CC BY
56
GEOLOGICAL AND MINERALOGICAL SCIENCES
THE PROBLEM OF PROCESSING GPR RESEARCH DATA Porotova V.P. (Russian Federation) Email: Porotova560@scientifictext.ru
Porotova Varvara Petrovna - Master degree Student, INSTITUTE OF MATHEMATICS AND INFORMATICS NORTH-EASTERN FEDERAL UNIVERSITY, YAKUTSK
Abstract: the problem of processing data of GPR research are discussed in this article. The GPR method is based on registering signals reflected from the boundaries of layers with different electrophysical properties. These signals are depicted as radarograms, which must be processed and interpreted. The complexity of processing and interpreting radarograms is that the GPR method is extremely sensitive to environmental parameters such as structure, porosity, texture and watering of the layers of the medium. Keywords: GPR, radarogram processing.
ПРОБЛЕМА ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ГЕОРАДИОЛОКАЦИОННЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ Поротова В.П. (Российская Федерация)
Поротова Варвара Петровна - студент магистратуры, Институт математики и информатики Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова, г. Якутск
Аннотация: в статье рассматривается проблема обработки данных георадиолокационных исследований. Метод георадиолокации основан на том, чтобы регистрировать сигналы, отраженные от границ слоев с разными электрофизическими свойствами. Эти сигналы изображаются в виде радарограмм, которые сначала нужно обработать и интерпретировать. Сложность обработки и интерпретации радарограмм состоит в том, что метод георадиолокации крайне чувствителен к параметрам среды, таким как структура, пористость, текстура и обводнённость пород зондируемой среды. Ключевые слова: георадиолокация, обработка радарограмм.
Введение.
Георадиолокационное зондирование используется во многих областях человеческой деятельности (геологии, археологии, в строительстве и мониторинге инженерных конструкций, нахождении месторождений драгоценных камней). Георадиолокация является методом исследования среды. В ходе исследования в среду генерируется электромагнитный импульс, а на выходе регистрируются сигналы, отраженные от границ, образованных разными слоями среды и различными объектами в ней. Такой набор сигналов обычно отображается в виде изображения - радарограммы (см. Рис. 1). Задача обработки радиограмм является обратной задачей георадиолокации и, как и все обратные задачи, она плохо обусловлена и неоднозначна.
и ш и ч и
■н
о.
II
о
0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5
Розах1оп_1п_гпе1:гез
Рис. 1. Пример радарограммы
Проблема обработки георадиолокационных данных.
Полученную радарограмму сначала необходимо обработать, так как она представляет собой зависимость амплитуды сигнала от времени отражения, а для георадиолокационных исследований важна зависимость амплитуды от глубины отражения сигнала. Также необходимо выделить полезный сигнал на фоне помех и шума, что является основной частью обработки георадиолокационных данных. Полезным сигналом считается ось синфазности полезных волн. Ось синфазности - это геометрическое место точек одинаковых фаз колебаний. А затем уже полезные волны, их оси синфазности, амплитуды, частотный состав, общий вид записи и т.д. используются для получения параметров среды. Для выделения полезных сигналов используют отличие их характеристик от соответствующих характеристик шума и волн-помех. Опираясь на эти отличия, с помощью разнообразных приемов преобразования сигналов, волны-помехи стараются ослабить, удалить с записи или хотя бы опознать их на записи и не принимать за полезные волны [1].
Окончательным этапом обработки радарограмм является интерпретация, на котором непосредственно решается поставленная инженерная задача. Геологическая интерпретация проводится в четыре этапа:
• На первом этапе нужно убедиться, что выделяемые оси синфазности связаны с реальными отражающими границами в среде;
• На втором выделяются основные элементы разреза - георадарные комплексы;
• На третьем проводится анализ георадарных фаций - волновых картин внутри выделенных георадарных комплексов;
• На четвертом производится построение геологического разреза, на котором могут отображаться исследуемые объекты.
Интерпретация осложняется тем, что на получаемые данные влияют электрофизические свойства пород, которые зависят от таких параметров грунта, как размеры, форма, влажность, плотность и взаимное расположение частиц грунта. Это объясняется тем, что в георадиолокации скорость распространения электромагнитных импульсов напрямую связана с действительной частью относительной комплексной диэлектрической проницаемости среды:
V = с/4г,
где с - скорость света в вакууме, е - действительная часть относительной комплексной диэлектрической проницаемости среды.
Контраст действительной части относительной комплексной диэлектрической проницаемости среды определяет отражательную способность границ и вместе с линейными размерами поверхности локальных объектов определяет способность объектов к образованию дифрагированных волн.
Ярким примером этого факта является то, что при изменении влажности в песках на 1015% кинематика и динамика электромагнитных волн изменится весьма значимо за счет изменения условий поляризации, проводимости и диэлектрической проницаемости [2]. Поэтому важна разработка методов физического моделирования, так как с их помощью можно упростить и улучшить процесс интерпретации геологических данных. Моделирование помогает учесть особенности распространения волн в среде и влияние тех или иных параметров среды на получаемые данные. Заключение.
Георадиолокационное зондирование применяется во многих областях человеческой деятельности. Но при этом интерпретация полученных результатов осложняется тем, что на эти данные влияет множество параметров зондируемой среды. Поэтому для совершенствования аппаратуры, методик измерения и интерпретации результатов георадиолокации актуальна разработка методов решения электродинамического моделирования [3].
Список литературы /References
1. Владов М.Л., Старовойтов А.В. / Введение в георадиолокацию. Учебное пособие. М.: Издательство МГУ, 2004. 153 с.
2. Старовойтов А.В. / Интерпретация георадиолокационных данных. Учебное пособие. М.: Издательство МГУ, 2008. 192 с.
3. Федоров В.Н., Федорова Л.Л., Соколов К.О. ДВУХМЕРНАЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ НЕОДНОРОДНОЙ СРЕДЫ С ПОТЕРЯМИ // Успехи современного естествознания, 2018. № 10. С. 132-137.
