Oficjalny partner SPH Engineering
Polski dystrybutor oprogramowania UgCS

W większości przypadków badania z wykorzystaniem georadaru (GPR) są trudne i mogą być niebezpieczne dla wykonawcy z powodu wymagających warunków topograficznych czy pogodowych.

Problem ten rozwiązują bezzałogowe statki powietrzne UAV.  Są stosunkowo lekkie (w porównaniu z załogowym samolotem czy śmigłowcem), łatwe do transportowania samochodem, zdolne do samodzielnego latania na niskich wysokościach i z dużą precyzją. Takie możliwości zapewniają dostarczanie dokładnych wyników badań. Dzięki temu, sam proces pomiaru jest zdecydowanie prostszy i bezpieczniejszy dla personelu oraz efektywniejszy czasowo i finansowo dla inwestora. UAV i georadar to doskonały duet do wykonywania nietypowych misji lub zadań typu “mission impossible“, wykonuje zadania zgodnie z planem. Dokumentuje też miejsca trudno dostępne, jak np. podziemne jaskinie. Nie wymaga oczyszczania terenu np. z zarośli, drzew – skanuje teren w środowisku zastanym, dzięki czemu (być może) byłby także pomocny w lokalizacji legendarnego “Złotego Pociągu”, podczas poszukiwań którego wycięte zostały setki drzew i zniszczony został lokalny ekosystem. Jego wykorzystanie wniosłoby również wiele cennych informacji dla terenowych badaczy wojennych artefaktów.

UgCS i Georadar (GPR)

Rysunek 1 . Oprogramowanie kontroli naziemnej UgCS wyświetlające status GPR

System GPR zamontowany na platformie UAV umożliwia skanowanie powierzchni ziemi, lodu, skał, wody i budynków. Skan możliwy jest także poprzez konstrukcje zarówno w bezpiecznym jak i niebezpiecznym środowisku, bez uszczerbku na bezpieczeństwie personelu, zapewniając dodatkowo bardziej wydajne pomiary i czas. Wysyłając dron w miejsce misji, nie ryzykujemy wystąpieniem tzw. czynnika ludzkiego, od którego chwilowej kondycji może zależeć powodzenie lub porażka zadania. Dokładne i rzetelne opracowanie misji gwarantuje otrzymanie pożądanego materiału badawczego i doskonały materiał analityczny. Pozwala on na opracowanie kolejnych kroków zgodnie z uzyskanymi rezultatami analitycznymi i kontynuowanie zadania inwestorskiego lub badawczego.

Jako modelowe rozwiązanie firma  SPH Engineering opracowała lekki rejestrator danych na pokładzie UAV i wsparcie dla GPR w oprogramowaniu sterującym dla UAV – UgCS. Rejestracja danych zaczyna się automatycznie po starcie i kończy się po wylądowaniu.

Wykonano setki lotów testowych z zintegrowanym systemem UAV + GPR, by upewnić się czy system jest zoptymalizowany do użycia poza testowym środowiskiem.

UgCS + Georadar (GPR)

Rysunek 2 . Zintegrowany system GPR-UAV (DJI M600Pro)

Testowa specyfikacja techniczna

Obecnie SPH Engineering zapewnia dwie konfiguracje dla zintegrowanego systemu GPR-UAV. Oba używają UAV M600 Pro  i Radetram Cobra Plug-in GPR, ale antena jest inna w każdej konfiguracji:

  • Antena SUBECHO-70 (SE-70)
  • Antena SUBECHO-150 (SE-150)
Tabela podsumowująca główne cechy zintegrowanego systemu GPR-UAV

Anteny różnią się zakresem częstotliwości i częstotliwością środkową.

  • SE-70 ma częstotliwość środkową 80 MHz i może przeniknąć w głąb ziemi  – do 80 metrów w dobrych warunkach (lód lub suchy piasek).
  • SE-150 ma częstotliwość środkową równą 124 MHz, a penetrację do 40 metrów w dobrych warunkach, przy znacznie lepszej rozdzielczości.

Obecny zintegrowany system UAV-GPR może być stosowany w obszarach gdzie wymagana jest głęboka penetracja, ale jednocześnie nie jest wymagana dobra rozdzielczość.

Przykładem zastosowań mogą być:

  • Batymetria świeżej wody
  • Badania geologiczne do profilowania warstwowego gleby
  • Mapowanie infrastruktury podziemnej
UAV i georadar (GPR) w misji batymetrycznej 

Zintegrowany system GPR-UAV umożliwia pomiar głębokości wody lub profilowanie dna słodkowodnych rzek, jezior, stawów o głębokości do 15 metrów. UAV i georadar mogą służyć również w zadaniach badania podwodnych krain w poszukiwaniu zatopionych czołgów lub innych obiektów z czasu wojny. Mogą być także wykorzystane przez zespoły policji do poszukiwania zaginionych (zatopionych) pojazdów.

Korzyści – możliwość wykonywania pracy nawet wtedy, gdy woda jest zamarznięta lub powierzchnia wody jest częściowo pokryta lodem. W porównaniu do batymetrii z użyciem łodzi (wyposażonej w echosondy), GPR-UAV zapewnia lepszą dokładność w w kolejnych liniach badań dzięki wbudowanemu GPS i automatyzacji lotu. Ponadto, w większości przypadków dron sprawia, że o wiele łatwiej jest dostarczyć niezbędny sprzęt do pożądanego obszaru.

Wyniki pokazane na rysunku 3 zostały zebrane za pomocą UAV latającego na wysokości 20 metrów nad poziomem lustra wody, aby profilować zamrożone jezioro o głębokości 8 metrów.

GPR-UAV + UgCS

Rysunek 3. Profilowanie wyników zamarzniętego jeziora.
Wizualizacja 3D profilu jezior została stworzona za pomocą oprogramowania GPR-Slice ( http://www.gpr-survey.com ).

UAV i georadar (GPR) a badania geologiczne

Profilowanie warstwy gleby jest standardowym zadaniem, które należy wykonać przed poważnym zagospodarowaniem terenu lub pracami budowlanymi. Standardową techniką jest wiercenie kilkudziesięciu otworów lub przeprowadzanie badań za pomocą GPR na wózkach.
Zintegrowany system GPR-UAV zapewnia wyższą wydajność pracy i zapewnia bezpieczniejsze warunki pracy dla personelu w trudnym terenie.
GPR pozwala na znalezienie potencjalnie niebezpiecznych podziemnych strumieni lub jezior. Informacja ta jest ważna m.in. dla inwestorów budowanych dróg, autostrad, hal produkcyjnych i magazynowych, gdzie ruchoma podziemna warstwa może powodować negatywny wpływ na bezpieczeństwo i higienę pracy. Z czasem, może stanowić również bezpośrednie zagrożenie zdrowia lub życia, np. gdy warstwa drogi ulegnie obsunięciu lub naruszona zostanie ściana nośna hali wielkoprzemysłowej. UAV i georadar w geologicznej misji badawczej to narzędzie dostarczające pożądane informacje szybko i dokładnie.
Dane zebrane przez zintegrowany system GPR-UAV lecący na wysokości 5 metrów nad asfaltowym parkingiem samochodowym pokazano na rysunku 4. Warstwy gleby są wyraźnie widoczne.

UgCS + GPR - Warstwy ziemi pod parkingiem mierzone do głębokości 36m

Rysunek 4. Warstwy ziemi pod parkingiem mierzone do głębokości 36m.

Mapowanie infrastruktury podziemnej

Odwzorowanie infrastruktury podziemnej jest ważnym zadaniem przed rozpoczęciem jakichkolwiek prac budowlanych na wcześniej rozwiniętych terenach lub w przypadku braku faktycznej dokumentacji i map podziemnych stref. Pomaga także w zagospodarowaniu przestrzennym obszaru, planowaniu naziemnych jak i podziemnych linii komunikacyjnych, organizacji “zielonych stref” miejskich, itp. Pomocny może być również w badaniach archeologicznych, poszukiwaniach historycznych siedlisk, osad, sakralnych nasypów, jak np. w Leśnie na Kaszubach. 

Należy pamiętać,  że obecny system zintegrowany GPR-UAV nie umożliwia mapowania małych lub cienkich obiektów, takich jak kable lub cienkie rury. Jest w stanie wykryć obiekty o przybliżonej wielkości 5 – 10% głębokości, takie jak betonowe kanały ściekowe, tunele, bunkry itp.

Aby uzyskać więcej szczegółowych informacji zapoznaj się z artykułem  “Nowe podejście do korzystania z georadaru (GPR) zintegrowanego z dronem (UAV)”

Zawsze też możesz się skonsultować z nami. [email protected]