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A solução completa para o mapeamento do subsolo com tecnologia GPR avançada e versátil
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Tradicionalmente, vários métodos têm sido usados para avaliar os sistemas de raiz de árvores, mas muitos deles são demorados, trabalhosos e potencialmente prejudiciais à estrutura da raiz da árvore e ao ambiente do solo. Veja como pode ser feito de forma eficiente e de forma não invasiva com radar de penetração no solo SFCW e software poderoso.
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Muitos países em todo o mundo estão a plantar mais árvores em áreas urbanas por razões estéticas, de saúde pública e ambientais, mas isto aumenta o risco de ferimentos e morte devido à queda de árvores. Especialmente no caso de árvores de grande porte, é muito importante inspecionar todo o sistema de raízes das árvores para detetar quaisquer danos nas raízes que possam levar à morte ou ao colapso da árvore.
Idealmente, as raízes são monitorizadas de forma não invasiva para minimizar as despesas de tempo e mão de obra e para reduzir a possibilidade de danos na estrutura da raiz da árvore e no ambiente do solo.
Tradicionalmente, têm sido utilizados vários métodos para avaliar os sistemas radiculares das árvores. Estes incluem tirar fotografias com uma câmara em miniatura colocada dentro de um tubo transparente (minirhizotron) que é inserido no solo; pás de ar de alta pressão e escavação física. Estes métodos são morosos, trabalhosos e potencialmente prejudiciais para a estrutura das raízes das árvores e para o ambiente do solo. Também não são adequados para a monitorização contínua das raízes durante longos períodos de tempo.
O Radar de Penetração no Solo (GPR) é um método NDT prático, eficaz e adequado para a inspeção de raízes em grande escala. A sua resolução é suficiente para resolver raízes grosseiras com diâmetros de 2-3 cm e superiores.
O objetivo deste estudo foi realizar uma investigação GPR de várias árvores em dois locais para identificar as estruturas subterrâneas das raízes das árvores (especialmente as raízes de ancoragem; diâmetros superiores a 2 a 3 cm), investigar as condições do solo e compreender o ambiente subjacente.
No passado, as dificuldades com a configuração do GPR e os dados de baixa qualidade tornavam esta aplicação muito difícil. Anteriormente, era difícil recolher e visualizar dados no local e eram visíveis várias reflexões espúrias.
Podem ser utilizados dois tipos de GPR para uma investigação bem sucedida das raízes das árvores: GPR de canal único e GPR multicanal. O Proceq GS8000 é um sistema GPR de mapeamento de subsuperfície de canal único que utiliza a tecnologia SFCW (Stepped Frequency Continuous Wave) para melhorar a relação sinal/ruído e a gama dinâmica. O sistema integra a eletrónica num carrinho de 4 rodas, bem como dois codificadores nas rodas traseiras. Podem ser montados dois bancos de energia para um dia inteiro de aquisição de dados. O Proceq GS8000 é fornecido com um recetor GNSS, MA8000, para um posicionamento de dados preciso (centímetro) em tempo real.
No primeiro local, o GS8000 foi empurrado à volta da árvore em círculos concêntricos de diâmetro reduzido. Os dados GPR foram recolhidos e visualizados em tempo real através de um iPad (ligado sem fios ao GS8000), utilizando a aplicação GS. O processamento de dados, como filtragem de passagem de banda, remoção de ruído de fundo, migração e calibração dieléctrica, pode ser feito em tempo real no próprio iPad. Os dados de campo foram armazenados localmente no tablet e sincronizados com uma plataforma de gestão de dados baseada na nuvem.
O Proceq GS9000 é um GPR multicanal (MCGPR) com matrizes intercambiáveis. A tecnologia MCGPR fornece densidade de traços suficiente em todas as direcções e, em conjunto com sistemas de posicionamento altamente precisos, pode fornecer fatias horizontais de alta resolução e fáceis de interpretar da subsuperfície rasa, incluindo alvos curvilíneos e pontuais. Com até 50 canais com um espaçamento de 2,5 cm, a excecional qualidade dos dados revela facilmente pormenores como raízes de árvores.
No local 2, o GS9000 foi empurrado ao longo de um grande troço de estrada para identificar tubagens subterrâneas e raízes de árvores com imagens 3D de resolução total e visualização de dados em direto no iPad.
Os dados finais de ambos os sistemas GPR foram instantaneamente sincronizados com o Workspace para serem visualizados num navegador da Web em qualquer local. Através da visualização de cortes horizontais a diferentes profundidades, é possível estudar a arquitetura do sistema radicular da árvore.
O pós-processamento de dados pode ser efectuado diretamente no terreno, utilizando o iPad, ou mais tarde, regressando ao escritório com o GPR Insights (acedido online através do Workspace em qualquer navegador Web, ou como uma versão autónoma instalada no seu computador).
Com o seu processamento automático e capacidade de computação em nuvem, o radargrama 2D e a vista de corte 3D foram gerados automaticamente em menos de alguns minutos.
Uma vez que os dados do GS8000 foram recolhidos com GNSS de precisão centimétrica, os resultados das fatias de profundidade podem ser sobrepostos num mapa de satélite. Podemos compreender facilmente a distribuição do sistema de raízes das árvores dentro da cobertura de medição. Ao apontar (por exemplo, duplo clique) para qualquer posição, podemos localizar o aspeto da arquitetura das raízes das árvores à profundidade real.
Para uma análise ainda mais profunda dos dados GPR de canal único, os dados GS8000 também foram processados utilizando o software GPR-Slice para processamento e visualização 3D avançados. É obtido um cilindro de dados 3D, com um orifício no meio que representa o tronco da árvore. Os dados foram cortados e dispostos em grelha para obter 40 perfis. É possível determinar facilmente a localização exacta das raízes e de quaisquer anomalias. Por exemplo, a imagem 3D mostra claramente as raízes da árvore distribuídas fortemente para um lado, desde uma profundidade de aproximadamente 12cm até 60cm, o que não é ideal.
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.
Os dados multicanal do GS9000 contam uma história diferente no local 2, com a deteção de tubagens e raízes de árvores ao longo da estrada. Com os filtros fáceis de utilizar do GPR Insights, é possível realçar as raízes das árvores de diferentes formas.
Acima está o exemplo das capacidades de imagem 3D de resolução total do GS9000 no software GPR Insights mapeando raízes de árvores e tubulações no local 2.
Tanto o sistema GS8000 como o GS9000 GPR provaram ser ideais para uma inspeção não invasiva e fiável das raízes das árvores. O método é rápido, seguro para o operador e não danifica as raízes das árvores ou o solo. Se necessário, pode ser repetido em intervalos frequentes para monitorizar de perto as raízes das árvores.
A partir deste estudo, sugerimos fortemente que a combinação de sistemas de posicionamento precisos com dados GPR densos é fundamental para mapear uma estrutura complexa de raízes de árvores. Veja mais estudos de caso e aplicações para GPR de subsuperfície no nosso Tech Hub.
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