Georradar para dron: Precisión en la detección subterránea
Utiliza georradar para drones y obtén datos subterráneos precisos en tus proyectos. Ideal para arqueología, construcción y más.
La tecnología GPR multifrecuencia asegura una alta precisión, ofreciendo una solución eficiente para grandes áreas.
Los georradares (GPR) integrados con drones ofrecen una solución GPR aérea avanzada para mapeo subterráneo.
Los georradares (GPR) integrados con drones ofrecen una solución GPR aérea avanzada para mapeo subterráneo en diversas aplicaciones, como estudios geofísicos y geofísica arqueológica. Estos sistemas permiten la detección de servicios subterráneos y la exploración subterránea ambiental, siendo ideales para proyectos de infraestructura y análisis del subsuelo. Gracias a la integración de drones con GPR, se optimiza la recopilación de datos en terrenos difíciles. La tecnología GPR multifrecuencia asegura una alta precisión, ofreciendo una solución eficiente para grandes áreas y estudios complejos.
El Radar de Penetración Terrestre (GPR, por sus siglas en inglés) utiliza pulsos de radar para detectar e imaginar objetos y características subterráneas.
Un transmisor de GPR emite energía electromagnética en el suelo.
Cuando la energía encuentra un objeto enterrado o un límite entre materiales con diferentes permitividades dieléctricas (una propiedad que define la velocidad de las ondas electromagnéticas), puede reflejarse hacia la antena receptora del GPR. La electrónica del GPR puede entonces registrar las variaciones en la señal de retorno.
Los datos del GPR provienen del sensor en forma digital y no están destinados a la interpretación directa por humanos, a diferencia de las fotos de las cámaras. Requieren software especializado para su procesamiento e interpretación.
Estos métodos de representación de datos de GPR son los más populares, pero existen muchas opciones adicionales, incluyendo la exportación a formatos que pueden ser importados en sistemas CAD y GIS.
Perfil GPR que atraviesa un gasoducto con interpretación. Los datos se recogieron con el sistema GPR Zond Aero 500, se procesaron y se interpretaron con el software Prism2 de Radar Systems.
Los resultados de los estudios GPR pueden presentarse de diferentes formas. El formato más común y «natural» para los datos GPR es un «perfil» – un corte vertical de datos a lo largo de la línea de estudio.
Corte horizontal del subsuelo para visualizar la trayectoria de los servicios públicos. Los datos se recogieron con el sistema GPR Zond Aero 500 y se procesaron en Geolitix
Otra forma popular son los cortes horizontales, ya que permiten comprender mejor dónde se encuentran los objetos detectados bajo la superficie y sobre la forma de los objetos.
Representación en 3D de las mismas utilidades que en la imagen con cortes horizontales. Captura de pantalla de Geolitix
Muchos clientes prefieren ver reconstrucciones en 3D del mundo subterráneo, y eso también es posible. Requerirá más pasos de procesamiento y preparación, pero como este método ofrece la máxima comprensión en situaciones complejas, cada vez es más popular, gracias a los modernos programas de procesamiento de GPR que simplifican radicalmente esa tarea.
Cuadrícula de espesor del hielo. Los datos se recogieron con el sistema GPR Zond Aero 1000 y se procesaron en Geolitix.
Un método más popular consiste en generar cuadrículas de espesor, por ejemplo, para responder a preguntas como «Qué espesor tiene la capa de arena que cubre el lecho rocoso» o «Qué espesor tiene el hielo».
Existen varios métodos estándar para realizar prospecciones con GPR, cada uno con sus propias ventajas e inconvenientes. Ningún método es universalmente aplicable; el enfoque apropiado o más adecuado debe elegirse en función del objetivo del estudio y de las condiciones ambientales. A continuación se presenta una revisión de los métodos más populares.
Sistemas de radar Los sistemas GPR de Zond Aero están diseñados para ser totalmente versátiles y admitir el método de prospección más óptimo para un trabajo o proyecto concreto. Esto significa que invirtiendo una vez en el sistema GPR, los clientes pueden utilizar el mismo GPR de la forma más eficiente.
Método más tradicional y común para exploraciones GPR, especialmente en carreteras pavimentadas o cualquier superficie dura.
+ Método sencillo y bien conocido + Adecuado para espacios reducidos en calles de ciudades y entornos similares + Permite interpretar los datos «en tiempo real» para marcar las anomalías detectadas en la superficie
– No es adecuado para superficies blandas o pegajosas donde el uso de carros con ruedas es complicado – Productividad limitada, la velocidad de prospección es <1m/s
Un método más tradicional. Puede utilizarse en situaciones en las que la capacidad de carga de la superficie del suelo no es adecuada para un carro con ruedas. La aplicabilidad del método está restringida por la accesibilidad de la zona de prospección a pie.
+ Método sencillo y conocido + Adecuado para especies confinadas donde no funcionan otros métodos, por ejemplo en un bosque + Permite interpretar los datos «en tiempo real» para marcar las anomalías detectadas en la superficie
– No es adecuado para superficies demasiado blandas o pegajosas en las que el operario no puede caminar sin hacer un esfuerzo excesivo – La calidad de los datos depende de la posibilidad de caminar con una orientación estable de la antena del GPR. – Productividad limitada, la velocidad de prospección es <1m/s – Puede suponer un reto físico, ya que el operador debe cargar con todo el equipo.
Zond Aero 500 NG y Zond Aero 1000 NG vienen en la caja con una batería integrada y un router WiFi de serie. El GPR puede conectarse a una batería y a un router WiFi, lo que permite realizar levantamientos arrastrando la caja detrás del operador. Este método es adecuado para superficies más o menos planas en las que no es posible utilizar carros con ruedas (sobre nieve, arena, suelos blandos) pero que siguen siendo accesibles a pie.
+ Método sencillo + Permite interpretar los datos «en tiempo real» para marcar las anomalías detectadas en la superficie
– No es adecuado para superficies demasiado blandas o pegajosas en las que el operario no puede caminar sin realizar esfuerzos excesivos – Adecuado sólo para superficies más o menos planas – Productividad muy limitada, la velocidad de prospección es <0,5 m/s – Puede suponer un reto físico
El GPR montado en dron pone en práctica el lema «más seguro, más barato, más rápido».
+ La única forma de realizar el trabajo sin entrar en la zona de prospección + Adecuado para zonas con riesgos para la seguridad o la salud del operador (glaciares con grietas, suelos contaminados, etc.) + Productividad extremadamente alta en grandes áreas sin obstáculos donde la productividad de los levantamientos terrestres no sería económicamente razonable (por ejemplo, escaneo de enormes campos para granjas de paneles solares para determinar la profundidad del lecho rocoso y la presencia de rocas). + Adecuado para terrenos accidentados en los que las prospecciones terrestres pueden resultar imposibles (suelos cubiertos de hielo y nieve, terrenos rocosos e irregulares, a través de ríos y en zonas propensas a avalanchas). + Seguimiento automático muy preciso de líneas de prospección preprogramadas
Modelos de georradar SPH
Sabemos que te enfrentas a retos complejos y a la necesidad de conocer lo que se oculta bajo la superficie. Por eso, hemos creado esta sección para mostrarte cómo el georradar transforma tus operaciones, ofreciéndote una visión clara de lo que se encuentra bajo tus pies.
El georradar te permite obtener una visión clara de lo que se oculta bajo la superficie, sin necesidad de excavaciones destructivas, reduciendo costes, tiempo y riesgos. Con esta tecnología, podrás planificar tus proyectos con mayor precisión y confianza. Deja de excavar a ciegas.
El georradar te permite detectar objetos pequeños y estructuras profundas, revelando detalles que otros métodos no pueden ver, ofreciéndote una visión completa y detallada de lo que se esconde bajo la tierra. No te conformes con lo superficial.
El georradar te ofrece datos precisos y fiables, con una presentación clara y fácil de interpretar, lo que te permite tomar decisiones informadas y con total confianza. Con el georradar, la incertidumbre será cosa del pasado. Deja de arriesgar tus proyectos con datos imprecisos.
El georradar te permite explorar cualquier tipo de terreno, incluyendo zonas remotas y de difícil acceso, sin necesidad de excavaciones o equipos pesados. Con este equipo, ningún terreno será inaccesible. Llega donde nadie ha llegado antes.
El georradar se integra fácilmente con un software de procesamiento de datos avanzado que simplifica la generación de mapas subterráneos e informes detallados, permitiéndote obtener resultados de manera rápida y eficiente. Con esta tecnología, el análisis de datos será más rápido que nunca. Simplifica el análisis de datos con el software intuitivo de georradar.
El georradar te ofrece una solución rentable a largo plazo al mejorar la eficiencia, la productividad y la calidad de tus proyectos. Al reducir el tiempo de exploración, evitar errores costosos y reducir la necesidad de excavaciones innecesarias, el georradar te permite aumentar tu rentabilidad y mejorar el retorno de tu inversión. Deja de gastar a ciegas y empieza a invertir de forma inteligente.
Penetración más profunda posible: hasta unas pocas docenas de metros en suelos de muy baja conductividad (arena seca o rocas), o cientos de metros en hielo, lo que hace que este sistema sea una herramienta excelente para la glaciología y el escaneo profundo.
El Zond Aero LF en drones como el DJI M350/M300 RTK puede usarse con antenas en el rango de frecuencia de 75…400 MHz, lo que permite seleccionar la frecuencia adecuada para una aplicación particular. Cambiar la antena toma un par de minutos.
Un sistema bastante universal con una antena blindada, capaz de penetrar lo suficientemente profundo para muchas aplicaciones de geofísica de ingeniería y detectar objetos relativamente pequeños o servicios públicos delgados.
La mejor resolución posible y la capacidad de detectar objetivos pequeños, pero la penetración bajo la superficie en condiciones normales será inferior a 0.5 m.
La tabla proporciona un resumen de lo que podemos esperar de los sistemas GPR disponibles para uso en drones y sus aplicaciones recomendadas. Aquí, hemos listado los sistemas GPR fabricados por Radar Systems Inc., Letonia, ya que esta línea de GPR cubre todas las posibles aplicaciones para radares de penetración terrestre montados en drones. Cualquier otro sistema GPR con una frecuencia central similar tendrá más o menos los mismos parámetros prácticos en cuanto a penetración y resolución.
Tenga en cuenta que la penetración y la resolución en ciertos lugares dependen de la composición del suelo, la humedad, la temperatura, etc. En la tabla a continuación, utilizamos los parámetros de un “suelo promedio” típico: una sustancia con una permitividad dieléctrica relativa de 9, baja conductividad y bajo contenido de agua.
A pedido, los sistemas GPR Zond Aero LF pueden venir con antenas para frecuencias centrales personalizadas.
Especificaciones
Estos son los consejos para utilizar eficazmente el sistema GPR. No se trata de una lista exhaustiva, y siempre estamos dispuestos a discutir su solución específica en detalle.
Dado que, en el caso del uso aéreo (cuando la antena GPR no está en contacto con la superficie), una parte significativa de la energía del impulso GPR puede reflejarse en la superficie, se espera que la penetración desde un dron sea la mitad de la lograda con una encuesta terrestre en la superficie. La altitud recomendada (o la distancia entre la antena y la superficie) en el caso de una encuesta aérea debe ser menor que la longitud de la onda electromagnética en el aire correspondiente a la frecuencia central de la antena.
La penetración en buenas condiciones, como arena muy seca en el desierto después de la temporada seca, puede ser hasta 2 veces mejor. En condiciones ideales (nieve y hielo), la penetración puede ser de 3 a 4 veces mejor. Condiciones como la arena seca o la nieve/hielo también son muy buenas para el uso aéreo. Si se mantiene la altitud recomendada, no vemos ninguna degradación significativa de la máxima penetración en hielo o nieve en comparación con el uso terrestre.
El tamaño mínimo de un objeto detectable es el diámetro de la superficie plana superior de un objeto subterráneo orientado horizontalmente. A veces (dependiendo de la dirección de viaje del GPR), es imposible detectar una hoja de metal incluso si tiene el doble del tamaño mínimo requerido si, por ejemplo, está posicionada en un ángulo de 45 grados.
“Size mínimo” o “diámetro mínimo” significa que es extremadamente poco probable detectar objetos más pequeños. Pero no se garantiza que será posible detectar objetos más grandes; eso dependerá de docenas de otros factores.
El diámetro del reflector plano detectable se estima utilizando una “regla general” como el 10% de la distancia entre la antena y el objeto (elevación de la antena + profundidad) O la mitad de la longitud de onda en el material anfitrión, el que sea mayor.
El diámetro mínimo de tubos plásticos vacíos detectables se estima como la longitud de onda de la frecuencia central del GPR en el aire dividida por 2.
El diámetro mínimo de objetos conductores detectables (tuberías metálicas, tuberías de plástico llenas de agua) se estima en un 40% de la longitud de onda de la frecuencia central del GPR en un material anfitrión (fuente: Ground‐Penetrating Radar for Geoarchaeology, Lawrence B. Conyers).
NUNCA planifiques encuestas utilizando estimaciones cercanas a los límites de penetración, tamaño de objetos detectables, etc. Siempre utiliza valores más conservadores.
Un error típico de los nuevos usuarios de GPR es pedir un sistema de GPR con máxima penetración y tratar de detectar objetos subterráneos más pequeños con él. Recuerda: una buena máxima penetración significa una mala resolución/capacidad para detectar objetos pequeños.
Al pedir un nuevo sistema de GPR para una aplicación particular, considera qué penetración es necesaria, es decir, no la excedas demasiado. Los clientes potenciales a menudo piden un sistema para búsqueda de servicios con una penetración máxima de hasta 20 m. Sin embargo, la profundidad habitual de tuberías/cables es de 1-2 m. Es mucho mejor pedir un sistema de 500 MHz, que permitirá la detección de objetos más pequeños/finos.
Una capa de arcilla, incluso con una pequeña cantidad de agua, arruinará la imagen adquirida. Si hay arcilla o suelo arcilloso en el área de la encuesta, esta debe planificarse después de una temporada seca o un largo período de tiempo seco.
Las ondas electromagnéticas no penetran a través del agua salada. Por lo tanto, el GPR no se puede utilizar para batimetría en mar/agua salada.
La calculadora de GPR se puede utilizar para estimar la detectabilidad de objetivos a una profundidad y altitud de vuelo (elevación de la antena) particulares. Ingresa información sobre la Elevación de la Antena, el tipo de sistema GPR, la Profundidad Estimada del Objetivo y el tipo de Material/Suelo para obtener los resultados.
El sistema de ecosonda para UAV consta de múltiples componentes. Para su comodidad, todos los componentes, software y servicios necesarios se combinan en paquetes de ecosondas.
Drones compatibles: DJI M300/M350/M600, Inspired Flight IF1200A, Harris Aerial H6, y Wispr Ranger Pro y UAV similares.
GPR integrado con montajes para el dron
Actúa como registrador de datos del magnetómetro e implementa el modo True Terrain Following
Altímetro láser o radar para volar automáticamente en modo de seguimiento del terreno
Software para una recogida de datos precisa
Programas para el tratamiento inicial (limpieza y filtrado de datos) y la generación de resultados.
FAQ
En teoría sí, en la práctica no. El principal problema es la altísima tasa de falsos positivos en el entorno real. Consulte nuestro informe sobre el campo de pruebas UXO/minas terrestres. La única aplicación viable del GPR aquí es utilizarlo como un sensor auxiliar para recoger más información (profundidad, tamaño) sobre los objetivos detectados utilizando sensores que utilizan diferentes principios físicos (magnetómetros, detectores de metales).
Físicamente, el GPR mide el tiempo (en nanosegundos – ns) en que se recibió una señal reflejada, utilizando como punto cero el momento en que se envió la señal. Ese periodo de tiempo se denomina tiempo bidireccional (TWT). El software de procesamiento de datos GPR puede recalcular el tiempo en profundidad si usted informa al software qué tipo de suelo/medio había en su área de estudio.
Tan baja como sea posible, por favor tenga en cuenta la zona muerta de los sistemas de una sola antena como Zond Aero LF.
Algunos sistemas GPR (por ejemplo, Zond Aero LF) utilizan una sola antena para transmitir y recibir señales. Durante el ciclo de transmisión y algún tiempo después, el GPR no puede recibir señales reflejadas. La zona muerta de las antenas de baja frecuencia puede ser bastante amplia, hasta unos metros bajo la superficie. La calculadora de GPR en línea de SPH Engineering puede utilizarse para estimar la zona muerta bajo la superficie para un tipo determinado de GPR y elevación de la antena.
No. En teoría, es posible utilizar sistemas GPR con transmisores muy potentes y antenas de haz estrecho. Aún así, no existen y, de todos modos, no serán adecuados para UAV pequeños y medianos debido al gran tamaño de las antenas direccionales para la baja frecuencia del GPR. Además, la potencia de los transmisores GPR es muy limitada en casi todos los países.
Las hipérbolas en el perfil del GPR corresponden a objetos pequeños o lineales atravesados por líneas de sondeo. Las antenas GPR tienen un haz bastante ancho y empiezan a «percibir» las reflexiones del objeto antes de que la antena GPR pase por encima del objeto y algún tiempo después. Las reflexiones registradas formarán hipérbolas si la antena se mueve de forma más o menos constante. La cúspide de la hipérbola estará en el punto en que la antena del GPR esté justo encima del objeto.
No. El GPR en vehículos aéreos no tripulados no es adecuado para espacios reducidos. En todas las situaciones mencionadas, es mejor utilizar el GPR con un carro de la forma tradicional. Suministramos carros GPR terrestres para los sistemas GPR Zond Aero 500 y Zond Aero 1000.
Nieve y hielo. En términos de propagación de ondas EM, el hielo y la nieve son casi iguales que el aire. Eso hace que los estudios de nieve y hielo sean una aplicación muy popular del GPR (tanto montado en drones como terrestre). La arena seca y los suelos arenosos también son muy favorables para el GPR.
Cualquier medio y suelo con alta conductividad, como arcilla o suelo arcilloso, campos de cultivo con muchos fertilizantes, agua de mar o agua contaminada.
En la mayoría de los casos, no se puede utilizar el GPR montado en dron después de llover o cuando la capa superior del suelo está saturada de agua y si hay vegetación alta o árboles en la zona de prospección.
En muchos países, existe un límite para la elevación de la antena GPR sobre el suelo, normalmente 1 m. Si la elevación de la antena cuando se utiliza en un UAV está dentro de este límite, no hay problema. Pero desde otro punto de vista – en la mayoría de los casos, excepto nieve/hielo/suelos muy secos, el GPR montado en drones es inútil cuando la antena está elevada más de 1m. Por lo tanto, tenemos normas estrictas, pero no limitan el uso práctico del GPR montado en drones.
Para ello se puede utilizar la calculadora en línea de GPR de SPH Engineering. Seleccione el modelo de GPR, la elevación de la antena, la profundidad estimada del objetivo y el tipo de suelo/medio. La calculadora GPR estimará y mostrará mucha información útil. Tenga en cuenta que todos estos números son para condiciones favorables y no están garantizados para ninguna condición en particular.
En la mayoría de las situaciones, el procesamiento de datos es sencillo y directo y sólo requiere unas pocas operaciones: 1. Cargar los datos RAW del sensor en el software de procesamiento ¿Es complejo el procesamiento de datos GPR? Explicación: paso 1. Cargar los datos RAW del sensor en el software de procesamiento 2. Eliminar la señal de fondo (ruidos constantes) que oculta los reflejos de los objetos o características de interés ¿Es complejo procesar datos GPR? Explicación: paso 2. Eliminar la señal de fondo (ruidos constantes) que oculta las reflexiones de los objetos o características de interés 3. 3. Aumentar la ganancia (amplificación) de la señal para hacer más visibles los reflejos del subsuelo y descubrir anomalías débiles. ¿Es complejo procesar los datos del GPR? Explicación: paso 3. Aumentar la ganancia (amplificación) de la señal para hacer más visibles los reflejos del subsuelo y descubrir las anomalías débiles. Si no ves tus objetivos de interés después de estos sencillos pasos, lo más probable es que lo que estás buscando no esté ahí, o la calidad de los datos es mala, o las condiciones del subsuelo no permiten que la energía electromagnética penetre lo suficientemente profundo y vuelva a la antena receptora del GPR. Los pasos de procesamiento más complejos pueden aumentar el contraste de las anomalías y permitir extraer información adicional sobre los objetivos, pero no pueden ayudar a encontrar algo en los datos «chatarra».
