合成開口レーダシステムによる地下構造の可視化精度の画期的向上

使用合成孔径雷达系统革命性地提高了地下结构的可视化精度

基本信息

批准号：
21656231
负责人：
小池克明
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Kumamoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

従来,レーダの反射を利用して,地層の境界面の位置や形状を把握するのが地中レーダ探査の主な目的である。さらに地下探査精度を向上させるためには,このような幾何情報のみでなく,地下物質の物性に関した媒質定数(誘電率,導電率,透磁率など)を推定し,物質を同定できることが望まれる。しかしながら,地下の物性分布や地層境界の形状に関する不均質は特に大きく,従来の一つの偏波を用いた反射型の地中レーダでは地下の物性までは把握できない。そこで本研究では,地下構造の可視化精度の向上を目的とし,前年度に引き続いて,レーダの反射と透過の両方を計測でき,さらに合成開口レーダシステムのように偏波も考慮できるという機器の開発を行った。これを管渠側面に形成される地下水面の下の空洞を捕捉するという問題に適用した。本機器では送信アンテナと受信アンテナを分離し,地表から送信したレーダを地下で受信できる。これから透過型地中レーダによれば,反射型に比べてレーダの伝播距離が約半分になることに利点がある。これによりレーダの受信強度が増加し,探査可能な距離範囲が約2倍になり,地下構造の解明に貢献できる。開発機器の有用性を検証するために,大型水槽モデルを作製し,これに砂を満たすとともに塩ビ管とヒューム管の2種類の管渠を埋設し,その上部に空洞設けた。その後,注水することで,これらの管渠が地下水面以下,すなわち帯水層内に存在するという状態を模擬した。基礎実験の結果,減衰が大きい帯水層内でも送信信号を検出でき,空洞の存在が把握できることがわかった。また,測定を妨げる要因として考えられる鉄筋を含むヒューム管においても,その上部の空洞が検出できた。さらに,TE波とTM波の反射率の相違を利用すれば各層の誘電率が妥当に求められることも明らかになった。ゆえに,本開発機器は汎用的であり,透過型地中レーダの有用性が実証できた。

传统上，地下雷达探索的主要目的是使用雷达反射掌握地层边界表面的位置和形状。此外，为了提高地下勘探的准确性，希望不仅能够估算此类几何信息，还可以通过估计介质常数（介电常数，电导率，磁渗透性等）来识别材料。但是，地下物理特性分布的不均匀性和地层边界的形状特别大，并且使用极化的常规反射地下雷达无法掌握地下物理特性。因此，在这项研究中，为了提高地下结构的可视化精度，在上一年之后，我们开发了一种可以测量雷达反射和传播的设备，并考虑了偏振，例如合成孔径雷达系统。这应用于捕获涵洞侧面形成的水面下方的空腔的问题。该设备将传输天线和接收天线分开，从而使从地下传输的雷达在地下接收。从现在开始，地下雷达的传输类型的优势是，与反射类型相比，雷达传播距离约为一半。这增加了雷达接收强度，可搜索距离的范围约为高的两倍，这可以有助于阐明地下结构。为了验证开发设备的实用性，制造了大型水族馆模型，用沙子填充，并掩埋了两种类型的涵洞，PVC和通风管，并在其上方创建了一个空腔。之后，将水倒入水中，模拟这些涵洞在水面以下（即含水层内）的状态。基本实验表明，即使在衰减较大的水族馆内也可以检测到发射信号，并且可以抓住空腔的存在。此外，含有加固条的烟管上方的腔（被认为是阻碍测量的因素）也可以检测到其上方的腔。此外，已经揭示了TE和TM波之间反射率的差异可用于正确确定每一层的介电常数。因此，该开发的设备具有通用性，可以证明透明地下雷达的有用性。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

偏波を利用した地中レーダ探査に関する基礎的研究

地下偏振雷达探测基础研究

DOI：
发表时间：
2010
期刊：
(社)資源・素材学会九州支部平成22年春季例会講演要旨集
影响因子：
0
作者：
Qianqian YU;Takuya KASEYAMA;Keiko SASAKI;Tsuyoshi HIRAJIMA;槙原慧
通讯作者：
槙原慧

透過型地中レーダの開発と基礎的検証実験

穿透式地下雷达研制及基础验证实验

DOI：
发表时间：
2011
期刊：
日本地球惑星科学連合2011年大会講演要旨集
影响因子：
0
作者：
Yoshitaka Uejima;Atsushi Sakamoto;Keiko SASAKI;Tsuyoshi HIRAJIMA、Junichiro Ishibashi;槙原慧
通讯作者：
槙原慧

Three-dimensional Geological Structure Modeling for Groundwater System Elucidation in a Wide Area Using MT Method

MT法三维地质结构模型阐释大范围地下水系统

DOI：
发表时间：
2010
期刊：
Proceedings of 11th International Symposium on Mineral Exploration (ISME-XI)
影响因子：
0
作者：
Keiko SASAKI;Qianqian YU;Takuya KASAYAMA;Hisafumi Aasue
通讯作者：
Hisafumi Aasue

Analysis of Topographic Change at Mount Sakurajima, South Kyushu, Japan, using JERS-1 SAR Interferometry

使用 JERS-1 SAR 干涉仪分析日本南九州樱岛山的地形变化