透地雷達簡介
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史前館電子報第110期 2007.07.01 
   

透地雷達簡介

文‧圖 / 蕭承龍

  透地雷達(Ground Penetrating Radar,簡稱GPR)技術係以雷達波(高頻電磁波)為波源之地球物理探勘方法,其在淺層探測之解析度是目前考古遺址應用之地球物理方法中最佳者。


圖一:場址-10測線29-1雷達波剖面顯示無異常反射現象

圖二:場址-5測線50-1雷達波剖面顯示地下埋藏物異常反射明顯可見

  使用高頻電磁波作為探勘工具之概念,最早由美國Melton與Donaldson在二十世紀中期建立。最初使用雷達波作為波源,利用地殼岩石彈性及密度之變化,使雷達波之傳播有快慢之別。雷達波傳經兩種彈性及密度不同之岩層,一部份穿過岩層繼續前進,一份則經反射回至地面,根據雷達波之傳播時間及該地區之雷達波分佈資料,則可推算反射地層之深度,並繪製地下構造或埋藏物形貌。

  在彈性及密度變化顯著之地區,雷達波測勘法可提供最精確之地下構造或埋藏物形貌資料。雷達波向四週傳播,其傳播之速度因雷達波所經介質之彈性常數而定;當其向下傳播至彈性常數不連續之介質界面,則一部份穿過界面繼續進,一部份經反射或折射回至地面;反射界面之深度,即為反射波垂直單程走時與所經介質之平均速度的乘積。雷達波探勘類似小規模反射震測,惟因波源能量不大,且在介質快速衰減,可探測深度遠比反射震為淺,但淺層解析度則大幅增加,適可彌補淺層震測之不反。GPR探測技術應用在地下洞穴探查、工程地質調查、考古遺址探測等,均獲得令人滿意之結果。

  GPR一詞出現於1970年代中期,俟1980年代中期國際透地雷達會議成立後,方告標準化,成為專指以雷達波作地下探測之方法。近年來GPR設備逐漸成熟,許多公司均推出商業化產品,其硬體設備之改良、施測方式及資料處理技術大量利用震測之模式等,已使GPR探勘能力大增,逐漸為工程界、考古界所廣用。目前GPR技術較先進之國家有北歐三國、美、英、加、日、中國大陸等,多應用在淺層地質調查、古蹟探查、礦藏探勘、工程探查、環境污染調查、冰層探勘等方面。

  台灣因地狹人稠工程與道路興建,埋在地下數千年的遺址因大規模的挖掘而出露,引起國內各界對此文化遺產的重視。由於遺址埋在地下,未經挖掘實不易瞭解其分佈範圍,但為避免對此文化遺產造成過大的破壞,又不宜盲目地挖掘,因此,如何以非破壞的方式對此遺址古蹟進行調查,是一項重要的課題。

  本館民國84年於卑南火車站鐵路西側的果園內,針對一寬約25公尺、長200公尺的道路預定地,場址-5、6、7、8、10共五個場址進行施測,結果顯示雷達波測勘技術為一對地下掩埋物偵檢頗為有效的方法。

(本文作者為史前館研究典藏組研究員)