FBTS法に基づくボアホール計測による空洞及び埋設管検出に関する基礎的検討

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15560361
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: 周 輝 長崎大学, 工学部, 助手 (20346927)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 俊幸 長崎大学, 大学院・生産科学研究科, 助教授 (50202172) ; 竹中 隆 長崎大学, 工学部, 教授 (40117156)
• Keywords: 地下探査 / FBTS法 / 逆問題 / アンテナ / Multigrid法 / ボアホールレーダ

Research Abstract

地下探査には,地表付近の探査と地下深層部の探査とがある.前者は,地上から地中にパルスを照射し,パルス応答の時間遅れを利用して地表面近くの埋設物を探査するものであり,後者は,地中に抗井を掘り,その中にアンテナを配置して地中間のパルス応答を受信し,地下深層部の地層,岩盤の亀裂及び空洞の存在を推定するものである.何れにしてもこれまでの多くの研究では埋設物の位置を推定するものが殆どである.申請者の研究グループは空中や他の均質媒質に置かれた3次元の損失性誘電体の推定問題に対して有効なFBTS法を開発し,高い不均質性を持つ損失性誘電媒質の推定を可能にした.本研究期間中に,FBTS法を3次元の地下構造の推定問題に適用し,地中埋設物の推定や地下空洞の推定にFBTS法が有効であることを示した.また,送信アンテナと受信アンテナの形を考慮し、FBTS法の実用化を進めた。さらに,FBTS法を高速化するために,複数のアンテナから同時に電磁波を放射する組波源を提案した.組波源を利用することにより再構成時間は大きく短縮されたにもかかわらず,再構成結果は,従来の波源を一つずつ使う方法による結果と比べてほぼ同じ精度を得ることができることを明らかにした.また,Filtered FBTS法を3次元問題に適用し,不均質性が強い媒質の推定や,測定電磁界に非常に強い雑音が含まれる場合に対する有効性を明らかにした.さらにMultigrid-FBTS法を導入することにより,解析時間を短縮するだけでなく,広範囲の推定領域の探査を可能にした.

Research Products

• [Publications] T.Takenaka, H.Zhou, T.Tanaka: "Inverse scattering for a three-dimensional object in the time domain"Journal of Optical Society of America A. 20巻10号. 1867-1874 (2003)
• [Publications] H.Zhou, T.Takenaka, T.Tanaka: "Three-dimensional reconstruction of shallowly buried mine using time-domain data"Microwave and Optical Technology Letters. 39巻4号. 276-280 (2003)
• [Publications] H.Zhou, M.Sato: "Subsurface cavity imaging by crosshole borehole radar measurements"IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 44巻2号. 335-341 (2004)
• [Publications] H.Zhou, T.Takenaka, T.Tanaka: "3-D reconstruction of a lossy object using time-domain data transmitted and received with dipole antennas"Proceedings of the 2003 IEEE Antenna and Propagation Society International Symposium. 30.3 (2003)
• [Publications] H.Zhou, T.Takenaka, T.Tanaka: "3-D image reconstruction of near-surface buried objects using time domain data"Progress in Electromagnetics Research Symposium. (2003)
• [Publications] T.Takenaka, T.Tanaka: "Filtered FBTS algorithm with multigrid for 2-D inverse scattering problem"Progress in Electromagnetics Research Symposium. (2003)