석탑 내부를 영상화하기 위한 GPR 모형 자료에 대한비선형 파선 토모그래피의 적용 = Application of Nonlinear Ray Tomography to GPR Numerical Datafor Imaging the Inside of Stone Pagodas

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

We applied a nonlinear ray tomography using GPR(Ground Penetrating Radar) data in order to image the inside of the base part of stone pagodas non-destructively. Nonlinear ray tomography is a method that reconstructs the image of the velocity structure from the first arrival time data. In forward calculation of raypaths and traveltimes, the fastest paths calculated in polar coordinates were used with Fermat's principle and the principle of reciprocity. In inversion problem, we adapted the iterative backprojection method which is known to be able to image the smoothly varying medium or a complex structure. We made a model consisting of four different inner stones filled with soil as a model of the base part of a stone pagoda. From the results of the model studies, we analyzed the sizes and the positions of the inner stones accurately, whereas we could not distinguish the exact shapes of the inner stones. We obtained the similar results from a model with connected three stones and one stone. Also a diagonal air layer model and two horizontal and vertical air layers model were chosen and the resulting images revealed the dimension and the direction of the air layer quite well. Therefore we concluded that this tomography technique gives the information about existence of void region that affects mainly the safety of the base part of the stone pagoda. In actual GPR survey on Jeongnimsaji five-story stone pagoda, we applied nonlinear ray tomography and got inner image similar to the migrated image.

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 석탑의 기단부 내부를 비파괴적으로 영상화하기 위하여, 파의 도달시간으로부터 매질의 속도구조를 역산하는 방법 중 하나인 비선형 파선 토모그래피 기법을 GPR 모형자료에 적용하였다. 파선 도달 시간은 극좌표 상에서 Fermat의 원리에 의한 최단 시간 경로를 구하는 방법으로 계산하였고, 토모그래피는 변화하는 속도구조나 불규칙한 속도구조에서도 적용이 가능한 반복적 역투영법을 이용하였다. 석조 문화재의 기단부 모형으로는 4개의 내부석을 넣고 나머지 부분이 흙으로 채워진 모형을 선택하였다. 토모그래피 결과 내부석의 정확한 모양을 구별할 수는 없었지만, 내부석의 크기와 위치는 비교적 상세하게 알 수 있었다. 내부석 간의 간격이 좁아져도 유사한 결과를 얻을 수 있었다. 내부석과 흙이 있는 모형에 빈 공간이 있는 경우를 고려하여 토모그래피한 결과 공기층의 규모와 방향이 매우 두드러지게 나타났다. 그러므로 석탑의 안전에 큰 영향을 미치는 공동의 유무 확인도 가능함을 알 수 있었다. 실제로 정림사지 5층 석탑에서 GPR 탐사를 수행하고 비선형 파선 토모그래피를 수행한 결과 구조보정 결과와 유사한 내부 영상을 얻을 수 있었다.

참고문헌 (Reference)

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