This paper describes a three-dimensional ground penetrating radar (GPR) survey carried out around a levee of the Ara River in Saitama, Japan, where deformation of the ground was observed after heavy rainfall associated with the typhoon of September 2007. The high-density 3D GPR survey was conducted as a series of closely adjacent four directional sets of 2D surveys at an area surrounding vertical cracks on the paved road caused by deformations induced by heavy rain. The survey directions of the 2D surveys were 0, 90, 45, and -45 degrees with respect to the paved road and the intervals between lines were less than 0.5 m. The 3D subsurface structure was accurately imaged by the result of data processing using Kirchhoff-type 3D migration. As a result, locations and vertical continuities of the heavy rainfall induced cracks in the paved road were clearly imaged. This will be a great help in considering the generation mechanisms of the cracks. Moreover, the current risk of a secondary disaster was found to be low, as no air-filled cavities were detected by the 3D GPR survey.
Machine learning (ML)-based cavity detection using a large amount of survey data obtained from vehicle-mounted ground penetrating radar (GPR) has been actively studied to identify underground cavities. However, only simple image processing techniques have been used for preprocessing the ML input, and many conventional seismic and GPR data processing techniques, which have been used for decades, have not been fully exploited. In this study, based on the idea that a cavity can be identified using diffraction, we applied ML-based diffraction separation to GPR data to increase the accuracy of cavity detection using the YOLO v5 model. The original ML-based seismic diffraction separation technique was modified, and the separated diffraction image was used as the input to train the cavity detection model. The performance of the proposed method was verified using public GPR data released by the Seoul Metropolitan Government. Underground cavities and objects were more accurately detected using separated diffraction images. In the future, the proposed method can be useful in various fields in which GPR surveys are used.
Kim, Jung-Ho;Yi, Myeong-Jong;Son, Jeong-Sul;Cho, Seong-Jun;Park, Sam-Gyu
Geophysics and Geophysical Exploration
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v.8
no.4
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pp.262-269
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2005
Since the buried cultural relics are three-dimensional (3-D) objects in nature, 3-D survey is more preferable in archeological exploration. 3-D Ground Penetrating Radar (GPR) survey based on very dense data in principle, however, might need much higher cost and longer time of exploration than other geophysical methods commonly used for the archeological exploration, such as magnetic and electromagnetic methods. We developed a small-scale continuous data acquisition system which consists of two sets of GPR antennas and the precise positioning device tracking the moving-path of GPR antenna automatically and continuously. Since the high cost of field work may be partly attributed to establishing many profile lines, we adopted a concept of data acquisition at arbitrary locations not along the pre-established profile lines. Besides this hardware system, we also developed several software packages in order to effectively process and visualize the 3-D data obtained by the developed system and the data acquisition concept. Using the developed system, we performed 3-D GPR survey to investigate the possible historical remains of Baekje Kingdom at Buyeo city, South Korea, prior to the excavation. Owing to the newly devised system, we could obtain 3-D GPR data of this survey area having areal extent over about $17,000m^2$ within only six-hours field work. Although the GPR data were obtained at random locations not along the pre-established profile lines, we could obtain high-resolution 3-D images showing many distinctive anomalies, which could be interpreted as old agricultural lands, waterways, and artificial structures or remains. This cast: history led us to the conclusion that 3-D GPR method is very useful not only to examine a small anomalous area but also to investigate the wider region of the archeological interests.
Reinforced concrete bridge decks are the first to be damaged by vehicle loads and rain infiltration. Concrete deterioration primarily occurs owing to the corrosion of rebars and other metal components by chlorides used for snow and ice melting. The structural condition and concrete deterioration of the bridge decks within the pavement were evaluated using ground-penetrating radar (GPR) survey data. To evaluate concrete deterioration in bridges, it is necessary to develop GPR data analysis techniques to accurately identify deteriorated locations and rebar positions. GPR exploration involves the acquisition of reflection and diffraction wave signals due to differences in radar wave propagation velocity in geotechnical media. Therefore, a full-waveform inversion (FWI) method was developed to evaluate the deterioration of reinforced concrete bridge decks by estimating the radar wave propagation velocity in geotechnical media using GPR data. Numerical experiments using a GPR velocity model confirmed the deterioration phenomena of bridge decks, such as concrete delamination and rebar corrosion, verifying the applicability of the developed technology. Moreover, using the synthetic GPR data, FWI facilitates the determination of rebar positions and concrete deterioration locations using inverted velocity images.
Yu, Huieun;Joung, In Seok;Lim, Bosung;Nam, Myung Jin
Geophysics and Geophysical Exploration
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v.24
no.3
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pp.113-130
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2021
Recently, ground-penetrating radar (GPR) surveys have been actively employed to obtain a large amount of data on occurrences such as ground subsidence and road safety. However, considering the cost and time efficiency, more intuitive and accurate interpretation methods are required, as interpreting a whole survey data set is a cost-intensive process. For this purpose, GPR data can be subjected to attribute analysis, which allows quantitative interpretation. Among the seismic attributes that have been widely used in the field of exploration, complex trace analysis and similarity are the most suitable methods for analyzing GPR data. Further, recently proposed attributes such as edge detecting and texture attributes are also effective for GPR data analysis because of the advances in image processing. In this paper, as a reference for research on the attribute analysis of GPR data, we introduce the useful attributes for GPR data and describe their concepts. Further, we present an analysis of the interpretation methods based on the attribute analysis and past cases.
The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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v.23
no.12
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pp.1412-1415
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2012
Return signals of a ground penetrating radar(GPR) for mine detection at various frequencies and soil moisture contents are analyzed in this paper. We first compute the dielectric constant, conductivity and attenuation loss based on clay loam which is Korea standard soil. The mine-detection images of GPR at various frequencies are also obtained using the finite-difference time-domain(FDTD) technique. Then, the signal-to-clutter ratio(SCR) and received power of the radar are studied. It is shown that the variable frequency channels are suitable for a GPR to detect landmines at various soil conditions.
Song Yoonho;Park Sam Gyu;Seol Soon Jn;Choi Seong-Jun;Chung Seung-Hwan
한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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2001.09a
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pp.122-140
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2001
We have applied the geophysical survey, mainly electric and electromagnetic (EM) methods, to a test site contaminated by hydrocarbon waste disposal and local spill. The multi-frequency, moving source & receiver EM survey along with ground penetrating radar (GPR) showed a fairly good performance in detection of buried metal pipes and objects. Magnetic survey measuring vertical and horizontal gradients were so sensitive to the small metallic objects spread over the surface that it's hard to discriminate the buried pipe. We chose electrical resistivity, EM and GPR survey to examine the soil contamination. Depth slices of resistivity distribution as the results of the inversion of resistivity and EM data coincided each other and closely matched the contaminated area determined by chemical analysis of the soil samples. GPR images did not show the reflection events related with contamination plume since there are no distinct spill in this site. We inferred the contamination using the penetration depth of the GPR energy, which could be used as auxiliary information to the resistivity and EM results. We summarized the applicability of each survey methods based on this results and proposed a desirable survey scheme for the determination of hydrocarbon contaminated site.
GPR(Ground Penetrating Radar) was used for imaging the interior of the historical masonry such as stone pagoda in order to provide the basic information of safely inspection. The scope of the imaging was restricted to the foundation part of stone pagoda that transferred the load of the pagoda to the ground. Kirchhoff migration and traveltime tomography was used for imaging the outer stone and the inside of stone pagoda, respectively. From the migrated images, we could measure the thickness and the shape of the boundaries of the outer stone in the foundation part. From the reconstructed tomograms for the physical model, we could get the GPR propagation velocity distribution and exactly find the position of the air in the model and calculate the average velocity with respect to the different filling materials. The properties and the shape of the interior materials of stone pagoda can be basic informations for the safety inspection.
This study was performed to understand the bacteriologic contamination level of radiological equipments which have frequent contacts with patients in the Department of Radiology of an university hospital in Busan area. Before sterilizing in-patient of the radiology rooms, MRSA, VRE, acinetobacter baumannii, candida albicans, and enterococcus sp. were detected. After sterilization, all the bacteria were not found. As examine times become longer, more bacteria were detected and after 7 hours, bacillus sp.(GPR), CNS, acinetobacter baumannii, and Enterococcus sp. were detected. After examining infected patients, bacillus sp.(GPR), VRE, enterococcus sp. CNS, and micrococcus sp. were detected and on the hands of radiological technologists, CNS, enterococcus sp. escherichia coli, and enterobacter sp. were detected. Similar species of bacteria were detected from each radiology room, but pseudomonas aeruginosa was detected on the handles of portable radiological equipments and the chair in the waiting room. Therefore, it is the most important to regularly sterilize radiological equipments and devices which have frequent contacts with patients and to sterilize them right after the use of infected patients in order to prevent the spread of infection. Also, thorough hand washing, education on infection and management for the characteristics of Department of Radiology should be performed for the systematic prevention of infection.
A number of tangible cultural properties have been left to suffering damage without any scientific conservation or maintenance. We conducted nondestructive geophysical explorations around the Western pagoda of the Iksan Mireuksa Temple for the purpose of preparing the counterplan of its conservation and maintenance and of utilizing the geophysical information for the design of repair. Geophysical image of the shallow subsurface around the construct resulting from electric resistivity, seismic refraction, and GPR methods carried out along 6 lines in the site was used to investigate the relationship between the foundation characteristics and the structural safety. Tilting of the pagoda southwest towards seems to result from the low resistivity zones found in the southwestern part. The GPR and seismic surveys revealed a boundary at depth of 3.3~3.5m dividing into two layers, compacted overlaid soil and the original ground. The boundary appears to dip southwest. The artificial layer as a foundation does not covers as much as the bottom area of the pagoda. This top soil dipping southwest seems to result in tilting of foundation southwestward towards. Our geophysical result suggests ground reinforcement in the western part of the survey area for the conservation of the construct.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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