(This post is also available in English)

Việc lập bản đồ các đối tượng địa lý dưới lòng đất đặt ra một thách thức do những hạn chế như thiếu khả năng sử dụng GPS hoặc thậm chí không gian chật hẹp khiến việc sử dụng một số thiết bị nhất định, chẳng hạn như máy kinh vĩ, khó sử dụng. Tuy nhiên, những thách thức này đã được khắc phục và giờ đây, các tính năng cũ hơn đã được đào hoặc đào từ lâu cũng có thể được lập bản đồ tốt hơn, chẳng hạn như các đường ống ngầm cũ, giúp cải thiện dịch vụ và an toàn.

Ngoài ra, việc lập bản đồ các đối tượng địa lý dưới lòng đất có thể giúp chúng ta chuẩn bị tốt hơn cho các thảm họa lớn như động đất.

Ngày nay, ở các quốc gia như Hoa Kỳ, bất kỳ dự án xây dựng nào đều yêu cầu các nhà thầu và nhà xây dựng phải có hiểu biết chính xác, thường là 3D về các đặc điểm dưới bề mặt xung quanh các địa điểm xây dựng. Vụ nổ Tremont Street Gas khủng khiếp vào năm 1897 đã nêu bật một thực tế là các đường ống dẫn khí đốt chưa được khai thác có thể gây ra mối đe dọa nghiêm trọng đối với sự an toàn nếu đường ống vô tình xảy ra.

Radar xâm nhập mặt đất
Radar xuyên đất (GPR) đã xuất hiện từ năm 1910, nhưng trong những năm gần đây, công nghệ này đã trở nên chính xác hơn rất nhiều, hiện nay thường được sử dụng để tạo bản đồ 3D chi tiết.
Các tín hiệu radar tần số khác nhau cho phép các cấp độ khác nhau của các tính năng nhất định trả lại tín hiệu cho phép tái tạo 3D chính xác các tính năng ở nhiều cấp độ. Điều này có nghĩa là các tiện ích ngầm, bao gồm nhiều đường chạy trên cùng một không gian, có thể được lập bản đồ và tái tạo lại bằng cách thu thập dữ liệu từ bề mặt.

Vị trí điện từ (EML)
Một giải pháp thay thế là sử dụng Vị trí Điện từ (EML), sử dụng các tín hiệu điện từ phát ra từ một nguồn. Sự khác biệt giữa GPR và EML là GPR thường là một quá trình phụ thuộc vào người dùng GPR phát ra tín hiệu trả lại từ một đối tượng, trong khi EML một tín hiệu có thể được phát ra từ cấu trúc, chẳng hạn như đường ống hoặc máy phát điện. Có thể được áp dụng cho đối tượng làm cho đối tượng phát ra tín hiệu để sau đó được ánh xạ. 

Lập bản đồ các hang động ngầm
Việc phát hiện các hốc ngầm cũng rất quan trọng không chỉ để đảm bảo an toàn, chẳng hạn như phát hiện các hố sụt tiềm ẩn hoặc các hố lớn đang phát triển trong quá trình xây dựng trong các khu đô thị, mà còn cho các mục đích khoa học. Lập bản đồ các hang động hoặc các hốc dưới bề mặt có thể giúp các nhà khoa học tìm ra những đặc điểm này.

Có thể sử dụng các phương pháp như tiếng ồn xung quanh địa chấn phổ khoảng hữu hạn, sử dụng một trạm trên mặt đất để phát ra tín hiệu, có thể được sử dụng để khoanh vùng các hốc dưới lòng đất dựa trên cách các sóng phát ra truyền qua và xung quanh các hốc. Những thay đổi trong các sóng liên quan đến dữ liệu nền giúp chứng minh vị trí các lỗ hổng hoặc lỗ hổng đã phát triển.

Khi đó, lượng khí thải đo được từ các trạm giúp tập hợp dữ liệu lại với nhau để tạo ra sự hiểu biết chính xác tiềm năng về đường nét của cấu trúc ngầm. Phương pháp này cũng có thể sử dụng một số điểm phát xạ hạn chế, giúp dễ dàng tìm thấy các khu vực này hơn, đặc biệt nếu những người lập bản đồ không chắc chúng ở đâu. 

Bản đồ địa chấn dưới lòng đất
Một tiềm năng khác là hiện nay chúng ta cũng đang bắt đầu hiểu cách lập bản đồ tiếng ồn dưới lòng đất, đặc biệt là tiếng ồn địa chấn có thể báo hiệu những thay đổi đối với các cấu trúc dưới bề mặt trong các trận động đất hoặc như một tín hiệu cho các trận động đất trong tương lai.

Sử dụng hệ số wavelet trực giao và sự biến đổi của chúng dựa trên 229 trạm, các nhà nghiên cứu đã cho thấy họ có thể hiểu được tiếng ồn dưới lòng đất của Trái đất đã thay đổi như thế nào giữa các trận động đất lớn khác nhau. Ngoài ra, các tín hiệu, sử dụng nhiều trạm tham chiếu, có thể được liên kết với một địa điểm và thời gian nhất định, giúp lập bản đồ các thay đổi tiếng ồn và xác định chính xác những sự kiện có khả năng tạo ra khi tiếng ồn thay đổi.

Bằng cách nghiên cứu dữ liệu lịch sử trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học có thể xác định tốt hơn mức độ thay đổi của tiếng ồn dưới bề mặt, địa chấn theo thời gian và địa điểm. Người ta đã chỉ ra rằng những thay đổi về tiếng ồn có thể gợi ý một hiệu ứng kích hoạt có thể giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về quá trình động đất ảnh hưởng đến các cấu trúc dưới lòng đất và chúng có khả năng xảy ra như thế nào và khi nào.

Các nghiên cứu khác đã chỉ ra rằng các nguồn tiếng ồn khác đang phổ biến ngoài động đất ảnh hưởng đến các đặc điểm dưới bề mặt. Ví dụ, trong một nghiên cứu gần đây về châu Âu sử dụng khoảng 1000 trạm băng thông rộng trong giai đoạn 2011–2019, đã chỉ ra rằng Bắc Đại Tây Dương và đông Địa Trung Hải có ảnh hưởng lớn đến tiếng ồn dưới bề mặt được phát hiện trên nội dung châu Âu, với các nguồn của tiếng ồn và đầu vào thay đổi theo mùa dựa trên sự thay đổi của sóng đại dương và cường độ của chúng.

Việc lập bản đồ các đối tượng địa lý dưới lòng đất, cho dù đó là cấu trúc vật lý hay thậm chí là tiếng ồn, đã được cải thiện rất nhiều trong những thập kỷ gần đây. Điều này không chỉ mang lại lợi ích cho việc đáp ứng mối quan tâm khoa học của chúng tôi, mà còn có nghĩa là chúng tôi có thể tạo ra các hệ thống an toàn tốt hơn để ngăn chặn các thảm họa quy mô nhỏ và quy mô lớn. Rất nhiều quá trình hành tinh của chúng ta xảy ra ngoài tầm nhìn nên việc lập bản đồ các đặc điểm dưới bề mặt sẽ rất quan trọng đối với chúng ta nếu chúng ta hiểu được những quá trình này ảnh hưởng đến chúng ta như thế nào. Giờ đây, chúng ta có các công cụ tốt hơn và cải tiến để cho phép lập bản đồ dưới bề mặt chính xác hơn.

Geolink tổng hợp từ Gislounge