GMKA Savunma olarak Türk Silahlı Kuvvetleri’nin ihtiyacı olan; terörist mağaraları ile sığınaklarının tespitini ve ayrıca askeri savunma alanında ön keşif için kullanılmasını öngördüğümüz birçok teknolojiyi geliştirmekteyiz.
Yeraltı görüntüleme; manyetometre, manyometre, gradyometre, GPR radar, doppler radar cihazlarındaki gibi çeşitli sensörleme dalgaları ile sağlanmaktadır.
Yeraltı görüntüleme cihazları, farklı özellik ve kabiliyetlerde üretilmişlerdir. Yeraltı görüntüleme teknolojileri ve çalışma mantıkları birbirinden farklı cihazlar ile yapılabilmektedir. Örneğin, GPR radar cihazları ve manyetometre cihazlarının yapıları ve çalışma sistemleri birbirinden çok farklıdır. GPR radar yeraltı görüntüleme cihazları 25 MHz, 50 MHz, 100 MHz, 250 MHz gibi frekanslarda çalışan elektromanyetik verici – alıcı ve karşılaştırıcılardan oluşur. Düşük frekanslar yeraltında daha derin mesafelere inebilmektedir. Fakat frekans ve cisim boyutları konusunda ters orantı mevcuttur. Frekans büyüdükçe algılanan nesne büyüklüğü küçülür. Yani çözünürlük artar.
Manyetometre yeraltı görüntüleme cihazları ise sadece bir manyetik alan sensörü ve microcontroller ünitesinden oluşur. GPR radar sistemi ile benzerliği yoktur. Fakat yeraltı görüntüleme işlerinde çoğunlukla tercih edilir. Manyetik alan algılayıcı sensör manyetometrenin kalbini oluşturur.
Gradyometre cihazları da yeraltı görüntüleme işlerinde kullanılmaktadır. Gradyometre cihazı iki ya da daha fazla manyetometre sensöründen oluşur. Birden çok manyetometre kullanılmasının sebebi yanılmanın azaltılmaya çalışılmasındandır. Gradyometre ve manyetometre son derece kullanışlı olduğu gibi uzun mesafe derinliklerdeki manyetik metal nesneleri tespit edebilirler.
Manyetometre ve gradyometre arasında sensör sayısı farklılığı vardır. İki ya da daha çok sensör kullanılan sistemlere gradyometre adı verilir. Gradyometreler genelde yan yana sıra sıra monte edilir ve geniş bir alan tek seferde taranır. Gradyometre cihazlarında manyetomerteye göre yanılma payı en aza indirilmiştir. Çok noktadan veri alınmasına imkan vermektedir.
Sistem, termal ya da manyetik olarak seçmeli çalışabilir tüm sensörlerden veri topladıkladıktan sonra baktığı yön bilgisi ile birlikte bilgisayar yazılımına bluetooth üzerinden veriyi gönderir.
Bilgisayar ortamında bir kürenin merkezinde olan kamera kürenin kabuğuna içeriden doğru bakar ve alınan sensör bilgilerine göre kürenin kabuğunun iç yüzeyine ilgili renge boyar. Bu bakılan doğrultudaki termal ya da manyetik alan şiddetinin renk karşılığı olarak görüntü oluşturur.
Bu durum yazılım ortamında her bir metal için ayrı rakam olarak karşılar, bu da ayrım olanağı sunmaktadır.
Lidar ve termal sensörü yanı sıra birden fazla adet sezyum manyetik çoklu sensöre ve lidar sensöre sahiptir. Menzil ve iyi toprak şartları ve doğru kullanımda 0 – 80 m derinliğe nüfus etmektedir. Metal ayrımı, derinlik tespiti, uzaklık bilgisi ve hedefi noktalamak için hesaplayan sistemlerdir.
Aygıt manyetik sensörü üç eksenden meydana gelir. Bu eksenler ( a b c ) otomatik tarama yapar, diğer yandan cihazın kontrol ekranında görsel dokunmatik istenildiğinde kullanılır.
Örnegin; tek yönlü c ekseni taraması veya a, b gibi farklı eksenlerde ayarlama yaparak tarama yapılabilir. Bu tarama cihazın arka kısmındaki kumanda da sinyal şiddeti görülebilir ve yükselen alçalan sinyal osilatörü vardır. Metalik nesnelerde yukarı doğru yükselir ve bir renkle temsil eder. Bu durum akıcı anlık sinyali işlemektedir.
Boşluk veya gevşek zeminde bir renkle tam boşluk ( oda, tünel, geçit ) gibi oluşumlara da farklı bir renkle tanımlamasını yapar. Osilatör de aşağı doğru iniş yapar ve akıcı anlık görüntü işler.
Termal sensör ile dijital veri işlenir.
Görselde ve tanımlamada doğruluk oranı çok yüksektir.
Bu taramalar farklılık gösterebilmektedir ancak taramanın zemin sıcaklığı farkı tam bir ölçü ile tam değerinden görünür. Gece taramalarında ve ıslak zemin, karlı zemin, bataklık zemin gibi unsurlarda termal mod taraması boşluk tespitinde çok üstün olacaktır.
Yeraltı Görüntüleme ve Analiz
- Yeraltının sığ tabakalarının (ilk 0-80 m) araştırılmasında kullanılan jeofizik bilimi tabanlı bir ölçüm cihazıdır.
- Son 30 yılda elektrik endüstrisinde yaşanılan olağanüstü gelişmeler, yeraltında ışık hızına yakın bir süratle hareket eden elektromanyetik dalgaların yolculuk sürelerinin nano saniye mertebesinde ölçülebilmesi sığ jeofizik görüntüleme yöntemlerine önemli katkılarda bulunmuştur.
Yukarıda söz edilen bu gelişmelerin somut bir sonucudur.
Yöntem
- Yatay doğrultuda elektrik alan vektörü olan (TE: Transvers Elektrik) bir verici anten aracılığı ile yer içine gönderilen çok yüksek frekanslı EM dalgalarının (radyo dalgaları) ara yüzeylerden yansımasının (echoes) gözlemlenmesi ilkesine dayanmaktadır.
- İlk önce buz kalınlığının ölçülebilmesi için geliştirilmiştir. Normal yer ortamında yapılan çalışmalarda elde edilen verilerin sismik yöntemlerde kullanılan veri işlem teknikleri ile işlenmesi sonucunda 10 – 20 m gibi araştırma derinliğine ulaşıldığı görülmüştür.
Günümüzde ise GPR yöntemi sığ yer araştırmaları ile arkeometri çalışmalarında yaygın olarak kullanılmaktadır.
Kullanım yerlerine aşağıdaki örnekler verilebilir:
- Yer araştırmaları: Yol, havaalanı, baraj, su kanalı, santral, yerleşim alanı yer araştırmaları
- Tünel araştırmaları: Demiryolu, karayolu, su tünelleri, tüp geçitler, maden galerisi araştırmaları
- Yapı araştırmaları: Tavan, taban ve duvarların incelenmesi, restorasyon amaçlı araştırmalar
- Arkeojeofizik araştırmaları: Antik şehir, tapınak, mezar, duvar, temel, dehliz ve benzeri tarihi kalıntıların bulunması
- Endüstriyel atık, sızıntı ve çevre kirlenmesinin araştırılması: Eski veya kaydı bulunmayan endüstriyel atık alanlarının bulunması, fabrika, akaryakıt istasyonu, su yolu vb. kaçak ve sızıntılarının belirlenmesi, çöp boşaltım alanlarının yer araştırmaları
- Eski veya kaydı bulunmayan şehir altyapılarının araştırılması: Eski kanalizasyon, su yolu, kanal, boru, sığınak, elektrik ve telefon hatlarının bulunması
- Adli ve adli tıp: Cezaevi firar tünellerinin tespiti, ceset ve toplu mezarların yerlerinin bulunması
- Yeryüzü ve galerilerde maden araştırmaları: Yüzeye yakın madenlerin aranması ve rezerv geliştirme, galeri sürülerek yapılan maden (kömür) araştırmaları, göçük ve maden kazalarında ilk yardım amaçlı çalışmalar
Çalışma Prensibi
• Bağıl permittivite K, sığalara ait dielektrik sabiti ile eş anlamlıdır. Bir sığaya ait dielektrik sabitinin büyümesi, o sığanın kutuplanma yolu ile daha çok elektromanyetik enerji biriktirebilmesi anlamına gelir. Bir maddenin yapısını oluşturan nötr durumdaki moleküller, üzerlerinden geçen elektromanyetik dalganın etkisi altında kutuplanırlar ve içerilerine elektromanyetik enerji depolarlar.
• Bunun hemen ardından söz konusu enerjiyi tekrar elektromanyetik dalga olarak geri verirler. Elektromanyetik dalga madde içerisinde bir molekülden diğerine bu şekilde ilerler. Olay bu açıdan sismik dalgaların madde içindeki ilerlemesine çok benzemektedir. Fakat elektromanyetik dalgalar madde olmaksızın uzay boşluğunda da ilerleyebilirler. Sismik dalgaların ilerleyebilmesi için ortamın maddeden oluşması şarttır. (Sismik yansıma katsayısının tanımındaki yoğunluk parametresinin nedeni)
• Yere gönderilen elektromanyetik sinyal harmonik bir yapıda olup etken bir frekans içermektedir. Bu frekansın değeri nüfuz derinliğini, soğrulma miktarını ve saçılma derecesini belirler.
• Söz konusu frekans 10 MHz’ den küçük olduğunda, nüfuz derinliği artarken iki olumsuz durumla karşılaşılır:
1. Düşen frekansla birlikte düşey çözünürlüğün azalması
2. Düşük frekanslarda madde içerisindeki kutuplanabilir unsurların kutuplanmak yerine asıl konumlarını terk ederek elektrik iletkenliğine (akım) neden olmaları
• Düşük frekanslarda elektromanyetik enerjinin elektrik iletkenliğe dönüşmesi soğurulmanın başlıca nedenidir. 300 MHz’ den yüksek frekanslarda ise madde içerisindeki kutuplaşan unsurlar asıl yerlerini terk etmeye fırsat bulamayacaklarından elektrik iletkenliğin neden olduğu soğurulmadan etkilenmeyeceklerdir. Bununla beraber yüksek frekanslarda bir etki – tepki gecikmesi sorunu yaşanacak, bunun sonucu artan frekansla birlikte bağıl permittivitede frekans bağımlı bir azalma söz konusu olacaktır.
Öte yandan frekans arttıkça düşey çözünürlükte bir iyileşme olurken, bu kez nüfuz derinliği azalmaktadır. Yüksek frekanslar yer radarı kesitlerinde fazla sayıda saçılma hiperbolünün de ortaya çıkmasına neden olmaktadır.
• Yukarıdaki maddelerden anlaşılacağı üzere, yeraltı ne kadar dirençli (az iletken) ise yer radarı görüntüleri o kadar kaliteli olmaktadır. Nüfuz derinliğinin önemli olduğu durumlarda, ortamın mümkün olduğunca kuru (rutubetsiz) olması gerekmektedir.
• Elektromanyetik dalgalar yeraltı su seviyesine ulaştıklarında göreceli olarak daha iletken bir ortama girmektedirler. Bu söz konusu ıslak seviyede, hem önemli bir bağıl permittivite farklılaşması ( kontrastı ) oluşmakta, hem de elektrik iletkenliğin bu seviyedeki ani artışı nedeniyle, yansıyarak yeryüzüne gelen elektromanyetik imin genliğinde ve yüksek frekans içeriğinde soğrulmaya bağlı olarak önemli azalmalar görülmektedir.
• Bunun sonucu olarak yer radarı kesitlerinde, yeraltı su seviyesinden itibaren derinlere doğru inildikçe soğrulmaya bağlı olarak genlik ve yüksek frekanslar azalmakta, kesitte yeraltı su seviyesinin altındaki bölümlerde enerji süpürülmüş bir görünüm sunmaktadır.
• Yerin ulaşırlık (dielektrik) katsayısı değişimine bakan elektromanyetik dalga yansıtarak yeraltını görüntüleyen aygıttır.
• Baktığı derinlik kullanılan duyarga frekansı (50, 100, 200, 400 Mhz) ve yer özdirencine göre değişir. İz başına ölçü sayısı 128 ile 2048 arasında, yığma 1 ile 32768 arasında, örnekleme frekansı 300 ile 600 Mhz arasında değişir.
• Saniyede 50 iz görüntüler ve saatte 3 km ile 50 km tarama hızı içerir. Duyarga boyları 400 ile 100 Mhz arası 0.8 cm iken, 50 Mhz için 3 metredir. Duyargalar izler boyunca yürütülerek; uzaklık ve bir yerde tutarak zaman değişimli ölçü alabilir.
Uygulama Alanları
Yeraltı görüntülü kesitini çıkarmak, maden, kömür, kum, kil, yeraltı suyu, arkeolojik kalıntı, gömü, metal, boru, yeraltı boşluğu, kablo, kanal, tünel aramaları, eski çöplükler yeraltı mühendisliğinde; metro kazıları, yerkayma düzlemi, çökelme biçimi, sığ yeraltı süreksizlikleri, su kaçakları, jeoteknik, jeofizik çevre ve mühendislik jeolojisi uygulamalarında kullanılır.
- Cihazımız kontrol ünitesi ve yüksek derinliğe sahip antenle donatılmıştır.
- Kontrol ünitesi
- Size derin ve orta mesafeli uygulamalar için mükemmel bir seçimdir. 20 Mhz – 1200 Mhz arası her tip antenle uyumlu olup süper hızlı veri toplama ve sunduğu geniş bant seçenekleriyle sadece anten değiştirerek kontrol ünitesiyle başarılı olabilirsiniz.
- Düşük enerji tüketimi ve kolay kullanılabilir arayüzü ile arazide en kısa sürede en çok verimi alabileceğiniz bir sistemdir.
- Havadan helikopter ile uygulanabilmektedir.
- Bu anten ürünleri ile tam uyumludur.
Uygulamalar
• Derin jeolojik ve jeoteknik etüt
• Toprak baraj güvenliği kontrolü, yapı veya boşlukların tespiti
• Fay hattı tespiti, madencilik
• Haritalama
• Kum ve çakıl mevduat anketleri
• Geo – hidrolojik ve buz kalınlık anketleri
• Yeraltı duvarları, bodrum ve beton takviyelerini
• Gizli boşlukları, mezar ve türbeleri
• Su seviyesi, yeraltı nehirlerini ve yeraltı su havzalarını
• Gömülü boru hatları, kanallar ve kablo tesisatlarını
• Dolgu kuyuları, galeriler, siperler ve yeraltı sığınakları
• Septik tanklar, dağıtım kutuları ve drenaj boruları
• Gizli tüneller, bunker ve barınaklar
Alternatif GPR Antenleri
60 Mhz GPR anteni: Son derece sağlam bir anten olan 60 Mhz anteni büyük derinliklerde jeofizik ölçümler yapılmasına olanak sağlar. Bu alternatif GPR anteni 100 Mhz antene kıyasla çok daha derine nüfuz eder ve özellikle toprağın altındaki derinliklerde yatan daha büyük nesneleri tespit için kullanılır.
100 Mhz GPR anteni: Sağlam ve dengeli olmakla beraber yüksek çözünürlüklü ölçümler yapabilme özelliğine de sahiptir. 60 Mhz antenin aksine bu anten özellikle yeraltındaki küçük nesneleri bulma konusunda iyidir.