GPR (Geo-radar). Discovering pipes / Descubriendo tuberías (X)

Investigación de Enmacosa dentro del proyecto "APLICACIÓN DE SENSORES RADAR PARA DETECTAR Y EVALUAR EL ESTADO DEL PAVIMENTO Y LA RED DE TUBERÍAS Y SERVICIOS EN EL SUBSUELO URBANO", cofinanciado por la Xunta de Galicia (2001-2004). 

Continúa de: GPR (Geo-radar). Discovering pipes / Descubriendo tuberías (IX)

Introducción

Capítulo 1: FUNDAMENTOS TEÓRICOS

1.1 Leyes de Maxwell

1.2 Parámetros electromagnéticos de un medio

1.2.1 Conductividad (σ)

1.2.2 Permitividad dieléctrica (ε)

1.2.3 Permeabilidad magnética ( μ )

1.3 Propagación de una onda electromagnética

1.4 Parámetros efectivos

1.5 Impedancia de un medio

1.6 Profundidad nominal de penetración (skin depth)

1.7 Reflexión y transmisión de ondas electromagnéticas

1.8 Pérdidas de energía por procesos internos al medio

1.8.1 Dispersión geométrica del frente de ondas

1.8.2 Absorción

1.8.3 Dispersión de la energía (“scattering”)

1.9 Capacidad de penetración. Ecuación radar

1.10 Capacidad de resolución y zona de influencia

Capítulo 2: CARACTERÍSTICAS DE LOS EQUIPOS GPR

2.1 Origen y desarrollo del GPR

2.2 Características de los equipos

2.2.1 Unidad de control

2.2.2 Parámetros de un registro

2.2.3 Antenas

2.2.4 Accesorios

2.2.5 Equipos complementarios

2.4 Equipos del mercado

2.4.1 Equipos de propósito general

2.4.2 Equipos adaptados al estudio de carreteras

2.4.3 Equipos exclusivamente destinados a la detección de tubos y tuberías

2.5 Presentación de resultados

Capítulo 3: DETECCIÓN DE REDES DE SERVICIOS EN ENTORNOS URBANOS

3.1 Consideraciones sobre tipos de servicios, tipos de suelos y antenas utilizadas

3.2 Aparición de eventos hiperbólicos en los registros

3.3 Otros factores relacionados con la naturaleza y tamaño de los reflectores

3.4 Consideraciones sobre la polaridad de la señal recibida

3.5 Determinación de la velocidad de propagación de la onda

3.6 Ejemplos de estudios realizados

Capítulo 4: EVALUACIÓN DE PAVIMENTOS

4.1 Aplicaciones

4.1.1 Medición del espesor del pavimento

4.1.2 Control de calidad en nuevas construcciones

4.1.3 Estudio de daños

4.2 Diseño del remolque

4.2.1 Introducción

4.2.2 Descripción técnica

4.3 Ejemplos de registros obtenidos

Conclusiones

Bibliografía

3.6 EJEMPLOS DE ESTUDIOS REALIZADOS

A continuación se presentan algunos de los estudios realizados. En ellos se evalúa la capacidad del GPR como detector de los distintos tipos de conducciones presentes en el subsuelo. Se muestran diferentes formas de presentación y tratamiento de los datos obtenidos con el objetivo de desarrollar una metodología que aumente la aplicabilidad de la técnica en la detección y evaluación de redes de servicios en entornos urbanos.

Some of the studies are presented. They GPR capacity detector evaluates the different types of lines in the subsurface. Different forms of presentation and processing of data in order to develop a methodology to increase the applicability of the technique in the detection and evaluation of service networks in urban environments.

·         ESTUDIO 1

 Planteamiento y Objetivo

Approach and Objectives

La siguiente prospección  tuvo lugar en el Campus Universitario de Pontevedra (A Xunqueira).

Como se comentó, el mapeado idóneo de un servicio enterrado se obtiene mediante perfiles perpendiculares a su eje. Esto permite obtener hipérbolas de reflexión en los registros debido a la presencia de tubos ó tuberías que posibilitan la determinación aproximada de la permitividad dieléctrica del subsuelo en el entorno que rodea a la misma y por lo tanto obtener una aproximación de su profundidad.

Teniendo en cuenta esto, se realizó una serie de perfiles paralelos que fuesen perpendiculares a la que se creía sería la dirección del eje de al menos una de las tuberías, considerando el trazado habitual de las mismas. Se realizaron un total de 10 perfiles, con una separación de 46 cm, con lo que se cubrió un área aproximada de acera de 20 m2. El esquema de la toma de datos se encuentra representado en la figura E1.1

The following survey was held in the campus of Pontevedra (A Xunqueira). 

As discussed, an ideal mapping of a buried service profiles obtained through perpendicular to its axis. This allows reflection hyperbolas records due to the presence of tubes or pipes that allow the approximate determination of the dielectric permittivity in the subsurface environment surrounding it and thus obtain an approximation of their depth. 

Considering this, a series of parallel profiles that were perpendicular to it was believed that it would be performed axis direction of at least one pipe, for typical layout thereof. A total of 10 profiles were performed, with a spacing of 46 cm, with an approximate area of ​​20 m2 sidewalk covered. The scheme of data collection is shown in Figure E1.1

Figura E1.1- Esquema de los perfiles realizados
Figure E1.1- Scheme profiles made

Equipo utilizado y Consideraciones tomadas
Equipment used and considerations taken

Para este estudio se utilizó un modelo RAMAC/GPR de última generación de la empresa sueca Mala Geoscience. 

Se escogió una antena monoestática apantallada de frecuencia 800 MHz. La frecuencia de emisión de la antena se consideró adecuada a priori para el tipo de objetivos buscados: tuberías, tubos o cableado situado habitualmente dentro los dos primeros metros de estudio. La antena de 800 MHz proporciona un buen compromiso entre la profundidad y resolución necesarias para detectar estos elementos, cuyo diámetro puede normalmente oscilar entre 1 m y unos pocos cm o incluso mm. 

El uso de un cart ligero para el transporte del equipo: antena, unidad de control y portátil, resultó muy práctico, y facilito una toma de datos que de esta manera puede ser cómodamente realizada  por un único operario. Este cart esta constituido por elementos no metálicos, de forma que no produzcan reflexiones en la señal emitida que podrían oscurecer los registros. Figura E1.2

One RAMAC / GPR generation of the Swedish company Mala Geoscience model was used for this study. 
One monostatic antenna shielded 800 MHz frequency was chosen emission frequency of the antenna is a priori considered adequate for the type of desired objectives. Pipes, tubes or wiring usually located within the first two meters of study. 800MHz antenna provides a good compromise between depth and resolution required to detect these elements, whose diameter can typically range from 1 m to a few mm or cm. 
Using a lighter to transport the equipment cart: antenna, control unit and portable in handy, and a shot of data facilitated in this way can be easily performed by a single operator. The cart is made up of non-metallic elements such that no reflections occur in the transmitted signal which may obscure the records. Figure E1.2

Figura E1.2- Cart utilizado en la toma de perfiles
Figure E1.2- Cart used in making profiles

Es habitual establecer frecuencias de muestreo de la señal recibida con valores comprendidos entre 6 y 15 veces la frecuencia central de la antena. En este caso, el equipo se configuró para una frecuencia de 8039 MHz, con lo que se utilizó aproximadamente un factor de 10. Se recogieron un total de 359 muestras por traza, lo que proporcionó una ventana temporal de registro de 45 ns.

Aunque se desconoce su composición exacta, la permitividad relativa que a priori se puede presuponer para este tipo de suelo, es habitual que se encuentre en un rango de valores entre 6 y 16, y con conductividades entre 10^-1 y 10^-3 S/m, siguiendo los valores tabulados por algunos autores como Lorenzo (1996) o Pérez-Gracia (2001). Este valor de la permitividad proporciona una profundidad de registro de 2 metros, lo que se consideró suficiente para mapear la presencia de servicios enterrados en la zona de estudio. Se estableció además un promediado de 8 trazas (stacking) y una separación entre trazas en la toma de datos de 1 cm, con lo que se asegura un valor adecuado para la correcta obtención de las hipérbolas de reflexión debidas al posible paso de la antena sobre una tubería.

It is usual to sampling the received signal values ​​between 6 and 15 times the center frequency of the antenna. In this case, the team was set to a frequency of 8039 MHz, which was used about a factor of 10 a total of 359 samples were collected trace, which provided a time window of 45 ns record. 
Although its exact composition is unknown, the relative permittivity that can assume a priori for this type of soil, it is common that is in a range of values ​​between 6 and 16, and conductivities from 10-1 to 10-3 S / m, following the values ​​tabulated by authors such as Lawrence (1996) and Perez-Gracia (2001). This value of the permittivity provides a record depth of 2 meters, which was considered sufficient to map the presence of buried services in the study area. An averaging of eight traces (stacking) and a separation trace in the data taking 1 cm was also established, so that an adequate value for the correct production of the hyperbolas of reflection due to the possible passage of the antenna is secured a pipe.

 Poicionamiento

Positioning

La rueda izquierda del eje trasero del cart incorpora una rueda taquimétrica mediante el acoplamiento mecánico a la misma de un transmisor de impulsos de coordinación. Este transmisor, previamente calibrado, se conecta mediante un cable a la electrónica de la antena, de forma que cada cierta distancia emite una señal que coordina a la unidad de control en la toma de trazas. Esto permite un correcto posicionamiento de las trazas y perfiles tomados. La longitud de los perfiles obtenidos fue de 4,90 m en promedio.

En este caso se descarto el uso de posicionamiento topográfico, ya sea mediante el uso de una estación total ó GPS, debido a que el área de estudio era relativamente pequeña (aproximadamente 20 m²) y podría considerarse llana, no siendo necesario aplicar la corrección topográfica a los perfiles.

The left rear wheel shaft incorporates a tachometer wheel cart through the same mechanical linkage to a coordination pulse transmitter. This transmitter, previously calibrated, connected by a cable to the electronics of the antenna, so that each distance emits a signal that coordinates the control unit on the power traces. This allows correct positioning of the traces and profiles taken. The length of the profiles obtained was 4.90 m on average. 
In this case the use of topographic positioning rule, either by using a total station or GPS, because the area of ​​study was relatively small (about 20 m2) and could be considered flat and it is unnecessary to apply the topographic correction profiles.

Software empleado

Software used

Para la toma de datos se utilizó el programa Groundvision de Mala Geoscience. Este software permite un primer procesado de señal mediante una serie de filtros básicos que incluso pueden ser aplicados durante la toma de datos (procesado en tiempo real), aunque con la particularidad de que los datos se almacenan siempre vírgenes, lo cual constituye una ventaja en caso de que una decisión adoptada a priori en cuanto al uso de algún filtro no fuese adecuada y oscureciese la presencia de algún evento de importancia.

Este programa además permite integrar los datos provenientes de un GPS compatible con el protocolo de comunicación NMEA o TSIP a través de un puerto serie, dotando de coordenadas planimétricas a cada una de las trazas recogidas por la UC. También es posible la posterior integración de datos con un perfil de elevación del terreno obtenido mediante una estación topográfica.

Easy3D también de Mala Geoscience, es un programa que nos permite una sencilla construcción de bloques 3D a partir de perfiles paralelos. También posee una serie de filtros en una y dos dimensiones para el procesado. Permite la representación además mediante sub-bloques y cortes (slices).

Reflexw de K.J. Sandmeier, es un programa muy potente que permite la aplicación de un amplio abanico de herramientas para el tratamiento de los datos obtenidos. Posee una amplia variedad de filtros en una (verticales) dos (horizontales) y tres dimensiones. Permite además la representación tanto en 2D como en 3D, así como su disección en cortes o slices.

The Groundvision Mala Geoscience program was used for data collection. This software allows a first signal processing by a core set of filters that can be applied even during data collection (real time processing), but with the particularity that the data is always stored virgins, which is an advantage in case an a priori decision on the use of a filter is not appropriate and darkened the presence of some important event. 
This program also allows you to integrate data from a compatible GPS protocol NMEA or TSIP communication through a serial port, providing planimetric coordinates of each of the traces collected by the UC. Subsequent integration of data with a terrain elevation profile obtained by surveying station is also possible. 
Easy3D also Mala Geoscience, is a program that allows us to build a simple 3D block from parallel profiles. It also has a series of filters in one and two dimensions for processing. Also allows representation by sub-blocks and cuts (slices). 
Reflexw of KJ Sandmeier, is a very powerful program that allows the application of a wide range of tools for the treatment of the data. It has a wide variety of filters in a (vertical) two (horizontal) and three dimensions. It also allows the representation of both 2D and 3D as well as dissection cuts or slices.

Procesamiento, Representación y Resultados obtenidos

Processing, Performance and Showing results

En la figura E1.3 se visualizan tres de los perfiles mediante el uso líneas de barrido y una escala de grises (habitualmente usada en labores de campo), a los cuales no se les ha aplicado ningún tipo de procesado. Estos se corresponden con el primero, el quinto y el décimo (último) de los perfiles tomados. En todos se ha ajustado la escala de tiempos dobles de propagación al inicio de la primera reflexión, que se toma como referencia. Únicamente se representan los primeros 25 ns de cada registro.

Figure E1.3 three profiles were visualized by using scanning lines and a gray scale (commonly used in field work), to which has not been applied to them any processing. These correspond to the first, the fifth and the tenth (last) of the profiles taken. In all the scale is set stunts propagation times to the beginning of the first reflection, which is taken as reference. Only the first 25 ns of each record are shown.

Figura E1.3. Perfiles números 1 (a), 6 (b) y 10 (último) (c).
Figure E1.3. Profiles numbers 1 (a), 6 (b) and 10 (last) (c).

Además de en los representados aquí, en todos los perfiles pudo observarse la presencia de dos tuberías, caracterizadas por la aparición de dos claras hipérbolas de reflexión. 

La primera de ellas aparecía centrada a unos 2,44 metros en el primero de los perfiles tomados. En los registros sucesivos su eje vertical se movía gradualmente hasta finalizar situado a unos 2,07 m del inicio de los perfiles. Su profundidad se mantuvo aproximadamente constante, a unos 10 ns de tiempo doble de propagación. En muchos de los registros (como el de la figura E1.3a) parece clara la aparición de otra reflexión, muy posiblemente debida al fondo de la tubería, lo que permitiría hacer una estimación de su diámetro. Esta segunda reflexión no es tan clara en otros perfiles, como puede apreciarse en las figuras E1.3 (b y c).

La otra tubería registrada, de diámetro menor que el anterior, estuvo situada en todo momento a unos 4 m del origen de los perfiles tomado (figura E1.3), y su profundidad tampoco variaba apreciablemente en los demás registros, siendo esta de 7.71 ns con respecto al origen de tiempos tomado. 

En la figura E1.4 se muestran los registros de la figura E1.3 una vez procesados.

In addition to those shown here, all profiles the presence of two pipes was observed, characterized by the appearance of two hyperbolas clear reflection. 
The first appeared centered about 2.44 meters in the first holding profiles. In the vertical axis successive records gradually moved up end located about 2.07 m from the start of the profiles. Its depth remained approximately constant, about 10 ns double propagation time. In many of the records (like Figure E1.3a) seems clear the appearance of another reflection, most likely due to the bottom of the pipe, allowing an estimate of its diameter. This second point is not so clear in other profiles, as shown in Figures E1.3 (b and c). 
The other pipe registered, smaller in diameter than the previous one, was located at all times about 4 m source profiles taken (Figure E1.3), and depth not vary appreciably in the other records, this being 7.71 ns with respect to the time origin taken. 
Figure E1.4 E1.3 records figure shown after processing.

Figura E1.4. Perfiles números 1 (a), 6 (b) y 10 (c) (último realizado) procesados.
Figure E1.4. Profiles numbered 1 (a), 6 (b) and 10 (c) (last done) processed.

La línea de procesado seguida, que ha tenido el objetivo de realzar la presencia de las reflexiones producidas por la tubería y eliminar el ruido del registro, puede ser explicada en los siguientes pasos: 
Processing the followed line, which has been the objective of enhancing the presence of reflections from the pipe and remove noise log, can be explained in the following steps:

1)    Se aplica a cada traza obtenida una nueva escala de colores que se considera adecuada, y cuya gradación de tonos para diferentes amplitudes registradas por la traza queda representada a la derecha de los registros de la Figura E1.4. 

1) A new color scale is considered appropriate is applied to each trace obtained, whose tonal gradation for different amplitudes recorded by the trace is shown on the right of Figure E1.4 records.

2)    El programa Groundvision con el que se realiza el procesado posee filtros de frecuencia del tipo IIR (o recursivos) y FIR. Los filtros FIR son generalmente más lentos pero suelen producir mejores resultados en los registros. Antes de aplicar el filtro se observa el espectro de llegada de la señal emitida. En la figura E1.5, se representa, por una parte, la traza que corresponde al vértice de la hipérbola definida por la tubería  más pequeña. Esta ha sido tomada del perfil 1, representado en la figura E1.3a. 

2) The Groundvision program that processing is performed frequently has the IIR filter type (or recursive) and FIR. FIR filters are generally slower but tends to outperform in the records. Before applying the filter spectrum of arrival of the emitted signal is observed. Figure E1.5, is represented on the one hand, the trace corresponding to the vertex of the hyperbola defined by the smaller pipe. This is taken from profile 1 represented in figure E1.3a.

Figura E1.5. Traza tomada como referencia (a) y su espectro en frecuencia (b). 
Figure E1.5. Trace taken as reference (a) and its frequency spectrum (b).

En la figura E1.5b se representa el espectro de dicha traza. La antena tiene una frecuencia central de emisión de 800 MHz, este es el centro de las frecuencias que comprenden el espectro original de la señal emitida. En la figura E1.5b, se señala la posición de esta frecuencia en el espectro del conjunto de pulsos recibidos que han sido reflejados durante la duración de una ventana temporal del radar y que constituyen la traza de la figura E1.5a.

Se aplica por lo tanto, como primer filtro, un FIR paso banda con el objetivo de suprimir frecuencias no deseadas. Se toma una frecuencia de corte inferior de 241 MHz, y una frecuencia de corte superior igual a 965 MHz. La banda de paso de este filtro, de 724 MHz, se señala también en la figura E1.5b. 

Figure E1.5b said spectrum trace is represented. The antenna has a center frequency of 800 MHz emission, this is the center frequencies comprising the original spectrum of the emitted signal. Figure E1.5b, the position indicated in this frequency spectrum of the set of received pulses that have been reflected in the duration of a time window of the radar and are the trace of Figure E1.5a. 

It therefore applies, as a first filter, a band pass FIR in order to remove unwanted frequencies. Lower cutoff frequency of 241 MHz and an upper cutoff frequency equal to 965 MHz is taken. Passband of this filter of 724 MHz, is also noted in Figure E1.5b. 

3)    Con el objetivo de eliminar del registro la señal directa entre los dipolos emisor y receptor, y la producida por la primera reflexión con el suelo que generalmente, y tal como ocurre en este registro, se solapan, oscureciendo los primeros nanosegundos del registro, se aplica un nuevo filtro de tipo horizontal (2D).

Este filtro procura substraer de cada traza la denominada traza promedio. La traza promedio puede ser calculada a partir de un número de trazas determinado a ambos lados de la traza a ser filtrada, o bien mediante el uso de todas las trazas (lógicamente este último tipo de filtrado no podría ser utilizado en tiempo real durante la toma de datos). En este caso resulta más efectivo utilizar todas las trazas para el filtrado, ya que se trata de un tipo de anomalía horizontal de las denominadas de baja frecuencia, apareciendo en toda la extensión de los registros.

Señalar que, en este tipo de filtros llamados horizontales, espaciales o 2D, el hablar de contenidos frecuenciales está referido a la longitud horizontal de las anomalías, es decir, al número de trazas en las que se registra un evento dado. Una anomalía de gran longitud de onda (y por ello, de baja frecuencia) quedará registrada en un elevado número de trazas, mientras que una anomalía de pequeña longitud de onda (de alta frecuencia) lo será en pocas trazas.

3) In order to deregister the direct signal between transmitter and receiver dipoles, and the first reflection caused by the soil generally, and as in this register, overlapping the first obscuring log nanoseconds, a new horizontal filter (2D) applies. 

The filter attempts to subtract the average of each trace trace called. The average trace can be calculated from a certain number of both sides of the trace to be filtered either by using all traces (logically the latter type of filter could be used in real time during shooting traces data). In this case it is more effective to use all traces for filtering as it is an abnormality of horizontal type called low frequency, appearing in the full records. 

Note that in this type of filter called horizontal or 2D space, the talk of frequential content is referred to the horizontal length of anomalies, that is, the number of traces in which a given event is registered. An anomaly of long wavelength (and thus lower frequency) will be recorded on a large number of traces, while a problem of short wavelength (high frequency) will be in a few traces. 

4)    En el siguiente paso se aplica a los registros una cierta ganancia con el objetivo de compensar las pérdidas debidas a la atenuación por propagación y spreading. En este caso, la traza se multiplica por una función de ganancia variable con el tiempo que es una combinación de una ganancia lineal y exponencial, donde los coeficientes son establecidos por el usuario. Esta función suele tener la expresión:

4) The next step is applied to a certain gain registers in order to compensate for losses due to the propagation attenuation and spreading. In this case, the trace function is multiplied by a variable gain with time which is a combination of a linear and exponential gain where user coefficients are established. This function usually has the expression:

                                                                         A × T + e ^(B×T)

Siendo A y B los coeficientes establecidos y T la variable que representa al tiempo de propagación. En este filtro también se debe indicar la muestra de inicio a partir de la cual se aplica la función de ganancia a las trazas. En este caso se tomo para la ganancia lineal un valor de A = 300, mientras que para la ganancia exponencial B = 10. La muestra de la traza a partir de la cual se aplicó la función fue la número 11, de un total de 359 muestras por traza, como se citó al principio.
 Where A and B coefficients and set the variable T represents the propagation time. This filter should also indicate the starting sample from which the gain function applied to the traces. In this case, the linear gain to take a value of A = 300, whereas the exponential gain B = 10 The sample trace from which the function number 11 was applied, a total of 359 samples per trace, as quoted at the beginning.

5)    Con el objetivo de resaltar aún más las zonas que interesan de la imagen proporcionada por el registro, se aumenta la resolución de la paleta de colores para los puntos de menor amplitud. Se emplea la misma gradación de colores que la utilizada inicialmente (negro - verde claro), pero los valores de amplitud máximos son alcanzados con amplitudes de la muestra de 1500 y -1500, frente a los 3000 y -3000 de la escala que se establece por defecto en el programa.

5) In order to further highlight the areas of interest of the image provided by the registry, the resolution of the color palette for points of lower amplitude is increased. The same gradation of colors used initially (black - light green) is used, but the maximum amplitude values ​​are achieved with amplitudes of sample 1500 and -1500, compared to 3000 and -3000 of the scale is set default in the program. 

6) Por último se produjo un efecto de suavizado del registro mediante la aplicación nuevamente de un filtro 2D, donde cada muestra es sustituida por el valor medio de un conjunto de muestras dentro de una ventana cuyo centro es la propia muestra filtrada. Cuanto mayor sea esta ventana el efecto de suavizado del registro es más aparente,  de manera que hay tener cuidado de no eliminar reflexiones importantes. La ventana utilizada en este caso es una matriz cuadrada de muestras de orden 3.

6) Finally, there was an effect of smoothing the log by again applying a 2D filter where each sample is replaced by the mean value of a plurality of samples within a window centered on the sample itself filtered. The higher the window the smoothing effect is more apparent registry, so that there be careful not to delete important reflections. The window used in this case is a square matrix of order 3 samples.

Una vez concluido el procesado y mediante el ajuste de las hipérbolas de reflexión se obtuvieron valores de la velocidad del medio de 9,65 cm/ns para la tubería grande y 8,9 cm/ns para la tubería pequeña. Aunque son valores aproximados, el más fiable se corresponde al dado por la tubería pequeña ya que, como se dijo, esta discurría perfectamente perpendicular a los perfiles mientras que la grande presentaba un cierto sesgo, lo que puede llevarnos al cálculo de velocidades mayores que las que realmente están presentes en el medio.

Este valor de la velocidad se corresponde con una permitividad que cae dentro del rango de valores presupuesto inicialmente. Esto permite aproximar la profundidad de las conducciones mediante la expresión 1.60. Se obtuvieron profundidades de 36 y 50 cm respectivamente.

Once processing is completed, and by adjusting the values ​​of reflection hyperbolas media speed of 9.65 cm / ns for the larger pipe and 8.9 cm / ns for small pipe is obtained. Although these are approximate values​​, the most reliable corresponds to that given by the small pipe because, as stated, this ran perfectly perpendicular profiles while the largest had a certain bias, which can lead to the calculation of higher speeds than that are actually present in the medium. 

This speed value corresponds to a permittivity which falls within the range of values ​​initially budget. This allows approximate depth of the lines by expression 1.60. Depths of 36 and 50 cm respectively were obtained.

En la tubería grande se puede apreciar claramente en el registro la reflexión producida por el fondo de la misma. Esto permite el cálculo de su tamaño aproximado. Se observa una diferencia de tiempos entre reflexiones de 3,47 ns. Este tiempo se corresponde con el tiempo doble de propagación. Aparentemente no se registran reflexiones debidas a la presencia de agua en el interior de la tubería por lo que se supone que se encuentra vacía en el momento de realizar el estudio. Tomando entonces la velocidad de la onda en el aire en el interior de la tubería obtenemos un diámetro de 50 cm. Esto se corresponde con el tamaño de una tubería de hormigón típica de saneamiento.

En el caso de la tubería pequeña no se aprecia reflexión debida al fondo. Muy posiblemente el pequeño diámetro de la misma haga que ambas reflexiones se solapen. El tamaño de la reflexión y la altura a la que se encuentra hacen pensar que se trata de una tubería de PVC de unos 15 cm de diámetro,  típica de abastecimiento.

Utilizando el programa Easy3D se forma una imagen 3D del terreno a partir de los perfiles realizados. El programa permite establecer los cortes circulares producidos por cada tubería en los perfiles y posteriormente unirlos de forma que se obtiene una representación tridimensional de las mismas.

In the large pipe can be clearly seen in the registry reflection from the bottom of it. This allows the calculation of its approximate size. A time difference between reflections of 3.47 nm is observed. This time corresponds to twice the propagation time. Apparently no recorded reflections due to the presence of water inside of the pipe so it is assumed empty at the time of the study. Then taking the speed of the wave in the air inside the pipe obtain a diameter of 50 cm. This corresponds to the size of a typical concrete pipe sanitation. 

In the case of the small pipe is not reflective of any background can be seen. Quite possibly the small diameter of the same make two reflections overlap. The size of the reflection and the height at which it is suggests that this is a PVC pipe about 15 cm in diameter, typical supply. 

Easy3D program using 3D ground shape image from profiles made​​. The program allows for the circular cuts from each pipe in the profiles and then joining them so that a three dimensional representation of the same is obtained. 

En la figura E1.6 se representa un sub-bloque formado a partir del bloque 3D mediante dos cortes verticales: no en la dirección de los perfiles tomados, a una distancia de 2 m (a partir del origen de coordenadas establecido),  y otro perpendicular a los mismos y a una distancia de 4 m. Este último se escogió de forma que contuviese al eje de la tubería pequeña. En esta figura puede observarse la presencia de las hipérbolas debidas a las dos tuberías figura E1.6 (1)- (2). Además puede apreciarse perfectamente la profundidad relativa de una de ellas a lo largo de su trazado (Figura E1.6 (3)).

A partir de los radios de las tuberías determinados y de la posición de los vértices de sus hipérbolas, se genera una representación tridimensional de las mismas. Figura E1.7. Esta representación nos da una idea mucho más clara de su posición real en el subsuelo. 

Figure E1.6 formed a sub-block from the 3D block by two vertical cuts shown: one in the direction of the profiles taken at a distance of 2 m (from the origin of coordinates set), and another perpendicular to them at a distance of 4 m. The latter is so chosen that contained the axis of the small pipe. 

In this figure can be seen the presence of the hyperbolas due to both Figure E1.6 pipes (1) - (2). Have you fully assessed the relative depth of one along its path (Figure E1.6 (3)). 

Since the radii of the pipe and the determined position of the vertices of the hyperbolic, a three dimensional representation of the same is generated. Figure E1.7. This representation gives us a much clearer picture of its actual position on the ground idea.

Figura E1.6. Sub-bloque formado a partir de dos cortes verticales: paralelo y perpendicular. Se destaca la presencia de hipérbolas de reflexión de las tuberías (1) y (2). Se observa además como la profundidad de la tubería se mantiene constante (3).
Figure E1.6. Sub-block formed from two vertical cuts: parallel and perpendicular. The presence of reflection hyperbolas pipe (1) and (2) stands. It is further noted as the depth of the pipeline is kept constant (3).

Figura E1.7. Representación 3D del posicionamiento de las 2 tuberías. El plano rojo (eje x) se corresponde con la dirección de los perfiles tomados.
Figure E1.7. 3D representation of the positioning of the 2 pipes. The red plane (x-axis) corresponds to the direction of the profiles taken.

·         ESTUDIO 2

Planteamiento y Objetivos

Approach and Objectives

La siguiente prospección  se realizó en el Campus Universitario de Pontevedra (A Xunqueira).Se realizaron un total de 12 perfiles paralelos, con una separación de 46 cm, con lo que se cubrió un área aproximada de unos 30 m2. El esquema de la toma de datos se encuentra representado en la figura E2.1. Se intentó que la dirección de los perfiles tomados fuese perpendicular a la que se creía sería la dirección longitudinal de los servicios enterrados en la zona. El hecho de que los perfiles sean paralelos entre sí, permitirá, utilizando software apropiado, la construcción de bloques 3D mediante interpolación de estos perfiles. El que además discurran perpendiculares al eje de la tubería, ayudará a resaltar las teóricas hipérbolas de reflexión producidas por el paso de la antena sobre esta, de forma que se visualizarán de una forma más clara e identificable. Además, a través de estas reflexiones, por una parte, se puede realizar una aproximación de la velocidad del medio, y por otra parte, teniendo en cuenta su radio de curvatura y la longitud de sus asíntotas se podría realizar una estimación del tamaño de la tubería (para esto habría que tener en cuenta además el diagrama de radiación de la antena).

The following survey was conducted at the University Campus of Pontevedra (A Xunqueira) .It conducted a total of 12 parallel profiles with a spacing of 46 cm, with an area of ​​approximately 30 m2 covered. The scheme of data collection is shown in Figure E2.1. An attempt to address the profiles were taken perpendicular to it would be believed that the longitudinal direction of the buried service area. The fact that the profiles are parallel to each other, allows, using appropriate software, 3D building blocks by interpolation of these profiles. The discurran also perpendicular to the axis of the pipe, serve to highlight the theoretical reflection hyperbolas from passing this antenna, so that is displayed more clearly and identifiable manner. In addition, through these reflections, first, you can make an approximation of the velocity of the medium, and on the other hand, given its radius of curvature and the length of its asymptotes could be to estimate the size of the pipe (for this we must also take into account the radiation pattern of the antenna).

Figura E2.1- Esquema de los perfiles realizados
Figure E2.1- Scheme profiles made

Al ser las características del suelo del mismo tipo que las del caso anterior, era de esperar valores similares de la permitividad y conductividad del terreno, y por lo tanto unas mismas condiciones en cuanto a velocidad y atenuación de la onda.

As the soil characteristics of the same type as the previous case, expected similar values ​​of permittivity and conductivity of the ground, and therefore a same conditions in terms of speed and wave attenuation.

Equipo utilizado y Consideraciones tomadas

Equipment used and considerations taken

Se empleó para el estudio un sistema RAMAC/GPR de Mala Geoscience. La antena escogida fue de 800 MHz monoestática apantallada, con una separación interna entre dipolos, detectada por el software, de 14 cm.

La UC se conectó a un portátil Panasonic Toughbook C-28 a través de un cable paralelo en modo ECP. Se empleo un carro apropiado para el transporte del equipo. 

Se escogió una frecuencia de muestreo de 8039 MHz y un número de muestras por traza registrada de 359, lo que proporcionaba una ventana temporal de 45 ns.  Teniendo en cuenta los valores de la velocidad de propagación en el tipo de terrenos de estudio (entornos urbanos), obtendríamos profundidades aproximadas de penetración con esta configuración entre 1,7 y 3 m. La conductividad del suelo marcará la atenuación que sufrirá la señal emitida.

Otros de los parámetros seleccionados fueron un número de stacks de 8 y un intervalo de separación entre trazas de aproximadamente 1 cm, con el objetivo de mejorar la relación señal/ruido y de detectar la presencia de posibles tubos o tuberías de pequeño tamaño, respectivamente.

La longitud media de los perfiles realizados fue de unos 5,90 m.

Was used for the study, a RAMAC / GPR system Mala Geoscience. The antenna was chosen monostatic 800 MHz shielded, with an internal separation between dipoles detected by the software of 14 cm. 
The UC to a portable Panasonic Toughbook C-28 was connected via a parallel cable in ECP mode. A suitable cart for transportation equipment employment. 
A sampling frequency of 8039 MHz and a number of samples recorded per trace 359 was selected, which gave a time window of 45 ns. Given the values ​​of the propagation speed in the type of fields of study (urban environments), we obtain approximate penetration depths with this setting between 1.7 and 3 m. The conductivity of the soil attenuation score will suffer the emitted signal. 
Other parameters were selected number of stacks of 8 and a trace interval spacing of about 1 cm, with the aim of improving the signal / noise ratio and to detect the possible presence of tubes or small pipes, respectively. 

The average length of the profiles made ​​was about 5.90 m.

Posicionamiento

Positioning

La rueda trasera izquierda del carro utilizado es una rueda taquimétrica que ha sido previamente calibrada. No se consideró necesaria la aplicación de correcciones topográficas a los perfiles debido a las características del terreno (Figura E2.1). 

A pesar de que las características del entorno (abierto y con ausencia de edificios altos que ensombreciesen la zona) eran muy favorables para un posicionamiento mediante GPS, un apoyo fotográfico, junto con el posicionamiento ofrecido por la rueda taquimétrica y  el uso una cinta métrica (que se utilizó para medir la distancia exacta entre perfiles tomados), proporcionaba un posicionamiento de los perfiles suficientemente preciso en la pequeña área de estudio definida.

Carriage left rear wheel used is a tachometer wheel which has been previously calibrated. Applying corrections topographic profiles was not considered necessary due to terrain features (Figure E2.1). 
Although the characteristics of the environment (open and no high buildings ensombreciesen area) were very favorable for a GPS positioning, a photographic support, together with the positioning wheel provided by the tachometer and using a tape (was used to measure the exact distance between profiles taken), provided a sufficiently accurate positioning of the profiles on the small area defined study.

Software empleado y Filtros aplicados

Software used

Durante  los trabajos de campo en este estudio, se utilizó software de adquisición de datos de la compañía MALA Geoscience, concretamente el Groundvision v1.6. No se aplicó ningún tipo de registro en tiempo real durante la toma de datos. Se seleccionó una escala de grises para la visualización de los registros.  

Durante el post-procesado, además del Groundvision, se utilizó el programa Easy3D, también de MALA, orientado a la construcción de bloques 3D a partir de los radargramas obtenidos. También se empleó el programa Reflexw de K.J.Sandmeier, el cual posee múltiples herramientas de ayuda para el procesado de señales tanto de GPR como las provenientes de registros de sísmica de reflexión. 

Data acquisition software company MALA Geoscience, namely Groundvision v1.6 was used during the field work in this study. No any registration was applied in real time during data collection. Grayscale to display the selected records. 
The Easy3D program also MALA-oriented 3D building blocks from radargrams obtained was used for the addition of post-processing Groundvision,. Reflexw KJSandmeier the program, which has multiple tools to help both signal processing of GPR as from seismic reflection records was also used.

Procesamiento, Representación y Resultados obtenidos

Processing, Performance and Showing results

Los registros obtenidos en este estudio, no presentan una clara continuidad en las reflexiones, de forma que en alguno de los perfiles prácticamente se pierde una reflexión producida por una posible tubería que aparecía muy clara en el registro anterior. 
Records obtained in this study do not show a clear continuity in reflections, so that in some profiles practically a reflection from a possible pipe appeared clear in the previous log is lost.

Figura E2.2. En la figura se muestra los 35 ns iniciales del primero de los perfiles tomados que se muestra como ejemplo, donde se observa: (1) 3 claras hipérbolas consecutivas sobre la misma vertical. (2) y (3) Posible presencia de tuberías, (4) Anomalía registrada
Figure E2.2. In the figure 35 ns initial profiles taken first shown as an example, which shows shown: (1) 3 consecutive clear hyperbolas on the same vertical. (2) and (3) possible presence of pipes (4) recorded Anomaly

A la vista del primero de los perfiles (Figura E2.2), cabe destacar la presencia de 3 reflexiones consecutivas (1), cuyos vértices están situados a 1,82 m del comienzo del registro. Dos de estas reflexiones (las dos más cercanas a la superficie), son fuertes, mientras que la última aparece muy difuminada y es casi imperceptible sin la aplicación de alguna función de ganancia que amplifique la atenuación que sufre el pulso emitido. Como se puede observar a lo largo de todo el perfil, para tiempos dobles de propagación mayores que el de esta última reflexión, el fondo de registro se oscurece.

Un poco más adelante en el  registro se observan dos reflexiones cercanas en el espacio (2) y (3), de menor amplitud que las primeras (1), y situadas una un poco más profunda que la otra. Estas pudieran ser debidas a la presencia de dos tuberías, pero no resultan concluyentes en este perfil sin la aplicación de algún filtro que elimine las frecuencias no deseadas, suprimiendo de esta forma el ruido que acompaña a las trazas que definen sus reflexiones. También será necesaria en este caso una amplificación de la señal para una clara resolución. 

Al final del registro que se muestra en la figura E2.2, se puede observar (4) un pequeño efecto de dispersión que se produce cuando la antena se encuentra sobre una pequeña rampa situada al final acera. Este pequeño tramo de rampa rebaja la altura de la acera hasta dejarla al nivel de la carretera (Figura E2.1).

In view of the first of the profiles (Figure E2.2), note the presence of 3 consecutive reflections (1), whose vertices are located at 1.82 m from the registration. Two of these reflections (the two closest to the surface), are strong, while the latter appears very blurred and almost imperceptible without applying a gain function that amplifies the attenuation undergone by the emitted pulse. As can be seen along the entire profile for double times greater than the latter reflection propagation the record background darkens. 
A little later in the record two nearby reflections are observed in space (2) and (3), of lower amplitude than the first (1), and located a little deeper than the other. These could be due to the presence of two pipes, but are inconclusive in this profile without applying a filter that removes unwanted frequencies, thus eliminating noise accompanying the traces that define their reflections. Signal amplification for a clear resolution also be necessary in this case. 
At the end of the record shown in Figure E2.2, could be observed (4) a small scattering effect that occurs when the antenna is located on a small ramp at the end sidewalk. This small stretch of ramp lowers the height of the curb to let the level of the road (Figure E2.1).

Figura E2.3. En la figura se muestra el segundo de los perfiles realizados que se toma también como ejemplo. Se observa: (1) 2 de las reflexiones del registro anterior. (2) Reflexión muy probablemente debida a la presencia de una tubería. (3) Posible hipérbola de reflexión. (4) Anomalía registrada.
Figure E2.3. shows the second of the profiles that are also made ​​taking as example. It is observed: (1) 2 of the reflections from the previous record. (2) Reflection most likely due to the presence of a pipe. (3) Possible reflection hyperbola. (4) Anomaly registered.

La figura E2.3 se corresponde con el segundo de los perfiles tomados. Se observa de nuevo las dos primeras reflexiones fuertes de la figura E2.2(1), encontrándose ahora situadas a la misma distancia y tiempo de propagación. En este registro no se detecta la presencia de una tercera reflexión.

En esta figura se observa claramente la presencia de una tubería (2) representada en el registro (muy probablemente) por la reflexión de su parte superior, seguida de la de su parte inferior. Puede observarse como la amplitud de la reflexión asociada a esta tubería es menor que en las dos primeras. 

Comparando la reflexión (2) en ambas figuras, se puede observar que, el hecho de que en la primera de ellas la tubería se encuentre un poco más cercana a la superficie hace que esta se solape con una señal parásita continua que aparece a lo largo de todo el registro a esa misma altura. 

La reflexión observada en (3), de nuevo, no resulta concluyente, aunque su posición con respecto al perfil anterior es la misma, lo que hacen sospechar que se trate de una tubería o tubo enterrado. A su determinación tampoco ayuda la presencia en el registro del efecto provocado por la rampa (4), que en esta ocasión es más acentuado. 

Con motivo de clarificar los registros obtenidos, se realiza un procesado de los mismos. En la figura E2.4 se visualiza un tramo de un registro que ha sido representado previamente en la figura E2.2 y en el que se habían identificado 3 hipérbolas consecutivas. En este trozo se irá mostrando el efecto de los distintos filtros aplicados y la evolución que sufre la señal recibida. Se propone la siguiente rutina de filtrado.

0) Establecer el cero en los registros a partir de la primera reflexión

1) Filtro FIR pasobanda, con frecuencias de corte: inferior 241 MHz y superior 965 MHz. Este es un filtro vertical, de forma que actúa sobre cada traza independientemente. El objetivo es eliminar frecuencias no deseadas que están contenidas en el espectro de la señal recibida.

2) Ganancia lineal y exponencial con factores de escala: 100 y 94 respectivamente. Compensación de perdidas de propagación y resaltar los eventos de interés.

3) Sustracción de la traza principal, se calcula la media de todas las trazas y se resta a cada una de ellas. El objetivo principal es eliminar el efecto de la señal directa y la presencia de bandas continuas que oscurecen el registro.

4) Aumento de la resolución de la paleta de colores para resaltar amplitudes de tamaño medio.

5) Promediado de cada una de las muestras en celdas de 3x3. Con lo que se produce un suavizado visual del registro debido a la disminución del ruido amplificado en las etapas anteriores.

En la figura E2.4 se observa como las primeras reflexiones detectadas en la figura E2.2 aparecen más claras y limpias. La tercera reflexión es ahora más apreciable, e incluso se observa la aparición de una cuarta reflexión por debajo de las tres anteriores.

The figure E2.3 corresponds to the second holding profiles. It is again the first two strong reflections in Figure E2.2 (1), being now located at the same distance and propagation time. In this register the presence of a third reflection is detected. 
In this figure the presence of a pipe (2) shown in the registration (most likely) by reflection from the top, followed by that of the bottom is clearly seen. Show how the amplitude of the reflection associated with this line is lower than in the first two. 
Comparing reflection (2) in both figures, one can observe that, that in the first of which the pipes are slightly closer to the surface causes it to overlap with a continuous false signal which appears across of the entire record to the same height. 
The reflection observed in (3), again, not conclusive, although its position relative to the previous profile is the same, what they do suspect that the case of a buried pipe or tube. A determination not support the presence in the record of the effect caused by the ramp (4), which this time is more pronounced. 
Due to clarify the records obtained, a processing thereof is performed. In the figure E2.4 a section of a log that was previously shown in Figure E2.2 and which were identified three consecutive hyperbolas displayed. This piece will go showing the effect of different search criteria and the evolution experienced by the received signal. The following routine filtering is proposed. 

0) Set the zero on the records from the first reflection 
1) bandpass FIR filter with cutoff frequencies. Less than 241 MHz and 965 MHz This is a vertical filter, so that each trace acts on independently. The objective is to eliminate unwanted frequencies which are contained in the spectrum of the received signal. 
2) with linear and exponential gain scale factors 100 and 94 respectively. Compensation propagation losses and highlight events of interest. 
3) Subtract the main trace, the mean of all the traces is calculated and subtracted from each. The main objective is to remove the effect of the direct signal and the presence of continuous bands which obscure the record. 
4) Increase the resolution of the color palette to highlight amplitudes of medium size. 
5) average value of each of the samples in 3x3 cells. Whereby a visual record smoothing due to reduced noise amplified in the previous stages occurs. 

In the figure E2.4 is observed as early reflections in Figure E2.2 detected appear brighter and clean. The third consideration is now more appreciable, and even the appearance of a fourth reflection is observed below the previous three.

Figura E2.4. Rutina de aplicada. Se muestra el efecto del procesado sobre un trozo de registro.
Figure E2.4. Routine applied. The effect of processing on a piece of log is displayed.

Una vez procesados los registros de las figuras E2.3 y E2.4, se muestran en la figura E2.5 a y b.  
After processing the records E2.3 and E2.4 the figures, shown in Figure E2.5 and b.

Figura E2.5 a y b. Se representan los registros de las figuras E2.2 y E2.3 una vez procesados.   
Figure E2.5 b represent records of E2.2 and E2.3 figures once processed

Figura E2.5 a y b. Se representan los registros de las figuras E2.2 y E2.3 una vez procesados.   

En (3), puede apreciarse la presencia de una tubería,  en la que claramente se observa la reflexión de su parte superior e inferior, todo parece indicar que nos encontramos ante una tubería de hormigón típica de saneamiento con un diámetro de de 50 mm. 

La reflexión que se destaca en (1), casi con toda seguridad, es producida por una tubería de PVC, debido a la amplitud de la reflexión, tamaño de las asíntotas y profundidad.

En cuanto a la (2) podría tratarse de 3 tuberías del mismo tipo que la primera y situadas por debajo de ésta. También cabría la posibilidad de que se tratase de una tubería llena de agua en la que se ha producido un doble rebote del fondo (eso explicaría las tres hipérbolas equiespaciadas que se observan) aunque el hecho de que la que sería la primera reflexión del fondo tenga una mayor amplitud en el último semiciclo que la reflexión en la parte superior hace que cobre más fuerza la opción de 4 tuberías en paralelo de un diámetro aproximado de unos 15 cm.

Figure E2.5 b represent the records of E2.2 and E2.3 figures once processed. 
In (3), can be seen the presence of a pipe, which clearly reflect its top and bottom can be seen, it appears that we have a pipeline of typical concrete sanitation with a diameter of 50 mm. 
The reflection that stands out in (1), almost certainly, is produced by a PVC pipe, because the amplitude of reflection, size and depth of the asymptotes. 
Regarding (2) it could be three pipes of the same type as the first and placed below it. It might also be the possibility that they were a pipe full of water in which there was a double bounce of the bottom (that would explain the three equally spaced hyperbolas observed) but the fact that it would be the first reflection of the fund has greater extent in the last half cycle that the reflection at the top makes the copper harder choice of 4 parallel pipes of a diameter of about 15 cm.

• ESTUDIO 3

Planteamiento y Objetivos

Approach and Objectives

La siguiente prospección  tuvo lugar en el Campus Universitario de Pontevedra (A Xunqueira). Se planteó una malla de 23 perfiles paralelos equidistantes 26 cm. La longitud media de los perfiles fue de 7,90 m, determinando un área aproximada de unos 45 m2. 

La primera capa de suelo esta constituida por bloques macizos de cemento-piedra adyacentes. Cada uno de estos bloques constituye un paralelepípedo de dimensiones 13x35x6 cm. Se pudo comprobar, mediante el levantamiento de algunos bloques sueltos cerca de una arqueta próxima al último perfil tomado, que el suelo que sirve de soporte a dichos bloques esta constituido por una base grava cemento en la que se pudo apreciar una humedad relativa importante en el momento del estudio, lo que hacia presuponer una posible rápida atenuación de la señal radar. En la arqueta antes mencionada pudo observarse la terminación de una tubería de cemento de 15 cm de diámetro, cuya dirección longitudinal a priori discurriría con una cierta inclinación con respecto a la perpendicular de los perfiles tomados. La figura E3.1 muestra el esquema de perfiles que se llevaron a cabo, el tipo de suelo, y la presencia de la arqueta y tubería. 

The following exploration took place at campus of Pontevedra (A Xunqueira). A mesh of 23 equally spaced parallel profiles was raised 26 cm. The average length of the profiles was 7.90 m, determining an area of ​​approximately 45 m2.
The first layer of soil is composed of massive blocks of stone cement-adjacent. Each of these blocks is a parallelepiped with dimensions 13x35x6 cm. It was found, by lifting some loose blocks near a chest next to last profile taken that the soil that supports such blocks is constituted by a gravel cement base where it was observed a significant relative humidity time of the study, which to assume a possible rapid attenuation of the radar signal. In the above pit terminating a cement pipe 15 cm in diameter, whose longitudinal direction a priori would run with a certain inclination relative to the perpendicular drawn profiles was observed. E3.1 The scheme shows the profiles were carried out, soil type, and the presence of pit and pipe.

Figura E3.1 - Esquema de los perfiles realizados. Se destaca la presencia de una arqueta de cemento con rejilla metálica donde se podía observar la llegada de una tubería de cemento de unos 15 cm de diámetro.
Figure E3.1 - Scheme made ​​profiles. You can see a concrete pit with metal grill where you could see the arrival of a cement pipe about 15 cm in diameter.

Equipo utilizado y Consideraciones tomadas

Equipment used and considerations taken

El equipo utilizado fue un sistema RAMAC/GPR de Mala Geoscience. Se empleó una antena de 800 MHz monoestática apantallada. Una frecuencia de muestreo de 8039 MHz con 359 muestras por traza proporcionaron una ventana de tiempos dobles de propagación de 45 ns. La distancia entre trazas tomadas por perfil fue de 1 cm. Cada traza fue construida mediante la superposición de 8 trazas (stacking) lo que proporciona una mejora en cuanto a la relación señal ruido, enfatizando las señales coherentes y disminuyendo los efectos de las señales incoherentes.

Como se dijo, pudo comprobarse que suelo que servía de soporte a los bloques presentaba un elevado nivel de humedad, seguramente debido en gran medida a que las juntas de cemento entre bloques se encontraban muy cuarteadas, e incluso entre muchos de ellos, estas habían desaparecido por completo, como se puede apreciar en la figura E3.2, donde algunos de los bloques sueltos fueron levantados

The equipment used was a RAMAC / GPR system Mala Geoscience. 800MHz antenna shielded monostatic was used. A sampling frequency of 8039 MHz with 359 samples per trace provided a double window propagation times 45 ns. The distance between profile traces taken in was 1 cm. Each trace was built using overlapping eight traces (stacking) which provides an improvement in SNR, emphasizing the coherent signals and reducing the effects of non-coherent signals. 
As stated, it was found that soil served as a support to the blocks had a high humidity level, probably due largely to the cement joints between blocks were badly chapped, and even among many of them, these were gone completely, as can be seen in Figure E3.2, where some of the individual blocks were lifted

Figura E3.2. Muchos de los bloques cercanos a la arqueta pudieron ser fácilmente levantados
Figura E3.3. El uso de un cart durante la toma de perfiles facilitó las tareas de campo
Figure E3.2. Many of the blocks near the casket could be easily raised 
Figure E3.3. The use of a cart for making profiles facilitated the fieldwork

Esta humedad incrementa la conductividad de subsuelo bajo los bloques, con lo que los efectos de atenuación en la señal serían a priori de mayor importancia. Otro efecto posible será la probable reverberación de la señal emitida por la antena (ringing), debido a la desadaptación de impedancias entre la antena y el suelo.

This wetness increases the conductivity of soils under the blocks, so that the effects of signal attenuation on a priori be of greater importance. Another may be the probable effect reverberation of the signal emitted by the antenna (ringing), due to impedance mismatch between the antenna and the ground.

Posicionamiento

Positioning

El posicionamiento de los perfiles se llevo a cabo mediante la rueda taquimétrica del vehículo de transporte del equipo (Figura E3.3).

Gracias al fácil acceso y transitabilidad del área de estudio, el uso de este cart fue de gran utilidad, facilitando las tareas de toma de perfiles. De nuevo nos encontramos con un terreno llano sin puntos de elevación relevantes en el área de estudio, por lo que no fue necesario establecer una corrección topográfica a los perfiles tomados.

The positioning of the sections was carried out by the tacho wheel transport vehicle equipment (Figure E3.3). 
Easy access and serviceability of the study area, the use of this cart was very useful, facilitating the tasks of making profiles. Again we find a flat terrain without relevant points in the study area elevation, so it was not necessary to establish a topographic correction profiles taken.

Software empleado

Software used

Para la toma de datos y primeras conclusiones de procesado se empleó el programa Groundvision de Mala Geoscience. No se aplicó ningún filtro en tiempo real durante la toma de datos. 

El peso de otras partes del análisis y post-procesado de datos recayó en el software Reflexw de K.J. Sandmeier, mientras que en la parte de representación en 3D se utilizó el  Easy3D de Mala Geoscience.

For data acquisition and processing the first conclusions Groundvision Mala Geoscience program was used. No filter is applied in real time during data collection. 
The weight of other parts of the analysis and data post-processing software Reflexw went to the KJ Sandmeier, while the part of the 3D representation of Mala Geoscience Easy3D used.

Procesamiento, Representación y Resultados obtenidos

Processing, Performance and Showing results

En la Figura E3.4 se muestra uno de los perfiles tomados (concretamente el número 2), a este registro no se le ha aplicado todavía ningún tipo de procesado.
In Figure E3.4 taken one of the profiles (specifically number 2) is displayed in this record has not yet been applied to it any processing.

Figura E3.4. En la figura se muestra uno de los perfiles tomados (num. 2) donde se observa (1) el efecto producido por un cambio de medio muy superficial acentuado por un efecto de reverberación en la antena ocultando parcialmente una tubería, cuya presencia se destaca (2), bajo la tubería puede observarse también la zanja creada para su colocación (3). A pesar de la fuerte atenuación que sufre la señal se destaca la reflexión clara producida por un nuevo cambio de estrato detectado por el GPR (4).
Figure E3.4. In the figure one of the profiles is shown (num. 2) where it is observed (1) the effect of a change in a very superficial middle accented by a reverb effect on the antenna partially hiding a pipe is shown, whose presence stands (2) under the pipe trench created for placement (3) can also be observed. Despite the strong attenuation suffered by the signal produced by the reflection light a new layer change detected by the GPR (4) stands

A la vista de los registros, de los cuales podría decirse que la  Figura E3.4 es un buen ejemplo, se pueden destacar varias cosas: 

La aparición de unas bandas longitudinales consecutivas lo largo de todo el registro (1) oscurecen la presencia de cualquier objeto de interés dentro del primer medio metro del suelo prospectado. Estas bandas son debidas por una parte, a la inmediata sucesión en tiempo, y parcial aliasing, de tres reflexiones consecutivas. Estas son las correspondientes a: señal directa entre antena transmisora y receptora (configuración monoestática con una separación interna de 14 cm entre dipolos, teniendo como medio presente entre ambos el aire), primera reflexión de la señal con la capa superficial del suelo (formado por bloques de 6 cm de espesor) y reflexión debida a un cambio de sustrato: capa superficial / base de grava cemento, sobre la que se encuentra parcialmente enterrada la tubería. Por otra parte este efecto se ve además parcialmente agravado por la desadaptación de impedancias antena suelo debida a la humedad presente en el terreno, de la que se hablará con más detalle al final del estudio. También destacar la rápida atenuación de la señal debida también a un valor elevado de la humedad que proporciona valores altos de la conductividad en el medio.

A pesar de esto, en todos los registros puede destacarse la presencia de una hipérbola de reflexión (2) debida a una tubería. El eje de esta hipérbola se sitúa en el primer perfil a una distancia de 1,45 m del origen de distancias tomado (ver Figura E3.1), terminando a una distancia de 3.21 m en el último perfil, de manera que esta discurría no totalmente perpendicular a los perfiles tomados. Esto corroboró la impresión que se había tenido a priori viendo la orientación de salida de la tubería en la arqueta. Este hecho hace que un cálculo de la permitividad efectiva a través de las hipérbolas de reflexión produzca valores mayores que los que realmente caracterizan el entorno donde se ubica la tubería. Bajo la reflexión producida por la tubería, puede observarse la zanja creada durante la instalación de la misma (3).

A lo largo de muchos de los perfiles tomados puede observarse la presencia de un nuevo cambio de sustrato, más visible en ciertas zonas del registro (4). Esta reflexión posiblemente es debida a la presencia de una capa de zahorra que sirve de nivelación y asentamiento de la base de grava-cemento.

A view of the records, which could be said to Figure E3.4 is a good example, you can highlight several things:

The appearance of a row throughout the record (1) longitudinal bands obscure the presence of any object of interest within the first half meter of soil prospected. These bands are due firstly, to the immediate succession in time, and partial aliasing, three successive reflections. These are related to: direct signal between transmitting and receiving antenna (monostatic configuration with an internal separation of 14 cm between dipoles, with the medium present between the air), first reflection signal with topsoil (formed by blocks of 6 cm thick) and reflection due to a change of substrate-surface layer / base cement gravel, on which the pipe is partly buried. Moreover, this effect is partly also compounded by the antenna impedance mismatch due to soil moisture in the soil, which will be discussed in more detail at the end of the study. Also note the rapid attenuation due to a too high value of the humidity that provides high values ​​of conductivity in the average signal.

Despite this, in all registers can stand the presence of a hyperbola of reflection (2) due to a pipe. The axis of the hyperbola lies on the first section at a distance of 1.45 m from the origin of distances taken (see Figure E3.1), ending at a distance of 3.21 m on the last profile, so that this ran no completely perpendicular profiles taken. This confirmed the impression that they had a priori watching output orientation of the pipe in the manhole. This fact makes a calculation of the effective permittivity through reflection hyperbolas produce greater than actually characterize the environment where the pipe is located values. Under the reflection from the pipe, the trench created during the installation of the same (3) can be observed.

Along many of the holding profiles can be observed the presence of a new change of substrate, more visible in certain areas of the register (4). This reflection may be due to the presence of a layer of gravel serving leveling and settling of the gravel-cement base.

Figura E3.5. Esquema de los 23 perfiles tomados. Estos perfiles son utilizados para formar una imagen tridimensional de los datos (Easy3D).
Figure E 3.5. Scheme 23 profiles taken. These profiles are used to form a three-dimensional image data (Easy3D).

En la figura E3.5 se observa la disposición de los perfiles paralelos obtenidos que es tomada por el programa Easy3D para la construcción de una imagen tridimensional de los datos mediante interpolación.

En la figura E3.6a se aplica un corte horizontal al bloque tridimensional generado a través de los perfiles. Este corte se realiza aproximadamente a unos 3 ns de la posición de inicio de la ventana temporal.

In the figure E3.5 arrangement of parallel profiles obtained which is taken by Easy3D program for constructing a three dimensional image of the observed data by interpolation.
In the figure E3.6a a horizontal cut to three-dimensional block generated by the applied profiles. This cut is made approximately 3 ns at a start position of the time window.

Figura E3.6. Representación de un bloque tridimensional formado a partir de los perfiles, al que se le ha realizado un corte horizontal (a). Vista de la slice horizontal plana a la altura del corte.
Figure E3.6. Representation of a three-dimensional block formed of the profiles, to which it has been made a horizontal section (a). View of the flat horizontal slice at the level of the cut.

Esta posición de inicio se ha determinado a partir de la primera reflexión registrada, que se corresponde con la señal directa entre dipolos, y en la que se tiene en cuenta la separación entre los mismos. Para estos perfiles, la aparición de esta primera reflexión se correspondía con la muestra número 30 de cada registro. El corte horizontal escogido contiene el vértice de la hipérbola definida en los perfiles paralelos.

En la figura E3.6a se puede observar claramente la tubería detectada y la ligera inclinación de su eje con respecto a la perpendicular de los perfiles. En la figura E3.6b se representa la slice plana horizontal a la altura de 3 ns de tiempo doble de propagación, donde se aprecia claramente la presencia de la tubería.

Teniendo en cuenta esta última figura y con el objetivo de calcular la permitividad dieléctrica del medio, se realiza un nuevo perfil, de forma que discurra perpendicularmente a la dirección obtenida del eje de la tubería.

Sobre este perfil, y utilizando el programa Reflexw, se calcula la velocidad aproximada del medio ajustando la ecuación de una hipérbola a la reflexión ocasionada por la tubería.  El método seguido por el programa se corresponde con lo explicado en la parte teórica a propósito del cálculo de permitividades mediante hipérbolas de reflexión en elementos de dimensiones finitas.  

This starting position is determined from the first reflection recorded, which corresponds to the direct signal between dipoles, and which takes into account the spacing between them. For these configurations, the occurrence of this first reflection matched the sample number of each register 30. The selected horizontal slice contains the vertex of the hyperbola defined by parallel profiles. 
In the figure is seen clearly E3.6a detected light pipe and the inclination of its axis with respect to the perpendicular of the profiles. In the figure E3.6b the flat horizontal slice up to 3 double ns propagation time, wherein the presence of the pipe shows clearly shown. 
Considering this last figure and in order to calculate the dielectric permittivity of the medium, a new profile so that runs perpendicular to the direction obtained from the axis of the pipe is made. 
On this profile, and using the Reflexw program, the approximate average speed is calculated by adjusting the equation of a hyperbola reflection caused by the pipeline. The method followed by the program corresponds explained in the theoretical part concerning calculation of reflection hyperbolas permittivities by elements of finite dimensions.

Figura E3.7. A partir de la hipérbola de reflexión generada por la tubería se calcula el valor de la velocidad de las ondas electromagnéticas en el medio.
Figure E3.7. From the generated reflection hyperbola pipe velocity value of the electromagnetic waves in the medium are calculated.

Como se puede apreciar en la Figura E3.7, se obtienen un valor de la velocidad de 0.1064 m/ns. Aplicando la ecuación 1.60 se calcula el valor correspondiente de la permitividad dieléctrica del medio. Se obtiene por lo tanto una permitividad dieléctrica relativa efectiva de 8, lo que esta dentro de los valores habituales en este tipo de suelos.

Con estos datos se puede aproximar la profundidad de la tubería. En los registros podía observarse una pequeña variación de la profundidad registrada, de forma que se obtuvieron valores entre 8 y 12 cm de profundidad. Esto se corresponde con la profundidad que presenta la tubería a su salida en la arqueta (8 cm). Por lo que el valor de la velocidad obtenido de esta forma parece que permite un ajuste muy preciso de la profundidad de la tubería en este caso.

En la Figura E3.8 se calcula el diámetro de la tubería a partir de la diferencia de tiempos de llegada entre la reflexión superior e inferior de la misma. 

As can be seen in Figure E3.7, a value of the speed of 0.1064 m / ns are obtained. Applying equation 1.60 the corresponding value of the dielectric permittivity of the medium is calculated. Therefore effective relative permittivity 8 is obtained, which is within the usual values ​​in these soils. 
These data can approximate the depth of the pipeline. In the records could be seen a little variation of the depth recorded so that values ​​between 8 and 12 cm in depth were obtained. This corresponds to the depth of the pipeline presents its output in the chest (8 cm). So the speed value thus obtained appears that allows very precise depth in this case the pipe fitting. 
In Figure E3.8 the pipe diameter is calculated from the difference in arrival times between the upper and lower reflection thereof.

Figura E3.8. Cálculo del diámetro de la tubería. También se muestra la traza que contiene al eje de la misma y su correspondencia de amplitudes
Figure E3.8. Calculating the diameter of the pipe. Trace containing the axis of the same amplitude and their correspondence is also shown

Se observa en la figura que se obtiene una diferencia de tiempos de 1,01 ns. En el momento de realizar el estudio la tubería se encontraba vacía. Esto se refleja además en los registros, donde no aparece ninguna reflexión intermedia entre la de la parte superior y el fondo de la tubería. En el caso de estar parcialmente llena de agua debería aparecer una reflexión intermedia característica. A este respecto es muy interesante el estudio realizado por Zeng (1997), donde simula las reflexiones teóricas que deberían producir distintos tipos de tubería con cantidades diferentes de una gran variedad de líquidos, tales como agua dulce, agua salada, gasolina, etc.

En la Figura E3.9, tomada de Zeng (1997) se representan las reflexiones esperadas para una tubería de fibra de vidrio llena hasta un 50% de: Gas (10), Agua dulce (11) y Agua Salada (12).

It is seen from the figure that a difference of time of 1.01 ns is obtained. At the time of the study was empty pipe. This is also reflected in the records where no reflection appears intermediate between the top and bottom of the pipe. 
In the event that it is partly filled with water should appear intermediate reflection characteristic. In this respect it is very interesting study by Zeng (1997), which simulates the theoretical reflections that should produce different types of pipe with different amounts of a variety of liquids such as fresh water, salt water, gasoline, etc. 
Gas (10) Freshwater (11) and Saltwater (12): Figure E3.9, taken from Zeng (1997) reflections expected for fiberglass pipe filled to 50% are shown.

Figura E3.9 reflexiones esperadas para una tubería de fibra de vidrio llena hasta un 50% de: Gas (10), Agua dulce (11) y Agua Salada (12). Las reflexiones F y G se corresponden con las del fondo de la tubería. Figura tomada de Zeng (1997).
Figure E3.9 reflections expected for fiberglass pipe filled to 50%: Gas (10) Freshwater (11) and Saltwater (12). The F and G correspond to the reflections from the bottom of the pipe. Figure taken from Zeng (1997).

Figura E3.10. Se representa de nuevo la Figura E.6a, donde en la posición de la reflexión registrada se sitúa ahora una tubería de diámetro 15 cm que se ajusta a la forma de la hipérbola.
Figure E3.10. Again shows Figure E.6a where the position of the recorded reflection is now at a pipe 15 cm in diameter that fits the shape of the hyperbola.

Considerando una tubería llena de aire se obtiene un diámetro de 0,15 m (figura E3.8), lo que se corresponde exactamente con la medida tomada anteriormente en la arqueta. Señalar también que si la tubería estuviese llena de agua deberían aparecer también únicamente dos reflexiones (parte superior y parte inferior) pero en este caso mas espaciadas en tiempo. Por lo que si se considerase erróneamente que la tubería esta llena de aire, el gran diámetro obtenido podría ser un indicativo del error cometido.

En la figura E3.10 puede observarse una nueva representación en 3D de los perfiles. En este caso se ha situado una tubería teniendo en cuenta la posición de los vértices de las hipérbolas de cada perfil tomado y el radio obtenido anteriormente. 

La orientación de la tubería puede verse claramente en la figura figura E3.11, donde el eje x se corresponde con la dirección de los perfiles tomados, el eje y la profundidad y el eje z se corresponde con el eje de coordenadas tomado.

Considering a pipe filled with air, a diameter of 0.15 m (Figure E3.8) is obtained, which corresponds exactly to the action taken earlier in the arquet. Also note that if the pipe were filled with water should also appear only two reflections (top and bottom) but in this case more spaced in time. So if it is wrongly considered that the pipe is full of air, large diameter obtained may be indicative of the error. 
In the figure E3.10 can see a new 3D representation of the profiles. In this case it has been placed in the light pipe the position of the vertices of the hyperbolas taken by each profile and radius obtained above. 
The orientation of the pipe can be clearly seen in figure figure E3.11, where the x axis corresponds to the direction of the profiles taken, and the depth axis and the z axis corresponds to the coordinate axis taken.

Figura E3.11 Representación 3D del posicionamiento de la tubería. El plano rojo (eje x) se corresponde con la dirección de los perfiles tomados. 
Figure E3.11 positioning 3D rendering pipeline. The red plane (x-axis) corresponds to the direction of the taken profiles.

Se realizó adicionalmente una división de los perfiles en las capas registradas por el GPR, las cuales pueden observarse en la figura E3.12. La  línea negra se corresponde con el cambio de medio: bloques / hormigón, mientras que la línea naranja se corresponde con el cambio hormigón  / zahorra.  En la figura también se escogieron algunos puntos de la segunda capa cuya diferencia de tiempos con respecto a la primera se representan también en la figura. Esta diferencia de tiempos puede ser transformada en profundidad teniendo en cuenta la velocidad obtenida, y también queda representada en la figura. Todo esto puede comprobarse en la figura E3.12, donde se ve que el espesor de esta capa de hormigón es variable oscilando entre 29 a 40 cm.

A division of the profiles will be further performed on the registered by the GPR layers which can seen in Figure E3.12. The black line corresponds to the change of medium: block / concrete, while the orange line corresponds to the change concrete / gravel. In the figure some points of the second layer were also selected for which the difference of time with respect to the first is also shown in Figure. This time difference can be converted into depth considering the speed achieved, and is also shown in Figure. All this can be seen in Figure E3.12, which shows that the thickness of this layer of concrete is variable ranging from 29 to 40 cm.

Figura E3.12. Cambios de medio observados en el registro. La línea negra se corresponde con la reflexión bloques/hormigón, mientras que la línea naranja se corresponde con la reflexión hormigón/zahorra. Realizado mediante un seguidor de fase con el software Reflexw.
Figure E3.12. Medium changes observed in the registry. The black line corresponds to the block / concrete reflection, while the orange line corresponds to concrete / gravel reflection. Made by a phase tracker with Reflexw software.

En cuanto a lo que respecta a la reverberación observada en los registros al principio del estudio, decir que al igual que en este caso, y como se pudo observar cuando se analizó las características de los equipos GPR, la mayoría de las antenas están diseñadas para estar en contacto, ó muy próximas, al suelo, de forma que la impedancia de las mismas varía con diferentes tipos de suelo, componentes mezclados y rugosidad. Estas antenas están diseñadas para ser utilizadas sobre un suelo con un rango de impedancias determinado, siendo en este rango donde se produce una transmisión de más eficiente de energía al suelo.

La reverberación registrada por la antena es debida a la desadaptación de impedancias entre las antenas transmisora y receptora con el suelo. Esta desadaptación hace que la antena transmita varios pulsos que  decaen rápidamente con el tiempo, en vez de transmitir un único pulso claro. Es habitual que a este efecto  también contribuya una reverberación producida en la antena receptora, donde aparece rebotes sucesivos de la señal entre lo que es el alimentador de la antena y su parte final (dipolo en contacto con el suelo) (Radzevicius 1et al. 2000). Una disposición ortogonal de la antena transmisora y receptora (configuración contrapolar), mediante una antena biestática,  podría producir en estos casos buenos resultados, sobre todo cuando el objetivo son  elementos como tuberías ó cables. La orientación de antenas que parece más adecuada en este caso es de 45º con respecto al eje de la antena, según se demuestra en (Radzevicius 2 et al. 2000).

Regarding the reverb observed records at baseline, most antennas are designed to be in contact, or very close to the ground, so that the impedance of these varies with different soil types, mixed components and roughness. These antennas are designed for use on a floor with a determined range of impedances, being in this range where more efficient transmission of energy to the ground occurs. 


Reverberation antenna recorded is due to impedance mismatch between the transmitting and receiving antennas with the ground. This mismatch causes the antenna to transmit several pulses which decay rapidly in time, rather than transmitting a single light pulse. It is common that this effect also contributes a reverberation produced at the receiving antenna, where successive signal bounces between what the antenna feeder and final part (dipole in contact with the ground) appears (Radzevicius 1et al. 2000 ). An orthogonal arrangement of the transmitter and receiver (polarized configuration) antenna, using a bistatic antenna could produce good results in these cases, especially when the target are elements such as pipes or cables. The orientation of antennas that seems more appropriate in this case is 45 ° to the axis of the antenna, as shown in (2 Radzevicius et al. 2000).

• ESTUDIO 4

Planteamiento y Objetivos

Approach and Objectives

Este estudio tuvo lugar en los alrededores del Campus Universitario de Pontevedra, A Xunqueira, Pontevedra. 

En este caso la prospección se dividió en dos áreas de estudio. Las zonas escogidas se correspondían con la entrada y la salida de un túnel. Este túnel era  atravesado por una carretera asfaltada, de forma que para los vehículos constituye una posible vía de acceso al campus.

El estudio presentaba un gran interés a priori. Sobre el asfalto se observaba claramente la reciente apertura de dos zanjas, una de ellas destinada al cableado de fibra óptica, lo cual pudo verificarse claramente por la presencia de dos tapas de registro a la entrada y salida del túnel respectivamente (Figura E4.1). La otra zanja no tenía conexión aparente con ningún registro, por lo que a priori no se pudo decir con seguridad a que tipo de servicio pertenecía. Se sospechaba que posiblemente perteneciese a la red de abastecimiento eléctrico.

Estas zanjas, además, presentaban la peculiaridad de que durante su trazado, se producía un cruce de las mismas. Este cruce quedaría recogido en los perfiles tomados en la zona que en el estudio se consideró como parte posterior del túnel (Figura E4.1). 

This study was done around the University Campus of Pontevedra, A Xunqueira, Pontevedra.

The survey was divided into two areas of study. The selected regions correspond to the inlet and exit of a tunnel. This tunnel was crossed by a paved road, so for vehicles is a possible path to the campus.

The study showed a great interest a priori. On asphalt clearly noted the recent opening of two ditches, one intended for fiber optic cabling, which could clearly be verified by the presence of two manholes at the entrance and exit of the tunnel, respectively (Figure E4.1) . The other ditch had no apparent connection with any registration, which a priori could not say for sure what kind of service he belonged. It was suspected that possibly belonged to the mains supply.


These trenches also had the peculiarity that a crossing of these occurred during its design,. This crossing would be reflected in the profiles taken in the study area was considered back of the tunnel (Figure E4.1).

Figura E4.1 Esquema de las zonas de estudio y de los perfiles realizados.
Figure E4.1 Outline of study areas and profiles made​​.

Equipo utilizado y Consideraciones tomadas

Equipment used and considerations taken

Para las labores de campo se utilizó un GPR/RAMAC de MALA Geoscience. Se escogió una antena monoestática apantallada de 800 MHz.

Los parámetros seleccionados fueron los siguientes:

  

- Frecuencia de muestreo: 8039 MHz.

- 500 muestras por segundo.

- Ventanal temporal de 62 ns.

- Número de Stacks: 8.

- Separación entre trazas: 1 cm. 

En la denominada parte anterior del túnel se recogieron un total de 7 perfiles paralelos. Como se puede apreciar en la figura E4.1 los perfiles se iban estrechando a medida que se acercaban a la entrada del túnel, de forma que el primero de ellos cubre una distancia de 6,66 metros, mientras que el último, que coincide justo con su entrada, tiene una longitud de únicamente 4 metros. 

En la parte posterior del túnel se recogieron un total de 9 perfiles, de longitudes oscilando entre los 4 metros y medio y 5 metros. Como se puede observar en la figura E4.1, estos perfiles cubrían un área en cuyo centro se encontraba el cruce de tuberías antes mencionado.

It was used a GPR / MALA Geoscience RAMAC for field work. A shielded 800 MHz monostatic antenna was chosen. 

The selected parameters were: 
  
- Sampling frequency: 8039 MHz. 
- 500 samples per second. 
- 62 ns temporal patio. 
- Number of Stacks: 8. 
- Separation of traces: 1 cm. 

In front of the tunnel called total 7 parallel profiles were collected. As shown in Figure E4.1 the profiles were shaking as they approached the entrance to the tunnel, so that the first of which covers a distance of 6.66 meters, while the latter, which just coincides with its input, only has a length of 4 meters. 
In the rear of the tunnel in total 9 profiles of lengths ranging from 4 feet high and 5 meters collected. As seen in Figure E4.1, these profiles covering an area at the center of the pipe junction mentioned above is located.

Posicionamiento

Positioning

Para el posicionamiento de los perfiles se utilizó la rueda taquimétrica previamente calibrada sobre el terreno. Esta rueda esta acoplada a un cart que sirvió de transporte del equipo y facilitó las tareas de campo. 

No se considero necesaria la aplicación de corrección topográfica a los perfiles debido al tipo de terreno en el que se realizó el estudio.

To position the tachometer wheel profiles previously calibrated in the field was used. This wheel is coupled to a transport cart that served the team and facilitated the field work. 
The application of topographic profiles due to the type of soil in which the study was conducted consider correction is necessary.

Software empleado

Software used

Para la toma de datos se utilizó el software Groundvision de Mala Geoscience. No se utilizó ningún tipo de filtrado de señal en tiempo real

Para el procesamiento de datos posterior se utilizó principalmente el Easy3D también de Mala Geoscience. El programa Easy 3D forma una imagen 3D del terreno a partir de los perfiles realizados. Posteriormente permite establecer los cortes circulares producidos por cada tubería en los perfiles, estos cortes pueden unirse mediante secciones, de forma que se obtiene una representación tridimensional de las conducciones. Este programa también permite la representación de “slices” o cortes del cubo según diferentes planos.

The Groundvision Mala Geoscience software was used for data collection. No filtering any signal is used in real time 
For subsequent data processing is mainly used the Easy3D also Mala Geoscience. The Easy 3D program is a 3D terrain image from profiles made​​. Subsequently this allows the circular cuts from each pipe in the profiles, these sections may be joined by cuts, such that a three dimensional representation of the pipes is obtained. This program also allows the representation of "slices" of the cube or cut according to different planes. 

Procesamiento, Representación y Resultados obtenidos

Processing, Performance and Showing results 

En este caso, en ninguno de los perfiles, en ambas zonas prospectadas,  pudo registrarse claramente el tipo de anomalías esperadas: hipérbolas de reflexión debidas a posibles tubos o tuberías bajo tierra. 

En la figura E4.2, se muestra un esquema de los perfiles llevados a cabo en la zona posterior del túnel (zona donde se produce el cruce de tuberías). En ella se pueden observar las distancias entre perfiles y la longitud en metros de cada uno de ellos. Se señala además dos perfiles, situados en el primer y tercer metro con respecto al origen de coordenadas tomado. Estos dos perfiles se representan en las figuras E4.2 y E4.3, y servirán como ejemplo del resto de los perfiles registrados. 

In this case, in any of the profiles, in both prospected areas could clearly register the type of expected anomalies reflection hyperbolas due to possible tube or pipe underground. 
Figure E4.2, an outline of the profile held in the rear area of ​​the tunnel (area where the junction pipe is made) is displayed. In it you can see the distances between profiles and the length in meters of each. Two profiles, located on the first and third meter with respect to the coordinate origin taken further notes. These two profiles are shown in Figures E4.2 and E4.3, and serve as an example of other registered profiles.

Figura E4.2. En la figura se representan los perfiles registrados en la zona posterior del túnel. Los perfiles señalados serán representados en las figuras E4.2 y E4.3.
Figure E4.2. Figure profiles recorded in the back of the tunnel are shown. Marked profiles are represented in Figures E4.2 and E4.3.

Como se puede apreciar en los registros de las figuras E4.2 y E4.3, no se observa ninguna reflexión clara de tipo hiperbólico, a pesar de la casi total certeza de existencia de conducciones en la zanja, y de haber realizado perfiles en una dirección prácticamente perpendicular a la misma.

Sin embargo, sí se visualizan claramente dichas zanjas, produciendo un contraste con respecto al medio que las rodea que hace que se distingan perfectamente en el registro, a pesar de que en su interior, a juzgar por los registros obtenidos, parezcan estar vacías. 

El desconocimiento del tipo de tuberías presentes en este caso, y quizás más importante aún, el desconocimiento de la posible disposición de las mismas, hace que las conclusiones de este estudio estén a la expectativa de conocer algo más acerca de las características y disposición de este tipo de conducciones que nos ayude a obtener más conclusiones.

As it can be seen in the records of the E4.2 and E4.3 figures, no clear reflection of hyperbolic type is observed, despite the almost certain existence of lines in the trench, and have made profiles a direction substantially perpendicular to that.
However, they are clearly displayed these ditches, producing a contrast with the surrounding medium makes perfectly distinguishable on the record, even though inside, judging by the records obtained, appear to be empty.
The ignorance of the pipe type present in this case, and perhaps more importantly, the lack of possible available to them, makes the findings of this study are expected to know something more about the features and provisions of this any piping to help us further conclusions.

Figura E4.3 Esta figura se corresponde con el registro número 2. Se señala la presencia de dos zanjas, que aparecen claramente en el radargrama. No se observa ninguna hipérbola clara de reflexión dentro de la zanja.
Figure E4.3 This figure corresponds to the register number 2 the presence of two ditches, which clearly appear from the radargram is noted. No clear reflection hyperbola is observed into the ditch.

Una representación en 3D arroja bastante luz a la interpretación. En la Figura E4.5, se observa claramente en el registro la presencia de las reflexiones producidas por las zanjas. Estas quedan resaltadas mediante la utilización de cortes que generan sub-bloques y slices, tanto de amplitud como planas. Bajo estas representaciones se observa claramente el cruce de tuberías que se produce en el subsuelo de la zona posterior del túnel.

A 3D representation displayed better performance. In Figure E4.5, the presence of reflections from the trenches is evident in the record. These are highlighted using cuts generating sub-blocks and slices, both amplitude and flat. Under these representations pipes crossing occurs in the basement of the back of the tunnel can be clearly observed.

Figura E4.4. Esta figura se corresponde con el registro número 6. Se señala la presencia de dos zanjas, que pueden ser corroboradas visualmente sobre la superficie.
Figure E4.4. This figure corresponds to the register number 6 the presence of two ditches, which can be corroborated by visual inspection of the surface was noted.

Figura E4.5. a) Cubo formado a partir de los perfiles de la zona posterior del túnel. b) Sub-bloque. c) Slice de amplitud. d) Slice plana.
Figure E4.5. a) cube formed from profiles of the back of the tunnel. b) Sub-block. c) Slice amplitude. d) Flat Slice.

• ESTUDIO 5

Planteamiento y Objetivos

Approach and Objectives

Esta prospección con GPR fue llevada a cabo en un centro de formación profesional en Valladolid. El objetivo principal del estudio fue el intento de detección de posibles fugas en un contenedor de gasolina situado bajo una pista polideportiva al aire libre.

Con el fin de situar el depósito bajo la losa y de detectar una posible fuga, se diseño una red de perfiles con el fin de cubrir un área de  900 m2. Se realizaron una serie de perfiles longitudinales y transversales definiendo una cuadrícula. En la figura E4.1 se observa la dirección de los perfiles tomados.

The GPR survey was carried out in a professional training center in Valladolid. The main objective of the study was an attempt to detect possible leaks in a gasoline container located under outdoor sports track.


In order to place the tank under the slab and to detect possible leakage, the network profiles in order to cover an area of 900 m2 design. A series of longitudinal and transverse profiles were performed by defining a grid. Figure E4.1 direction taken profiles observed.

Figura E5.1 Esquema de los perfiles realizados
Figure E5.1 Schematic profiles made

Equipo utilizado y Consideraciones tomadas

Equipment used and considerations taken

Equipo utilizado fue un GPR Zond12c de Radar Systems (Lituania). Se escogió una antena de superficie, apantallada de frecuencia 500 MHz, considerada la más adecuada para este caso, dada la naturaleza del principal objetivo. Esta antena de 7 Kg de peso, permite resoluciones cercanas a los 40 cm.

Se estableció una ventana temporal de 100 ns y un total de 256 muestras por traza para una PRF de 115 KHz.

Equipment used was a GPR Zond12c Radar Systems (Lithuania). Antenna was chosen surface, shielded 500 MHz frequency, which is considered the most appropriate for this case, given the nature of the main objective. This antenna weight 7 Kg allows resolutions close to 40 cm. 

A time window of 100 ns and a total of 256 samples per trace for a PRF of 115 kHz was established.

Posicionamiento

Positioning

El posicionamiento de los perfiles se llevó a cabo mediante el uso de marcas. De forma que cada metro recorrido se introducía una marca que nos permitía situar las trazas en el registro. Para poder realizar una correcta interpretación de los datos el movimiento de la antena ha de ser más o menos constante durante todo el recorrido del perfil.

No fue necesario establecer correcciones topográficas a los perfiles debido a las características del terreno.

El Zond12c no es compatible con GPS.

The positioning of the sections was performed by using marks. So that every meter traveled a brand that allowed us to put traces in the registry is introduced. In order to make a correct interpretation of the data movement of the antenna has to be more or less constant throughout the course of the profile. 
It was necessary to establish topographic profiles corrections due to terrain features. 

ThE Zond12c does not support GPS.

Software empleado
Software used

El software utilizado durante la toma de datos fue el Prism de Radar Systems (sobre plataforma Windows). Este programa fue el que se utilizó también durante el postprocesado.

The software used for data collection was the Prism of Radar Systems (on Windows platform). This program was the one that was also used during postprocessing.

Procesamiento, Representación y Resultados obtenidos
Processing, Performance and Showing results

En la Figura E5.2 se muestra uno de los perfiles registrados con una longitud de 30 metros y utilizando una escala de colores de entre tonos de negro y verde.
In Figure E5.2, it is shown one of the profiles recorded with a length of 30 meters and using a color scale from black and green tones.

Figura E5.2 – Perfil longitudinal.
Figure E5.2 - Longitudinal profile.

En el radargrama de la figura se observa la presencia de marcas verticales, que han sido introducidas para el correcto posicionado de las trazas. Este método es una alternativa cuando no se dispone de rueda taquimétrica o algún otro odómetro como un Hip-chain.
In the radargram of the figure, we note the presence of vertical marks that have been entered for the correct positioning of the traces. This method is an alternative when there aren't odometer wheel or another as a Hip-chain.

Utilizando el programa Prism se realiza una interpolación en el eje de distancias (horizontal) para el correcto dimensionado de los reflectores registrados. El resultado obtenido se observa en la figura E5.3.
Using the Prism software interpolation is performed on the axis distance (horizontal) for the correct dimensioning of the reflectors registered. The result is seen in Figure E5.3.

Figura E5.3. En el registro cabe destacar la presencia clara de una tubería de tipo metálico y la presencia del depósito buscado
Figure E5.3. In the record include the clear presence of a metal pipe type and the presence of the reservoir searched

En el registro cabe destacar los siguientes puntos:

- Se destaca la presencia del depósito de gasolina registrado (1). Como se puede observar se producen varias reflexiones debidas al fondo de la misma, que quedan registradas en intervalos equiespaciados de tiempos dobles de propagación. La distancia (4) entre dos reflexiones permite calcular el tamaño del depósito. Se obtiene una diferencia de tiempos dobles de propagación de 10 ns, lo que nos da un tamaño del depósito (lleno de aire)  de 1,5 m.

- Se destaca la presencia de una tubería metálica (2). Caracterizada por una reflexión de gran amplitud y una ausencia de reflexión del fondo de la tubería.

- Por último se observa la presencia de pequeñas hipérbolas de reflexión superficiales (3) producidas por el mallazo de la pista  cementada sobre la que se realizó la prueba.

At check include the following points: 

- The registered presence petrol tank (1) is emphasized. As can be seen several reflections due to the bottom of it, which are recorded in equally spaced intervals of double propagation times are produced. The distance (4) between two reflections allows calculating the size of the deposit. Double difference of propagation times 10 ns is obtained, which gives a deposit size (air filled) of 1.5 m. 

- The presence of a metal pipe (2) is highlighted. Characterized by a high-amplitude reflection and an absence of reflection from the bottom of the pipe. 


- Finally the presence of small surface reflection hyperbolas (3) produced by the mesh of the concrete track on which the test was observed.

Capítulo 4: EVALUACIÓN DE PAVIMENTOS

Continúa en: GPR (Geo-radar) Pavement evaluation with GPR (XI)