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2017 Vol.27, Issue 3 Preview Page

Research Article

Detection of Abnormal Area of Ground in Urban Area by Rectification of Ground Penetrating Radar Signal

지하투과레이더 신호의 보정을 통한 도심지 내 지반 이상구간의 검측

Seonghun Kang1
,
Jong-Sub Lee2
,
Sung Jin Lee3
,
Jin Wook Lee3
,
Won-Taek Hong1*
강 성훈1
,
이 종섭2
,
이 성진3
,
이 진욱3
,
홍 원택1*
1Ph.D. Candidate, School of Civil, Environmental and Architectural Engineering, Korea University
2Professor, School of Civil, Environmental and Architectural Engineering, Korea University
3Principal Researcher, Metropolitan Transportation Research Center, Korea Railroad Research Institute
1고려대학교 건축사회환경공학부 박사수료
2고려대학교 건축사회환경공학부 교수
3한국철도기술연구원 광역도시교통연구본부 책임연구원
* 교신저자* Corresponding Author
September 2017. pp. 217-231
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Abstract

The subsidence of ground in urban area can be caused by the occurrence of the cavity and the change in ground volumetric water content. The objective of this study is the detection of abnormal area of ground in urban area where the cavity or the change in ground volumetric water content is occurred by the ground penetrating radar signal. GPR survey is carried out on the test bed with a circular buried object. From the GPR survey, the signals filtered by the bandpass filtering are measured, and the methods consisting of gain function, time zero, background removal, deconvolution and display gain are applied to the filtered signals. As a result of application of the signal processing methods, the polarity of signal corresponds with the relation of electrical imped\- ance of the cavity and the ground in test bed. In addition, the relative permittivity calculated by GPR signal is compared with that of predicted by volumetric water content of the test bed. The relative permittivities obtained from two different methods show similar values. Therefore, the abnormal area where the change in ground volumetric water content is occurred can be detected from the results of the GPR survey in case the depth of underground utilities is known. Signal processing methods and estimation of relative permittivity performed in this study may be effectively used to detect the abnormal area of ground in urban area.

Keywords
abnormal area
ground penetrating radar
relative permittivity
signal processing
urban area

도심지 내 지반침하는 공동의 생성 및 체적함수비의 급격한 변화에 의하여 발생할 수 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구에 서는 보정 기법이 적용된 지하투과레이더 신호를 이용하여 도심지 내 공동 및 체적함수비의 급격한 변화가 발생한 지반 이상 구간을 검측하고자 하였다. 지반 이상구간에 대한 신호 획득을 위하여 구형의 공동을 모사한 모형지반을 대상으로 지하투과레이더 탐사를 수행하였다. 필터링 기법을 적용하여 설정한 대역폭을 통과하는 신호만을 측정하였으며, 이후 이득 함수, 타임제로, 배경 제거, 디콘볼루션, 영상 이득 기법을 적용하고 각 기법의 적용에 따른 신호의 변화양상을 비교하였다. 신호처리 및 영상화 기법을 적용한 결과, 공동 발생 구간의 전기적 임피던스 대소관계에 부합하는 위상이 나타났다. 지하투과레이더 측정 신호를 이용하여 산정한 상대 유전율과 모형지반의 체적함수비를 이용하여 예측한 상대 유전율을 비교한 결과, 각 방법으로 도출 된 상대 유전율은 서로 유사한 값을 보였다. 이를 통하여 도심지와 같이 매설물의 깊이가 알려져 있는 경우, 보정된 지하투과 레이더 신호를 통하여 체적함수비의 급격한 변화 구간 또한 검측할 수 있을 것이라 판단된다. 본 연구에서 제시된 신호의 보정기법과 상대 유전율의 산정은 도심지 내 공동 발생 구간 및 체적함수비의 급격한 변화 구간과 같은 이상구간 검측에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

키워드
이상구간
지하투과레이더
상대유전율
신호처리
도심지
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Information
  • Publisher :Korean Society of Engineering Geology
  • Publisher(Ko) :대한지질공학회
  • Journal Title :The Journal of Engineering Geology
  • Journal Title(Ko) :지질공학
  • Volume : 27
  • No :3
  • Pages :217-231
  • Received Date : 2017-07-26
  • Revised Date : 2017-09-22
  • Accepted Date : 2017-09-25
  • DOI :https://doi.org/10.9720/kseg.2017.3.217
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