طراحی الگوریتم کاربردی جهت استخراج پارامترهای هندسی اهداف استوانهای مدفون در روش رادار نفوذی به زمین (GPR)
نویسندگان
1 دانشکده مهندسی معدن، پردیس دانشکدههای فنی، دانشگاه تهران
2 دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی اراک
doi
10.29252/anm.2019.8418.1290چکیده
در پژوهش حاضر از روش ژئوفیزیکی رادار نفوذی به زمین (GPR) برای شناسایی پارامترهای هندسی اهداف استوانه ای مدفون و سرعت سیر امواج الکترومغناطیسی در محیط، استفاده شده است. برای این منظور ابتدا مدلسازی پیشرو داده های GPR با استفاده از روش تفاضل محدود دوبعدی حوزه زمان (FDTD) به کمک نرمافزارهای GPRMAX، ReflexW و Radexplorer برای چندین مدل مصنوعی متناظر با اهداف متداول در کاربردهای ژئوتکنیکی و تاسیسات زیرسطحی انجام شد. سپس به منظور استخراج پارامترهای فیزیکی و هندسی اهداف استوانه ای مدل های مصنوعی، یک الگوریتم کاربردی در محیط نرمافزار MATLAB پیاده سازی شد که رفتار پاسخ GPR را در حوزه مکانی، مورد بررسی قرار میدهد. عملکرد این الگوریتم برای چندین مدل مصنوعی ازجمله استوانه افقی فلزی توخالی، استوانه افقی توخالی از جنس پلاستیک پی وی سی و مدل شامل جفت استوانه افقی توخالی از جنس پلاستیک پی وی سی مورد ارزیابی قرار گرفت که در تمام موارد دقت بسیار بالایی را در برآورد پارامترهای مدل نشان داد. الگوریتم مذکور برای استفاده در مورد تصاویر واقعی GPR که آمیخته با مقدار زیادی از انواع نوفه میباشند، بهبود داده شد. در این الگوریتم ابتدا با به کارگیری الگوریتم آشکارکننده متوالی اشیاء (Cascade Object Detector) ناحیه مطلوب تعریف گردیده به گونه ای که نواحی تهی، حذف شده و الگوریتم بر روی ناحیه محدود مطلوب، اجرا می شود. ازجمله قابلیت های الگوریتم پیشنهادی که براساس تعریف تصاویر مثبت و منفی آموزش می بیند، آن است که میتواند بدون نیاز به اعمال مراحل پیشپردازشی، مراحل پردازشی پیشرفته را بر روی تصاویر واقعی GPR سرشار از نوفه، اعمال نماید. عملکرد الگوریتم پیشنهادی برای نگاشت راداری واقعی GPR یکی از پروفیلهای برداشت شده در میدان امام حسین (ع) روبروی شهرداری شهر اصفهان، مورد ارزیابی قرار گرفت که در این مورد نیز نتیجه مطلوبی از برآورد پارامترهای هندسی و فیزیکی هدف زیرسطحی حاصل شد.