ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ОБЗОР МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ГЕОРАДИОЛОКАЦИИ 7
1.1. Средства георадиолокации7
1.2.1. Решение прямой задачи в однородной среде 10
1.2.2. Метод миграций 13
1.2.3. Метод Столта 17
1.2.4. Радар с синтезированной апертурой 18
1.2.5. Метод импульсной компрессии сверхвысокого разрешения для
радиолокационной визуализации недр 19
1.2.6. Комбинация разложения H-Alpha и метода миграций 20
1.2.7. Пространственное разрешение 22
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ШИРОКОЗАХВАТНОГО ГЕОРАДАРА 24
2.1. Разработка алгоритма картографирования георадара 24
2.2. Картографирование неоднородностей с использованием георадара 28
2.3. Проведение экспериментов по восстановлению радиоизображения 35
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 42
ЛИТЕРАТУРА 43
В настоящее время георадиолокация применяется во многих сферах деятельности. Благодаря ей может быть спасено тысячи жизней и найдены множество артефактов. Георадиолокацию можно встретить в военной технике, строительстве, археологии. Однако, чем больше используется данный метод, тем больше требуется людей, чтобы использовать георадары. В связи с этим возникает проблема подготовки специалистов в кратчайшие сроки осваивать инструмент, для дальнейшего его применения, в выбранной сфере деятельности, так как помимо применения устройства, необходимо и уметь обрабатывать полученные данные, что влечет к замедлению рабочего процесса, до освоения специалистом необходимых навыков. Поэтому необходимо разработать программное обеспечение, имеющее доступный для пользователя интерфейс, позволяющий быстро и просто обрабатывать полученные данные.
Подповерхностная георадиолокация основана на явлении отражения электромагнитной волны от границ неоднородностей в изучаемой среде, на которых скачкообразно изменяются электрические свойства - электропроводность и диэлектрическая проницаемость. Излучаемые георадаром электромагнитные сверхширокополосные импульсы,
распространяясь в обследуемой среде, отражаются от находящихся там объектов, слоев грунта принимаются антенной, усиливаются, преобразуются в цифровой вид, обрабатываются в ЭВМ, далее информация об обнаруженном объекте визуализируется на мониторе [1]. Основными величинами, измеряемыми при георадарных исследованиях, являются время пробега электромагнитной волны от источника до отражающей границы и обратно до приемника, а также амплитуда этого отражения. Такими границами раздела в исследуемых средах являются, например, контакт между сухими и влагонасыщенными грунтами (уровень грунтовых вод), контакты между породами различного литологического состава, между породой и материалом искусственного сооружения, между мерзлыми и талыми грунтами, между коренными и рыхлыми породами, между слоями нового и старого асфальта.
Георадар - это современный геофизический прибор, предназначенный для обнаружения различных объектов, в том числе не металлических в различных средах. Георадары используются для решения инженерно - геологических, гидрогеологических и поисковых задач, таких как:
1. Изучение геологического строения территории:
• изучение геологических разрезов с определением мощностей слоев и типов пород;
• определение положения уровня грунтовых вод;
• картирование карстовых и оползневых структур;
• изучение геологического строения в условиях мерзлых пород, картирование таликов.
2. Обследование акваторий:
• определение глубины и профиля дна рек и озер;
• определение толщины льда;
• обнаружение затопленных объектов;
• картирование мощности придонных отложений (ил, сапропель).
3. Обследование взлетно-посадочных полос, автомобильных и железных дорог:
• определение толщины и типа конструктивных слоев дорожной одежды;
• определение характера армирования твердого покрытия (частота и глубина заложения арматуры);
• выявление дефектов в твердом покрытии;
• обследование подстилающих грунтов с выделением зон разуплотнения, повышенной
влажности и т.д.;
...
В данной работе были рассмотрены основные методы и средства георадиолокации, решены прямая и обратная задачи, а также проведены эксперименты по восстановлению радиоизображения с использованием широкозахватного георадара «MiniGeoScan».
Для качественного повышения достоверности интерпретации радиоизображений подповерхностных объектов, сокращения времени сканирования необходимо разработать новые технологии, касающиеся алгоритмов реконструкции и совершенствования программного комплекса, а именно:
- разработка методов, алгоритмов и программного обеспечения решения обратных задач реконструкции геометрических и электрофизических параметров сред и объектов по результатам сверхширокополосного короткоимпульсного зондирования (минимизация соответствующих функционалов разности между тестовыми и принятыми сигналами);
- разработка методов, алгоритмов и программного обеспечение для автоматизированной процедуры идентификации подповерхностных объектов, обладающих специфическими признаками (поляризационными, резонансными и т. п.);
