz wykorzystywanie wysokiej klasy urządzeń. Naturalnym wyborem jest tu georadar. Kluczową kwestią jest jednak właściwa adaptacja i kalibracja sprzętu. Czym skutkuje zignorowanie tego procesu w przypadku np. analizowania struktury podłoża? 

Zakładając, że celem jest wykrycie i wykonanie mapy elementów znajdujących się pod ziemią – np. rur czy okablowania – odpowiednie działanie georadaru jest wręcz kluczowe dla efektywności prac. Niewłaściwie generowane wyniki skutkują bowiem błędnym planem prac. Stąd tak istotna staje się kalibracja oraz ogólna adaptacja sprzętu. 

Patrząc na nią od strony praktycznej, podstawowym krokiem powinien być wybór anteny i parametrów. Zakładając, że do dyspozycji jest np. georadar Leica DS2000 należy wybrać odpowiednią antenę o częstotliwości 250 MHz lub 700 MHz, w zależności od wymaganego zakresu penetracji. Ważne jest także właściwe dopasowanie głębokości penetracji i rozdzielczości do specyfiki badanego terenu.

Odrębną kwestią jest analiza warunków zewnętrznych – to np. ocena terenu i dostosowanie do właściwości gruntowych, takich jak wilgotność i typ gleby. W oparciu o takie dane można przejść do modyfikacji parametrów takich jak filtracja i wzmocnienie sygnału.

Działanie georadarów, czyli diabeł tkwi w szczegółach

Technika georadarowa, znana również jako GPR – skrót pochodzi od angielskiego Ground Penetrating Radar – kwalifikuje się do kategorii metod elektromagnetycznych. Charakteryzuje się prędkością, efektywnością oraz brakiem inwazyjności w stosunku do badanego środowiska. Warunkiem takiej jakości jest jednak – co oczywiście – bezbłędne funkcjonowanie urządzenia odpowiedzialnego za analizę. 

Wynika to z zasady działania tej technologii. Ściśle powiązana jest ona z generowaniem fali elektromagnetycznej przez antenę nadawczą. Fala ta, po odbiciu lub załamaniu na granicy dwóch różniących się od siebie ośrodków o odmiennych stałych dielektrycznych (na przykład granicy warstw geologicznych lub ukrytych struktur podziemnych), jest odbierana i rejestrowana przez antenę odbiorczą. Wynikający obraz falowy dostarcza szczegółowego odzwierciedlenia struktury wnętrza ośrodka. Istotne jest, że im wyższy kontrast między obiektem badanym a jego otoczeniem, tym większa amplituda odbitej fali.

Najbardziej rozpowszechnioną techniką przeprowadzania pomiarów metodą georadarową jest profilowanie. W niej obie anteny, nadawcza i odbiorcza, są przesuwane wzdłuż z góry wyznaczonej trasy profilu pomiarowego. Badania tego typu mogą być realizowane również w trybie 3D, gdzie profile pomiarowe są rozmieszczone w równoległej siatce. Dzięki takiemu podejściu możliwe jest uzyskanie trójwymiarowego obrazu badanego obszaru, co zwiększa precyzję i zrozumienie struktury geologicznej lub ukrytych obiektów podziemnych.

Kalibracja georadaru – ustawienie krok po kroku

Efekt pomiarów i analiz ściśle zależy od tego, jak przeprowadzona zostaje kalibracja urządzenia. Ważne jest, by ściśle trzymać się tu założeń i procedur opracowanych przez producenta – w tym przypadku Leica. Kluczową kwestią jest wyznaczenie momentu, w którym sygnał opuszcza antenę – oczywiście poprzez precyzyjne ustawienie parametrów. Odrębną kwestią jest kalibracja amplitudy – regulacja tak, by generowane odbicia były zgodne z rzeczywistą skalą.

Zakładając, że dany operator używa modelu Leica DS2000 i chce zbadać strukturę podłoża w celu lokalizacji ukrytych rur i kabli, musi najpierw ocenić warunki, wybrać właściwą antenę, a następnie dokonać kalibracji czasu oraz amplitudy.

Czym skutkuje nieprawidłowe skalibrowanie narzędzi do pomiarów podziemnych? 

Najczęściej spotykanym problemem jest prozaiczna – ale niestety błędna – kalibracja czasu 0. Bezpośrednio prowadzi ona do niepoprawnego określenia punktu, w którym sygnał opuszcza antenę, co z kolei skutkuje błędnym określeniem głębokości.

Widać to na przykładzie: przyjmijmy, że błąd w kalibracji czasu 0 wynosi 1 ns. Dla materiału o prędkości propagacji sygnału 0,1 m/ns, oznacza to błąd 0,1 m w pomiarze głębokości.

Poziom błędów rośnie wraz z niewłaściwą kalibracją amplitudy. Jej efektem staje się seria zniekształceń w zakresie odbić, co – bez wątpliwości – doprowadzi do błędnego zinterpretowania obiektów podłoża. Efektem jest przeszacowanie lub niedoszacowanie wielkości i charakterystyki obiektów podziemnych.

Warto zwrócić też uwagę na istotę przeanalizowania warunków zewnętrznych – ten aspekt często bywa pomijany, czy też wręcz ignorowany. Tymczasem niewłaściwe dostosowanie georadaru do lokalnych warunków gruntowych może prowadzić do zarówno zafałszowanego obrazu odbić i zakłóceń.

Dość łatwo można to zobrazować na przykładzie sytuacji, w której georadar jest ogólnie dostosowany do warunków gruntu suchego – np. na takim pracował wcześniej. Tymczasem zostaje przeniesiony w inne warunki, gdzie podłoże charakteryzuje się dużą wilgotnością. Może być to czynnik, który wpłynie na interpretację danych – badany materiał będzie traktowany nierównomiernie, jako struktura innego typu w różnych lokalizacjach. Może nieść to równie poważne konsekwencje dla prac budowlanych i inżynieryjnych jak np. kalibracja z błędem. 

Poprawne ustawienie georadaru ma kolosalne znaczenie

Trudno mieć wątpliwości: błędne skalibrowanie i adaptacja georadaru skutkują niedokładnością pomiarów – ogólną jakością, która będzie miała niewiele wspólnego z precyzją kluczową przecież dla wszystkich działań pomiarowych. W ten sposób pojawić się mogą błędy w ocenie głębokości, interpretacji materiałów, a także do fałszywych odbić i zakłóceń. 

Alternatywą dla georadaru są urządzenia takie jak wykrywacz instalacji podziemnej.