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无人机伽马能谱仪探测土壤和监测污染

土壤污染测量  

      为了验证基于蒙特卡罗模拟的开发测量系统和数据分析方法的适用性,该方法在现场进行了测试。在荷兰弗莱福兰省的一个用于农业的试验田上进行了测量。之所以选择该字段,是因为其空间组成不均匀且可进行地面测量。该场地已使用 2L CsI 闪烁体系统和无人机测量系统在场地上方平均14 米的高度飞行测量。步行和无人机测量的测线平均间距分别为 25 米和 35 米。除了伽马测量之外,还在实验室中分析了土壤样品的钍浓度和粘土含量。使用钍浓度作为粘土含量的代表,这些参数之间的相关性得以实现。结果的定量比较表明,在三个测量值之间收集的钍核素浓度(图1)非常一致。从这些图中也可以定性地观察到由于与地面距离增加而导致的预期分辨率损失。


图 1:地面和无人机测量所得232 Th 浓度的比较,探测器分别放置在离地面 0.8 米和 14 米的高度。请注意,绝对浓度匹配并且无人机测量的分辨率降低。这种情况是由于与地面的距离增加导致分辨率不可避免的损失(见图 1)。圆圈代表已在实验室分析的土壤样本。

测量尾矿

       无人机伽马测量的另一个应用领域是绘制人们步行或车辆无法到达的区域。这种应用的例子是我们绘制了一个尾矿图的项目。测试中,我们使用 MS-1000 系统(1 L晶体)使用(汽油驱动的)无人机绘制该区域的地图(参见图2)。该系统一直在 15 m 海拔高度以 10-15 km/h 的速度飞行。飞线间距为 10 m。图 3 显示了调查区域。在南部,可以看到一个矿池,其上部已充满水状尾矿污泥。图的右侧绘制了该区域的(插值)238U 地图。一个异常点清晰可见,就在难以接近的尾矿顶部。由于地形不可接近,这个地点很难通过地面测量找到。


图2  用于测绘矿山尾矿的汽油动力无人机

      图3 左图:尾矿区航拍图。 在南部,矿池变得可见。 右图显示了该区域的238U测量结果,包括位于池塘沼泽部分的异常。异常应根据周围 238U 的浓度来解释。异常的浓度约为 1400 Bq/kg(约 120 ppm U)。 周围区域的 238U 浓度至少要小 10 倍。


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