Arazi Araştırmalarında Manyetik ve Diğer Geofizik Yöntemleri Kullanımı Teknikleri

Arazi Araştırmalarında Manyetik ve Diğer Geofizik Yöntemleri Kullanımı Teknikleri

Manyetik ve diğer jeofizik yöntemleri modern arazi araştırmalarında vazgeçilmez araçlar haline geldi, manyetikizm, elektrik direnci, sismik hız ve dielektrik izinden farklı olarak, araştırmacıları, sivil mühendisler ve çevre bilim insanları, gömülü özellikleri tespit etmek için vazgeçilmez araçlar haline geldi, jeolojik yapılar ve zemin koşulları hızla ve maliyet-tavüphesiz bir şekilde değerlendirmek.Bu makale, manyetik alanlara yönelik fiziksel özelliklerde kullanılan en yaygın olarak kullanılan jeofiziksel yöntemlere, dinamik yaklaşımlara ve ayrımlara, araştırmalarına ve dielektrik izinlere, araştırmalarına ve uygulamalarına yönelik olarak kullanılan temel bilgiler sağlar.

Geophysical Land Surveys'e Giriş

Geophysical anketleri, altyüz materyallerin fiziksel özelliklerini ölçmeye bağlıdır. Dünya'nın altyüzlülüğü nadiren homojendir; doğal jeolojik tabakalar, insan yapımı yapılar, boşluklar ve eserler içerir. Bu özellikler, çevrelerine kıyasla farklı manyetik, elektrik veya akustik özellikler olduğunda, geofizik aletleri onları tespit edebilir.

Manyetik Araştırma Teknikleri

Manyetik anketler Dünya'nın manyetik alanında manyetik minerallerin veya insan yapımı demir cisimlerin varlığından kaynaklanan uzaysal varyasyonları ölçmektedir ve yerel perturbasyonlar (anomalies) genellikle üç temel aşama içerir: veri toplama, işleme ve nispeten ucuz, onları arkeolojik bir tahminde ilk seçim yapmak, çevresel site değerlendirmeleri ve keşfedilmemiş veya keşfedilmemiş (baplarO) tespit.

Data Acquisition Using Magnetometres

Bir magnetometre manyetik alan yoğunluk okumalarını toplamak için birincil araçtır. Anketler paralel traverses boyunca yapılır, ya da küçük, sığ hedeflerle ayaklanır veya araç yüklü bir platform kullanarak. Global Navigation Uydu Sistemi (GNSS) alıcıları her ölçüm noktasının konumunu kaydeder. Araştırma ızgara yoğunluğu karar verir: daha yakın bir çizgi çizer (örneğin, 0,5 m) daha sonra sabit bir yerden alınan verileri tespit etmek için kullanılır.

Fluxgate Magnetometreler

Fluxgate Magnetometreler manyetik alanın vektör bileşenlerini ölçerler. İki dikey uzaylı sensörler, bölgesel alan varyasyonları iptal eder ve yakın çevre anomalileri ile ilgili iki veya üç veya üç veya dörtlü fluxgate sensörü kullanır.Toplantılı sistemler, toplam alan yoğunluğu veya yüksek çözünürlükte bulunur.

Proton Precession Magnetometreler

Proton precession magnetometreler, bir sensör sıvısındaki hidrojen protonlarının prekession frekansı analiz ederek mutlak toplam manyetik alanı ölçürler.Onlar jeolojik harita ve UXO algılama için uygun hale getirirler. Ancak, okuma başına birkaç saniye gerekir, hızlarını fluxgate aletlerine kıyasla sınırlandırırlar.

Optik olarak pompalanmış Magnetometreler

Optik olarak pompalanan magnetometreler (OPM) en yüksek hassasiyet ve örnekleme oranı sunar. Hafif metal buharları (örneğin, cesium veya potasyum) bir dakika alanı değişiklikleri tespit etmek için çok yoğun veri kapsama sağlar. OPMs genellikle havayla yapılan anketlerde kullanılır, ancak zemin bazlı modeller yüksek arkeolojik araştırmalar için mevcuttur.

Data Processing and improvement

Raw manyetik veriler, enstrümandan gürültü içerir, kültürel müdahale (güç hatları, çitler, binalar), ve diurnal varyasyonlar. Standart işleme adımları şunları içerir:

• [FONT:0)Diurnal düzeltme[[Dönetici: 1)) - Sürekli değişiklikleri kaldırmak için temel istasyon varyasyonları.
• [FONT:0)Destriping[[DÜT:1) – Küçük sensör yüksek farklılıkları veya yol hataları nedeniyle yollanan sistematik çizgi-to-line dengelemeler.
• [FONT:0)Mikro seviye[[Döneticiler)[Döneticiler)))[Döneticiler)))))) - Yüksek frekanslı gürültüyü kaldırmak için düşük seviyeli bir filtre uygulayın.
• [FONT:0) kutupa (RTP)) geri dönüşüm - veriyi dönüştürmek, böylece anomalilerin doğrudan kaynakları üzerinde görünmesi, ortadaki yorumları yüksek çözünürlüklere basitleştirmek.

Süreçli veriler genellikle renkli-konturulan haritalar veya gölgeli rahatlama görüntüleri olarak gösterilir. Analitik sinyal, dikey tür ve devam eden filtreler belirli özellikleri vurgular. Örneğin, dikey türkçe keskin yanıtlar sığ vücutlardan, yukarı yukarı doğru devam eden devam eden gürültüyü daha derin yapılar ortaya çıkarmak için.

Manyetik Anomalileri

Çeviri, alt yüzey malzemelerinin manyetik özelliklerini anlamak gerektirir. Çoğu jeolojik malzeme düşük manyetik susceptability vardır; anormallikler genellikle demir kaynaklı mineraller (magnetite, hematite) veya demirli metaller gibi yüzeysel olarak, şarj edilen yapılar, kablolar, sert anomaliler ve tuğlalar, farklı kasvetli anomaliler ile karakterize eder. Doğal jeolojik anomaliler genellikle elongated veya düzensiz desenler olarak görünür.

Diğer Temel Geofizik Yöntemleri

Manyetik anketler demir ve güçlü manyetik hedefleri tespit ederken, birçok altyüz özellik olmayandır. Diğer geofizik teknikleri boşlukları doldurur ve elektrik iletkenliği, dielektrik özellikleri ve elastik modülli modüller hakkında tamamlayıcı veriler ekler.

Ground-Penetating Radar (GPR)

GPR yüksek frekanslı elektromanyetik pulslar (tipik olarak 100 MHz ila 2 GHz) zemine gönderir ve dielektrik izinliliğinin değiştiği arayüzlerden gelen yansımaları kaydeder.Döneticisel değişiklikler için mükemmeldir (kırık, ıslak boşluklar, arkeolojik yapılar, ve stratigrafik tabakalar. GPR verileri radarlar (2D profiller) veya yüzeysel boşluklar ile birlikte manyetik alanlar (küresel olmayan yüzeylerde) manyetik alanlar tarafından kapatılırken, manyetik boşluklar ve yüzeysel olmayan yüzeylerde sabitlenebilir.

Elektrik Direnç Tomografi (ERT)

ERT, altyüzlülüğün belirgin direnişini, düşük frekanslı elektrik akımını iki elektrot arasındaki potansiyel farkı ölçerek ölçmektedir.Bir çizgi veya ağ boyunca bir dizi ölçüm (bir 2D veya 3D direnç modeli üretmek için tasarlanmıştır. ERT, kireçmişolojide değişiklikler için son derece hassastır, nem içeriği ve zemin lenslerin varlığıyla ilgili olarak yüzeysel ölçümler için yaygın olarak kullanılır.) ve arkeolojide yüzeysel ölçümler (ve yüzeysel olmayan yüzeylerde) ve yüzeysel olmayan yöntemlere karşı yüzeysel yöntemler.

Seismic Methods

Seismic anketler yapay olarak üretilen şok dalgaları kullanır (bir sledgehammer, ağırlık damlası veya küçük patlayıcı) ve altyüz tabaka ve boşlukları ve geometrileri belirlemek için seyahat zamanlarını ölçmek.

• [FONT:0]Seismic refraction[[Dönetici: 1) - Yatak yüzeyi ve yetkin tabakalara derinlik haritalamak için kullanılır.Bu, kritik retrasyonel dalgalara dayanır ve hız derinlikte artış gösterirken etkilidir.
• [FONT:0]Seismic yansıma[[[Dönetici:0)[[Dönetici:0))[[Döneticisel yansımalar[[Dönetici:0)) - Yüksek çözünürlüklü tabakalı yapıların görüntüleri, tıbbi ultrasona benzer.

Seismic yöntemleri geoteknik mühendisliğinde (bilite analizi, temel tasarım) ve Hidrogeoloji (aquifer karakterizasyonu) manyetik anomaliler jeolojik değişiklikler gösterebilirler, ancak sismik veriler tabaka derinliği ve sürekliliği doğrulayabilir.

Gravity Surveys

Mikrogravity anketleri, Dünya'nın çekimsel etkileri nedeniyle küçük varyasyonları ölçtü (mevcut saat 0.1 mGal), yüzeysel etkilerin yanı sıra, yüzeysel ya da mezarlar gibi arkeolojik özellikleri, örneğin manyetik ve direnç verileri gerektiren hassas aletlerdir.

Elektromanyetik (EM) İndüksiyon

Frekans domain EM aletleri (örneğin, EM31, EM38), zeminde ikincil bir manyetik alana yol açar ve manyetik metalleri manyetikten hesaplamak için daha az hassastır. Bu araçlar toprak tasarrufu, içerik nem ve iletkenlik yapıları hakkında daha geniş bilgiler sağlar.

Land Surveys'de en iyi uygulamalar

Jeofizik anketlerinin değerini arttırmak dikkatli bir planlama, yürütme ve yorumlama gerektirir. Aşağıdaki en iyi uygulamalar önerilir:

Araştırma Tasarım ve Grid Layoutoutout

Araştırma hedeflerinin açık bir tanımıyla başlayın: hedef türü, beklenen derinlik ve gerekli karar. Manyetik anketler için, bilinen manyetik müdahale ile alanlara 0,5 m × 0.5 m alan kullanımı tipiktir; × 2 m, gürültüyü en aza indirmek için uygun özelliklerin tahmini grevini seçebilir.

Instrument Calibration ve Quality Control

Kalibrate Magnetometreler her yıl üretici özelliklerine göre ve bilinen bir test noktasından uzaklaşmak ve duyarlık sağlamak için günlük kontrol ölçümlerini gerçekleştirir. ERT için, elektrot temas direnci test edin ve zeminle iyi elektrik darbesini sağlayın (örneğin, su veya vücut koşullarıyla ilgili bir hız kalibrasyon testi yapın).

Multi-Method Entegrasyon

Tek bir jeofizik yöntemi, tüm alt yüzey özelliklerini tespit edemez. GPR veya ERT ile manyetik rezonans oranları dramatik şekilde geliştirir ve yanlış pozitifleri azaltır. Örneğin, bir manyetik anomali gömülü demir davulun neden olabileceğini tespit edebilir; GPR, onu ayrı bir şekilde teyit edebilir, yüksek hacimli bir nesne olarak onaylayabilir, ERT çevrelenmiş toprak algılama oranlarında standarttır.

Jeolojik Context ile veri yorumlanması

Yerel jeolojinin uzman bilgisi kritiktir. Manyetik anomaliler, anket veya çamur içeriğine bağlı olarak yanlış yorumlanabilir; mevsimsel değişimler, bilinen delik logları, maruz kalmaları veya tarihsel haritalar ile ilgili olarak, yüzeysel olmayan farklılıkların ortaya çıkmasına yardımcı olur.

Kalite Güvencesi ve Raporlama

Veri işlemeden sonra, anormallikler yer ve büyüklüğü gösteren haritalar üretin. Açıkçası jeolojik özellikler, kültürel müdahale ve yorumlanan hedefler. belirsizlik tahminleri (örneğin, ±10%) GPR veya ERT hatlarıyla ilgili bölümler ekleyin. Son bir rapor geofizik sonuçları zeminde hedeflemeli.

Sınırlamalar ve Zorluklar

Geophysical yöntemleri güçlü ama sınırlı. Manyetik anketler, demir dışı metaller (kopper, alüminyum, liderlik) veya organik materyaller (kahkaha, kemik). Yüksek manyetik arka plan (başarılı akışlar, magnetite-zengin topraklar), küçük eserlerden zayıf anomaliler, etkili bir şekilde çökmüş durumdaki sertleştirilmiş topraklar, penetrasyonun 1 m'den daha az olması gerekir. ERT, kayalık arazilerde de hassas olmalıdır.

Vaka Çalışmaları ve Pratik Uygulamaları

Entegre geofizik anketlerinin etkinliğini göstermek için aşağıdaki örnekleri düşünün:

Roma Villa Sitesinde Arkeolojik Bir Prospection

Bir kombine manyetik ve GPR araştırması güney İngiltere'de 2 hektar üzerinde yapıldı. Fluxgate gradiometre verileri, taş duvarları gömüp büyük bir dipolar anomaly indikatif olarak, bir kiln. GPR 400 MHz verilerinin derinlikleri üzerinde tespit edilen bir yapı temeli, manyetik verilerde belirgin olmayan bir bina temeli ortaya koydu.

Eski bir Endüstriyel Alan Değerlendirme

Kuzey Doğu Amerika Birleşik Devletleri'nde, eski bir çelik değirmeni yeniden geliştirilmeliydi. Manyetik ve EM indüksiyon anketleri gömülü çelik davulları, boru hatları ve beton temelleri bulmak için kullanıldı. manyetik araştırma yaklaşık 3 m'e kadar demirli bir toz azalttı, EM anketi geçmiş sızıntılardan kimyasal kontamine edici değişikliklerle haritalandı.

Bir Tünel İşleme için Geoteknik Araştırma

Yoğun bir şekilde inşa edilmiş bir şehirde yeni bir metro tüneli için, yatak yüzeyinin haritalanması ve tünel sıkıcı makineleri veya boşlukları optimize etmek için gerekli olan mühendisler. 5 m boyunca kayaya yönelik beklenmedik tıkanıklıklar boyunca bir sismik refraksiyon araştırması, sismik verileri havalandırılmış bölgeleri ve su dolu kırıkları tespit ederek tamamlardı.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Manyetik ve diğer jeofiziksel yöntemler arazi anketlerinde invazif altyüzey soruşturması için paha biçilmez araçlardır. Manyetik teknikler, fluxgate, proton precession veya optik pompalı magnetometreler, demir nesneler ve manyetik jeolojik özelliklerin etkin bir şekilde tespit edilmesi, çok yönlü jeolojik analiz edilmesi, elektriksel direnç tomografi, sismik anketler veya elektromanyetikler kullanarak, anketler, alt yüzeysel çevrenin kapsamlı bir anlayış kazanır. Başarılı uygulama tasarımı, uygun kalibrasyon, çok-metkansifikasyon, multi-method sinerji ve yorumlanabilirlik, bilgisayar uygulamaları için bilgi işlem algoritmaları, bilgisayar uygulamaları ve geliştirme, doğrulama algoritmaları, uygulama yönetimi için gerekli olan uygulamaları geliştirme, doğrulaştırma ve geliştirmeleri gerektirir.

Daha fazla okuma için, ESRAT:0)USGS Geofizik Yöntemleri Üzerine Gerçek Dokümanlar[DÜT:1) Arkeologlar için bir giriş dersi veriyor.[DÜSÜye Tarihi: 2)Society of Exploration Geophysicalcists (SEG)) ileri kaynaklar sunar. Arkeolojik geofizik için pratik kılavuzlar Arkeolojik geofizik Enstitüsü'nden temin edilebilirler.[DÜye Olmayanlar için).