埋設物調査(探査原理)のページ。

地中レーダ法の原理や処理機構、反射画像の解析について。

探査原理 −地中レーダの仕組み−
物理現象には地温、放射能、電気質、音波、パルス波をはじめとする電磁波があげられます。物理探査とは人工的な物理現象を構造物や地表などの表面へ作用させ、測定することで内部の状態を非破壊で調べるものです。代表的なものに地中レーダを用いた探査方式が有ります。



地中レーダ調査イメージ
■探査原理
地中に向けて連続的に投射された電磁波は、空気中と地中などその通過する物質により速度差を生み、埋設管や地下空洞等、電気的性質の異なる物体に到達するとその境界において反射する性質を帯びます。

その反射波を受信処理し、映像信号化する事でモニターに地中の断面画像を表示します。


(図:地中レーダ法探査イメージ)








レ−ダ処理機構

■処理機構
地中レーダは、電磁波(パルス)の送受信とその信号処理部、地中の断面画像を表示する画像表現部と大きく2ユニットで構成されます。パルス方式のレーダは主に船舶で用いられてきた方式であり、帯域VHFの高周波電波を照射するものです。

電磁波を送出・受信するためのアンテナは、地下方向に向けられており、極めて狭い範囲で送受信されます。


空気中を伝播する一般のレーダとの技術的な違いについて地中レーダの場合、地下構造は大気の様に物理的単一性では無く電磁波減衰が大きい為、複雑な反射状況を処理する技術が反映されています。

(図:構成イメージ)



画像遷移
■レーダ画像
地下構造の各境界において反射した電磁波は、地上のアンテナで受信された後、演算処理されます。

送出された電磁波が帰着するまでの所要時間(t)は、物標までの深度(d)に比例します。反射信号の強度を解析し、所要時間単位に整理する事により、物標までの距離(d)が求められます。

水平軸はGLを基準に走査距離、垂直軸はGLからの深度を現します。この2軸に対してパルス波の物標からの反射波形が表現されます。極浅深度・地表面における強反射を抑制し、深深度の埋設管・空洞などからの反射を表現します。

電磁波の性質として進行方向に対し広がりや乱反射も有り、密接物標を連続的に表現する場合もあります。電磁波による垂直水平分解能については、パルス波の減衰が関与します。減衰の要因としては土壌における電気特性、密度、含水、塩分、迷走電流等のノイズなどがあげられます。





■反射表現例


      埋設管(A)     排水 マンホール(B)     埋設物(C)


(A)埋設管の横断画像
地中レーダ画像において埋設管は特有の弧の形状で表現される。
画像からの表現を解析すると、地層の乱れも少ない事から点圧状態も安定していると推察される。

(B)排水マンホールの横断画像
マンホールの波損などによる周囲の空洞化現象などの異常反射は認められない。マンホールの鉄蓋によってリンギングの現象が見られる。

(C)埋設ボックスの横断画像
埋設物や空洞は不規則な乱れ等の様々な画像表現がなされる。
更に縦断走査を行いながら深度・範囲の調査を重ねる。 


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ダウジング…4000年以上も昔から行われている、地下水脈などを探し当てる技術です。伝説によれば、空海がダウジングで井戸を探し当てたそうです。L字型の2本の棒をにぎり歩き、探している物の場所にくるとその棒が開き反応します。そのダウングをドイツ語では「ルーテン」と言います。 古来の技術を現代の技術に換え、私たち「ルーテン」は目に見えない物を探し出します。


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