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.‏