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La soluzione completa per la mappatura del sottosuolo con la tecnologia GPR più avanzata e versatile
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Tradizionalmente, sono stati utilizzati diversi metodi per valutare i sistemi di radici degli alberi, ma molti di essi richiedono molto tempo, molta manodopera e sono potenzialmente dannosi per la struttura delle radici degli alberi e per l'ambiente del suolo. Scopri come può essere fatto in modo efficiente e in modo non invasivo con il radar di penetrazione al suolo SFCW e un potente software.
Descrizione
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Molti Paesi del mondo stanno piantando più alberi nelle aree urbane per motivi estetici, di salute pubblica e ambientali, ma questo aumenta il rischio di lesioni e morte a causa della caduta di alberi. Soprattutto per gli alberi di grandi dimensioni, è molto importante ispezionare l'intero sistema di radici per individuare eventuali danni alle radici che possono portare alla morte o al crollo dell'albero.
Idealmente, le radici vengono monitorate in modo non invasivo per ridurre al minimo le spese di tempo e di manodopera e per ridurre la possibilità di danni alla struttura radicale dell'albero e all'ambiente del suolo.
Tradizionalmente, sono stati utilizzati diversi metodi per valutare gli apparati radicali degli alberi. Tra questi, lo scatto di fotografie con una fotocamera miniaturizzata posta all'interno di un tubo trasparente (minirhizotron) inserito nel terreno, le pale pneumatiche ad alta pressione e lo scavo fisico. Questi metodi richiedono molto tempo, molta manodopera e sono potenzialmente dannosi per la struttura delle radici degli alberi e per l'ambiente del suolo. Inoltre, non sono adatti al monitoraggio continuo delle radici per lunghi periodi di tempo.
Il Ground Penetrating Radar (GPR) è un metodo NDT pratico, efficace e adatto all'ispezione delle radici su larga scala. La sua risoluzione è sufficiente a risolvere radici grossolane con diametri di 2-3 cm e oltre.
L'obiettivo di questo studio è stato quello di condurre un'indagine GPR su diversi alberi in due località per identificare le strutture radicali sotterranee degli alberi (in particolare le radici di ancoraggio, con diametri superiori a 2-3 cm), indagare le condizioni del terreno e comprendere l'ambiente sottostante.
In passato, le difficoltà di impostazione del GPR e la scarsa qualità dei dati hanno reso molto difficile questa applicazione. In passato era difficile raccogliere e visualizzare i dati in loco e si notavano diverse riflessioni spurie.
Per un'indagine di successo sulle radici degli alberi si possono utilizzare due tipi di GPR: GPR a canale singolo e GPR multicanale. Proceq GS8000 è un sistema GPR monocanale per la mappatura del sottosuolo che utilizza la tecnologia SFCW (Stepped Frequency Continuous Wave) per migliorare il rapporto segnale/rumore e la gamma dinamica. Il sistema integra l'elettronica in un carrello a 4 ruote e due encoder sulle ruote posteriori. È possibile montare due power bank per un'intera giornata di acquisizione dati. Proceq GS8000 è dotato di un ricevitore GNSS, MA8000, per un posizionamento preciso in tempo reale (centimetrico) dei dati.
Nella prima posizione, il GS8000 è stato spinto intorno all'albero in cerchi concentrici di diametro ridotto. I dati GPR sono stati raccolti e visualizzati in tempo reale tramite un iPad (collegato in modalità wireless al GS8000), utilizzando l'applicazione GS. L'elaborazione dei dati, come il filtraggio passa-banda, la rimozione del rumore di fondo, la migrazione e la calibrazione dielettrica, può essere eseguita in tempo reale sull'iPad stesso. I dati sul campo sono stati archiviati localmente sul tablet e sincronizzati con una piattaforma di gestione dei dati basata su cloud.
Proceq GS9000 è un GPR multicanale (MCGPR) con array intercambiabili. La tecnologia MCGPR fornisce una densità di tracce sufficiente in tutte le direzioni e, abbinata a sistemi di posizionamento altamente precisi, è in grado di fornire fette orizzontali ad alta risoluzione e di facile interpretazione del sottosuolo poco profondo, compresi i target curvilinei e puntuali. Con un massimo di 50 canali a una spaziatura di 2,5 cm, l'eccezionale qualità dei dati permette di scoprire facilmente dettagli come le radici degli alberi.
Nella postazione 2, il GS9000 è stato spinto lungo un ampio tratto di strada per identificare tubature sotterranee e radici di alberi con immagini 3D a piena risoluzione e visualizzazione dei dati in diretta su iPad.
I dati finiti di entrambi i sistemi GPR sono stati immediatamente sincronizzati con Workspace per essere visualizzati su un browser web in qualsiasi luogo. Visualizzando le fette orizzontali a diverse profondità, è possibile studiare l'architettura del sistema radicale degli alberi.
La post-elaborazione dei dati può essere eseguita direttamente sul campo utilizzando l'iPad o in seguito tornando in ufficio con GPR Insights (accessibile online tramite Workspace su qualsiasi browser web o come versione standalone installata nel computer).
Grazie all'elaborazione automatica e alla potenza del cloud computing, il radargramma 2D e la vista 3D sono stati generati automaticamente in meno di qualche minuto.
Poiché i dati del GS8000 sono stati raccolti con un GNSS di precisione centimetrica, i risultati delle fette di profondità possono essere sovrapposti a una mappa satellitare. È possibile comprendere facilmente la distribuzione delle radici degli alberi all'interno della copertura di misura. Posizionandosi (ad esempio, con un doppio clic) su qualsiasi posizione, è possibile individuare l'aspetto dell'architettura delle radici degli alberi alla profondità effettiva.
Per un'analisi ancora più approfondita dei dati GPR a canale singolo, i dati GS8000 sono stati elaborati con il software GPR-Slice per un'elaborazione e una visualizzazione 3D avanzata. Si ottiene un cilindro 3D di dati, con un foro centrale che rappresenta il tronco dell'albero. I dati sono stati tagliati e grigliati per ottenere 40 profili. È possibile determinare facilmente l'esatta posizione delle radici e le eventuali anomalie. Ad esempio, l'immagine 3D mostra chiaramente le radici dell'albero distribuite pesantemente su un lato, da una profondità di circa 12 cm fino a 60 cm, il che non è ideale.
2D results of one tree displayed in GPR SLICE. A depth or time-slice view is shown. This is a cross-section parallel to the ground surface.
3D results displayed in GPR-SLICE. The 3D orange shapes are areas of higher reflection amplitude and they represent the architectures of tree roots, in particular the anchorage roots.
GNSS positions around the two trees, overlaid on Google Earth image. Green colour indicates an excellent GNSS correction status and yellow indicates a less good status.
I dati multicanale del GS9000 raccontano una storia diversa nella posizione 2, con il rilevamento di tubi e radici di alberi lungo la strada. Con i filtri GPR Insights, facili da usare, è possibile evidenziare le radici degli alberi in modi diversi.
Qui sopra è riportato un esempio delle capacità di imaging 3D a piena risoluzione del GS9000 nel software GPR Insights, per la mappatura delle radici degli alberi e delle condutture nella località 2.
Entrambi i sistemi GPR GS8000 e GS9000 si sono dimostrati ideali per l'ispezione non invasiva e affidabile delle radici degli alberi. Il metodo è rapido, sicuro per l'operatore e non danneggia le radici degli alberi o il terreno. Se necessario, può essere ripetuto a intervalli frequenti per monitorare da vicino le radici degli alberi.
Da questo studio, suggeriamo fortemente che l'accoppiamento di sistemi di posizionamento accurati con dati GPR densi è fondamentale per mappare la struttura complessa delle radici degli alberi. Per ulteriori casi di studio e applicazioni del GPR sottosuperficiale, consultare il nostro Tech Hub.
Per ulteriori casi di studio e applicazioni del GPR sottosuperficiale, consultare il nostro Tech Hub.