非金属埋設管探査へのボアホールレーダ計測の応用

钻孔雷达测量在非金属埋地管道勘探中的应用

• 批准号: 12750379
• 负责人: 三輪 空司
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: The University of Electro-Communications
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750379/
• 关键词: ボアホールレーダ; クロスホール計測; MUSIC法; 埋設管探査; 超解像; 位置推定; アレイ信号処理; 地中レーダ; 地下探査; 導体円筒上スロットアンテナ; ボウタイアンテナ; トモグラフィ; 水平偏波

1.クロスホールデータを用いた反射体検出アルゴリズムの開発従来、クロスホールデータを用いた反射体検出にはトモグラフィ法、マイグレーション法が用いられてきたがその分解能は十分ではなかった。そこで、超解像スペクトル推定法の一つであるMUSIC法の適用可能性を検討した。本研究では、異なる送信位置から得られる受信アレイ信号において、複数の孤立反射体からの反射波が、互いにインコヒーレントとみなせることを示し、従来適用困難であったアレイ近傍からのコヒーレント波の超高分解能位置推定法の有力な手法を開発することができた。また、数値シミュレーションにより従来法に比べ高分解能な推定結果が得られることを示した。MUSIC法ではS/N比が分解能に大きく依存するため定量的な比較は困難であるが、4波長離れた直径0.4波長の二つの非金属埋設管についてS/N比23dB程度では、垂直方向で5倍程度、水平方向では従来法では識別できないが、本手法によりその位置まで正しく推定可能であることがわかった。前年度の研究により、5mの坑井間隔において23dB程度のS/N比は実験的に取得可能となっており、原理的に水平に2m離れた直径20cm程度の非金属埋設管の位置を推定可能であるといえる。これにより、ほぼ所望の性能を有するアルゴリズムの開発は達成できたものと考えている。2.実験データへの適用東京ガス(株)において非金属埋設管探査のための基礎実験を行った。しかし、本フィールドは埋立地にあり、地下水の影響も強く、非常に不均質な媒質であったため、本アルゴリズムの実験的検証は困難であった。しかし、このことは、本手法を確立する上で重要な知見となった。今後、強い不均質中でも適用可能なアルゴリズムも開発するとともに、比較的均質な媒質にフィールドを作成し、実験的検証を行うことが必要不可欠であると考えられる。

1. Reflector detection in the middle of the use of the mirror, the mirror detection in the middle of the use of the mirror. The possibility of applying the MUSIC method is discussed. In this study, we developed a powerful method for estimating the position of ultra-high resolution energy from multiple isolated reflectors, which is difficult to apply. The results of the calculation are shown below. The MUSIC method has a large S/N ratio and a large decomposition energy. Quantitative comparison is difficult. 4 wavelength separation is 0.4 wavelength. The S/N ratio of two non-metallic buried pipes is 23dB. 5 times in vertical direction. Horizontal direction. Identification method. The position of this method is estimated. In the previous year's research, the S/N ratio of the pit spacing of 5m was estimated to be 23dB, and the position of the non-metallic buried pipe was estimated to be 2m away from the horizontal level of the pit diameter of 20cm. This is the first time that the company has been able to achieve the desired performance. 2. Application of non-metallic buried pipe inspection in Tokyo (stock) It is difficult to verify the impact of groundwater on the environment and the environment. This method is important to know. In the future, the application of heterogeneous media may not be possible, and the comparison of homogeneous media may not be possible.

项目成果

三輪空司, 荒井郁男: "送受信アレイを用いたMUSIC法による埋設管の位置推定について"電子情報通信学会技術報告書. SANE2001-110. 65-72 (2001)

Koraji Miwa、Ikuo Arai：“使用发射器/接收器阵列的 MUSIC 方法估计埋地管道的位置”SANE2001-110 (2001)。

T.Miwa, Ikuo Arai (発表予定): "Application of MUSIC algorithm for imaging point reflectors near transmitting and receiving array"Proceedings of 9th International Conference on Ground Penetrating Radar. 6 (2002)

T.Miwa、Ikuo Arai（待提交）：“MUSIC 算法在发射和接收阵列附近成像点反射器的应用”第九届探地雷达国际会议论文集 6 (2002)。

三輪空司, 荒井郁男: "クロスホール計測による反射体の2次元位置推定へのMUSIC法の適用"電子情報通信学会技術報告書. SANE2001-62. 79-86 (2001)

Sorashi Miwa、Ikuo Arai：“MUSIC 方法在跨孔测量反射器二维位置估计中的应用”SANE2001-62 (2001)。

Takashi Miwa: "Reduction of surface coupling in FM-CW radar for deep archaeological objects "Proceeding of International Conference on GPR in Archaeology. Feb. 18-19 (2001)

Takashi Miwa：“减少深层考古物体的 FM-CW 雷达表面耦合”考古学探地雷达国际会议论文集。