Георадары - основные сведения

Приборы этой группы излучают электромагнитные волны и принимают отраженные. Замеряя задержку между излученной волной и отраженной, получают расстояние до объекта. Применение специальных алгоритмов обработки сигнала позволяет восстановить трехмерное изображение объекта. 

Основные понятия

Георадар (геолокатор или геосканер) - прибор, "просматривающий" грунт в вертикальном срезе. При движении по прямой линии, на экране отображается профилирование грунта (см. рис. 1).

Рис.1. Срез грунта, полученный с помощью георадара. Красными рамками обозначены: стальная труба диаметром 30 см. на глубине один метр, бетонная труба диаметром 80 см. на глубине 2,8 метра

Возможно отображение разных уровней отраженного сигнала разным цветом (см. рис. 2).

 Рис.2. Срез грунта с подсветкой уровней отраженного сигнала

Также возможен анализ полученных данных на предмет обнаружения пустот и указание их параметров (см. рис. 3).

Рис.3. Срез грунта с указанием пустот

При сканировании площади есть возможность восстановить трехмерное изображение, синтезированное по отдельным проходам (см. рис. 4).

Рис.4. Синтез трехмерного изображения

Обработка данных, полученных георадаром, синтез трехмерного изображения и отображение результатов возлагается на ноутбук, который необходимо иметь при себе, проводя сканирование местности. Программное обеспечение, выполняющее все манипуляции с результатами сканирования, поставляется вместе с георадаром.

Пример визуализации коммуникаций в техногенном грунте:

Приведем также пример площадной съемки. Показан разрез от 50 см до 90 см. Наглядно видны остатки фундамента:

Принцип действия георадара

Принцип действия георадара основывается на излучении сверхширокополосных (наносекундных) импульсов метрового и дециметрового диапазона электромагнитных волн и последующей обработке принятых сигналов, отраженных от границ раздела слоев зондируемой среды, имеющих различные электрофизические свойства, то есть контакт между сухими и влагонасыщенными грунтами, между породами различного литологического состава, между породой и материалом искусственного сооружения, между коренными и осадочными породами.

Основная особенность георадара в том, что в грунте радиоволны быстро затухают. Кроме того, отражение происходит не только от металлических объектов, но и от границ раздела сред с разными электрофизическими свойствами, то есть от границ песок - камень, сухой - влажный грунт и так далее.

Скорость распространения радиоволн в различных средах различна (табл. 1.1). Таким образом, соответствие глубины объекта и значение временной задержки отраженного сигнала должно пересчитываться в зависимости от грунта.

Таблица 1.1.

Состав почвы	Диэлектр. проницаемость	Скорость волны см/нс
Культурный слой	5,3	13
Суглинок с гравием	5,3	13
Песок	6	12
Пески гравелистые с глиной	7,4	11
Песок водонасыщенный	25	6

Основными свойствами, георадара, интересующими пользователя являются:

• Максимальная глубина, с которой отраженный сигнал будет принят и корректно обработан приемным блоком георадара.
• Максимальная разрешающая способность - минимальное расстояние между объектами, которые георадар воспринимает как разные.

Эти свойства зависят от частоты, излучаемой георадаром, как показано в табл. 1.2.

Таблица 1.2.

Центральная частота, МГц	Глубина зондирования, м	Разрешающая способность, м
25	20 - 30	2
50	15 - 20	1
100	10 - 15	0,5
150	6 - 12	0,35
250	4 - 8	0,25
400	2,0 - 5,0	0,15
500	1,5 - 4,0	0,12
700	1,0 - 3,0	0,1
1200	0,3 - 0,8	0,05

Из таблицы видно, что разумные значения средней частоты для поисковиков находятся в пределах 400-800 МГц.