Yere nüfuz eden radar teknolojileri kullanılarak yüzeyaltı sıvı kaçaklarının iki boyutlu radar görüntülerinin elde edilmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında Yere Nüfuz Eden Radar (YNR) teknolojileri kullanılarak yüzey altı borularındaki sıvı kaçaklarının tespiti ve görüntülenmesi amaçlanmıştır. Bu amaca ulaşabilmek için iki ayrı metot kullanılmıştır. Birincisi B tarama yaparak, ikincisi ise A taramalar yapıp peşi sıra gelen iki A taramaların farkını alarak sızıntı yerini tespit etmektir. Bunun için hem laboratuar ortamında hem de açık sahalarda deneyler yapılmıştır. Bu deneylerde toprak altına gömülen delinmiş borulara değişik zamanlarda su konularak boru üzerinde geri saçılma verileri toplanmıştır. B tarama yönteminde önce veriler doğrudan kullanılarak sızıntı yeri tespit edilmeye çalışılmış, sonra ise sızıntı yerlerini daha net belirlemek amacıyla B tarama geri saçılma verilerinden kargaşalar giderilmeye çalışılmıştır. Kargaşaları gidermek amacıyla istatistiksel yöntemlerden Basit Ortalama Çıkarımı, Tekil Değer Ayrıştırması ve Bağımsız Değişkenler Analizi teknikleri uygulanmıştır. Ayrıca ıslak toprakta kuru topraktan daha zayıf geri yansıma olduğu için B tarama matrislerinin tersleri alındıktan sonra kargaşalar giderilmeye çalışılmış, böylelikle sızıntı bölgesinden diğer yerlerden daha güçlü geri yansıma varmış gibi gösterilmiştir. A tarama verileri için ise peşi sıra gelen veriler birbirinden çıkarılarak fark matrisi oluşturulup görüntüler elde edilmiştir. Laboratuar ortamındaki B tarama deneylerinde kumun homojen olması ve elektriksel geçirgenliğin bilinmesinden dolayı su sızıntısı gerçek pozisyonunda tespit edilebilmiştir. Arazide ise beklenildiği gibi laboratuarda olduğundan daha düşük başarı elde edilmiştir (Gerçek toprak ortamı homojen değildir ve farklı ortamlar farklı elektriksel özellikler gösterir). Ayrıca A taramaların farkı metodunu kullanarak yüzey altı borularda sızıntı tespitinde başarı düşük olmuştur.

In this study, water leakage in underground pipes has been experimentally detected and imaged by using Ground Penetrating Radar (GPR) technology. Two different methods were employed for the aim of this thesis. In the first method, B-scan process has been used to detect the location of leakage. In the second method, multiples of A-scans have been utilized to detect the leakage location by imaging the differences of two consecutive A-scans. Experiments have been done both in laboratory and at outdoor conditions. In these experiments, perforated pipes were buried underground and back-scattered electric field data from the subsurface environment were collected by putting water inside them at different time instants. for the B-scan measurement, water leakage from the pipes were tried to be detected by the help of a direct Fourier transforming the back-scattered data. Then, the clutter cancellation routines were also applied to increase the quality of the images. To extract the clutter from the B-scan images, some statistical methods like Simple Mean Extraction, Singular Value decomposition and Independent Component Analysis techniques have been employed. For the A-scan data, the difference matrix was created by subtracting consecutive A-scans from each other and resulting images were presented. The real position of the water leakage was detected in laboratory conditions by applying the B-scan scheme thanks to the homogeneity and dryness of the sand that was used during the experiments. At the outdoor conditions; however, comparatively lesser success has been achieved due to inhomogeneity and varying electrical characteristics of different soils that were used during the experiments.