تعیین پارامترهای هندسی اهداف استوانه ای پنهان در تصاویر GPR با استفاده از الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات (PSO)
نویسندگان
1 عضو هیئت علمی گروه مهندسی معدن دانشگاه صنعتی اراک
2 دانشجوی دکترای مهندسی معدن دانشگاه صنعتی سهند تبریز
doi
چکیده
روش ژئوفیزیکی رادار نفوذی به زمین (GPR) با ارسال امواج الکترومغناطیسی در محدوده فرکانسی یک مگاهرتز تا بیش از یک گیگاهرتز به درون زمین و دریافت امواج بازتابی اهداف مدفون، قادر به آشکارسازی و شناسایی اهداف به ویژه استوانههای مدفون در اعماق کم، بدون ایجاد شکستگی و تخریب در محیط میباشد. در پژوهش حاضر از این روش برای شناسایی پارامترهای هندسی عمق دفن و شعاع اهداف استوانهای مدفون، از طریق روابط ریاضی موجود بین این پارامترها و پارامترهای هذلولی پاسخ GPR، به کمک الگوریتم بهینهسازی تجمع ذرات (PSO) استفاده شده است. برای این منظور ابتدا مدلسازی پیشرو دادههای GPR با استفاده از روش تفاضل محدود دوبعدی حوزه زمان (FDTD) به کمک نرمافزار GPRMAX برای تعداد زیادی از مدلهای مصنوعی متناظر با اهداف متداول در کاربردهای ژئوتکنیکی و شناسایی ساختارها و تاسیسات زیرسطحی استوانهای انجام شد. در این پژوهش همچنین برداشت-های میدانی متعددی در محوطه دانشگاه صنعتی اصفهان بر روی اهداف استوانهای شکل مدفون از پیش شناخته شده، انجام شد و پاسخ GPR آنها بعد از اعمال توالیهای پردازشی مختلف، مورد بررسی قرار گرفت. بهمنظور استخراج پارامترهای هندسی اهداف استوانهای مدفون در مدلهای مصنوعی و برداشتهای واقعی، از الگوریتم PSO در محیط نرمافزار MATLAB استفاده شد. عملکرد الگوریتم برای تعداد 7 مدل مصنوعی تولید شده شامل اهداف استوانهای با جنسها، شعاعها و عمق دفنهای مختلف و نیز نگاشتهای راداری واقعی GPR پروفیلهای برداشت شده در محوطه دانشگاه صنعتی اصفهان، مورد آزمایش و ارزیابی قرار گرفت که برای مدلهای مصنوعی نتایج مطلوب و در مورد تصاویر واقعی، نتایج قابل قبولی حاصل نمود.