Войти
Географическая радарограмма, собранная на историческом кладбище в Алабаме, US Гиперболический прибытие (стрелки) указывают на наличие погребенных под поверхностью дифракторов, возможно, связанных с захоронениями людей. Также присутствуют отражения от слоистости почвы (пунктирные линии). Георадар (GPR ) - это геофизический метод, в котором используется радар импульсы к изображению геологической среды. Это неинтрузивный метод исследования недр для исследования подземных коммуникаций, таких как бетон, асфальт, металлы, трубы, кабели или кладка. Этот метод неразрушающего использует электромагнитное излучение в микроволновом диапазоне (UHF / VHF частот) радиоспектра и обнаруживает отраженные сигналы от подземных структур. Георадар может применяться в различных средах, включая камни, почву, лед, пресную воду, тротуары и конструкции. В подходящих условиях практикующие врачи могут использовать георадар для обнаружения подземных объектов, изменений свойств материала, пустот и трещин.
Георадар использует высокочастотные (обычно поляризованные) радиоволны, обычно в диапазоне от 10 МГц до 2,6 ГГц. Передатчик и антенна георадара излучают электромагнитную энергию в землю. Когда энергия встречает заглубленный объект или границу между материалами, имеющими разные диэлектрические проницаемости, она может отражаться, преломляться или рассеиваться обратно на поверхность. Приемная антенна может записывать изменения в обратном сигнале. Используемые принципы аналогичны сейсмологии, за исключением того, что методы георадара реализуют электромагнитную энергию, а не акустическую энергию, и энергия может отражаться на границах, где изменяются подземные электрические свойства, а не подземные механические свойства как есть случай с сейсмической энергией.
электрическая проводимость земли, передаваемая центральная частота и излучаемая мощность - все это может ограничивать эффективный диапазон глубин георадарного исследования. Увеличение электропроводности ослабляет введенную электромагнитную волну, и, таким образом, глубина проникновения уменьшается. Из-за частотно-зависимых механизмов затухания более высокие частоты не проникают так далеко, как более низкие частоты. Однако более высокие частоты могут обеспечить улучшенное разрешение. Таким образом, рабочая частота всегда является компромиссом между разрешением и проникновением. Оптимальная глубина подземного проникновения достигается во льдах, где глубина проникновения может достигать нескольких тысяч метров (до коренных пород в Гренландии) при низких частотах георадара. Сухие песчаные почвы или массивные сухие материалы, такие как гранит, известняк и бетон, имеют тенденцию быть резистивными, а не проводящими, а глубина проникновения может достигать 15 метров (49 футов). Однако во влажных или глинистых почвах и материалах с высокой электропроводностью проникновение может составлять всего несколько сантиметров.
Антенны георадаров обычно находятся в контакте с землей для обеспечения максимальной мощности сигнала; однако антенны георадара, запускаемые с воздуха, могут использоваться и над землей.
Межскважинный георадар был разработан в области гидрогеофизики как ценное средство оценки наличия и количества почвенной воды.
Первый патент на систему, предназначенную для использования радара непрерывного излучения для определения местоположения захороненных объектов, был подан Готтхельфом Леймбахом и Генрихом Леви в 1910 году, шесть лет спустя после первого патента на сам радар (патент DE 237 944). Патент на систему, использующую радиолокационные импульсы, а не непрерывную волну, был подан в 1926 году доктором Хюльзенбеком (DE 489 434), что привело к улучшенному разрешению по глубине. Глубина ледника была измерена У. Стерном с помощью георадара в 1929 году.
Дальнейшие разработки в этой области оставались редкими до 1970-х годов, когда военное применение начало стимулировать исследования. Затем последовали коммерческие применения, и в 1975 году было продано первое доступное по цене потребительское оборудование.
В 1972 году миссия Apollo 17 несла георадар под названием ALSE (Apollo Lunar Sounder Experiment) на орбите вокруг Луны.. Он смог записать информацию о глубине до 1,3 км и записать результаты на пленку из-за отсутствия подходящего компьютерного хранилища в то время.
Использование георадара вблизи Стиллуотер, Оклахома, США в 2010 г. 
Георадарная съемка археологических раскопок в Иордании Георадар имеет множество применений в ряде областей. В наук о Земле он используется для изучения коренных пород, почв, подземных вод и льда. Он полезен при поисках золотых самородков и алмазов в пластах аллювиального гравия путем обнаружения естественных ловушек в заглубленных руслах ручьев, которые могут накапливать более тяжелые частицы. У китайского лунохода Yutu на нижней стороне есть георадар для исследования почвы и коры Луны.
Инженерные приложения включают неразрушающий контроль (NDT) конструкций и тротуаров, определение местоположения заглубленных сооружений и инженерных коммуникаций, а также изучение грунтов и коренных пород. В восстановлении окружающей среды георадар используется для определения свалок, загрязняющих шлейфов и других участков восстановления, а в археологии он используется для картирования археологических объектов и кладбищ. Георадар используется в правоохранительных органах для обнаружения тайных могил и захороненных улик. Военное использование включает обнаружение мин, неразорвавшихся боеприпасов и туннелей.
Скважинные радары, использующие георадар, используются для картирования структур из скважины при подземных горных работах. Современные скважинные радиолокационные системы способны создавать трехмерные изображения на основе измерений в одной скважине.
Одно из других основных применений георадаров - обнаружение подземных коммуникаций. Стандартные инструменты для определения местоположения коммунальных предприятий с электромагнитной индукцией требуют, чтобы они были токопроводящими. Эти инструменты неэффективны для обнаружения пластиковых трубопроводов или бетонных ливневых и бытовых канализаций. Поскольку георадар обнаруживает изменения диэлектрических свойств в геологической среде, он может быть очень эффективным для определения местоположения непроводящих инженерных сетей.
Георадар часто использовался в телевизионной программе канала 4 Time Team, в которой использовалась технология для определения подходящей области для исследования путем раскопок. В 1992 году с помощью GPR было возвращено 150 000 фунтов стерлингов наличными, которые похититель Майкл Сэмс получил в качестве выкупа за агента по недвижимости, которого он похитил после того, как Сэмс закопал деньги в поле.
Георадиолокация - один из методов, используемых в археологической геофизике. Георадар может использоваться для обнаружения и картирования подземных археологических артефактов, объектов и формирования паттернов.
Глубинные срезы георадара, показывающие склеп на историческом кладбище. Эти карты вида в плане показывают подземные структуры на разной глубине. Шестьдесят строк данных - индивидуально представляющих вертикальные профили - были собраны и собраны в виде 3-мерного массива данных, который можно «разрезать» по горизонтали на разной глубине.) 
Глубинный разрез георадара (профиль), показывающий одну строку данных с обзор исторического склепа, показанный выше. Куполообразную крышу склепа можно увидеть на глубине от 1 до 2,5 метров. Концепция радара знакома большинству людей. При использовании георадара сигнал радара - электромагнитный импульс - направляется в землю (важно, чтобы георадарные исследования не путали с электромагнитными исследованиями, как показало недавнее исследование городища железного века в Хэмпшире. расхождения между магнитометрией, ЭМ и георадарами на одной и той же территории). Подповерхностные объекты и стратиграфия (наслоение) вызовут отражения, которые улавливаются приемником. Время прохождения отраженного сигнала указывает глубину. Данные могут быть нанесены в виде профилей, карт вида в плане, изолирующих определенные глубины, или в виде трехмерных моделей.
Георадар может быть мощным инструментом в благоприятных условиях (идеально подходят однородные песчаные почвы). Подобно другим геофизическим методам, используемым в археологии (и в отличие от раскопок), он может обнаруживать артефакты и наносить на карту объекты без какого-либо риска их повреждения. Среди методов, используемых в археологической геофизике, он уникален как своей способностью обнаруживать некоторые небольшие объекты на относительно больших глубинах, так и своей способностью определять глубину источников аномалий.
Основным недостатком георадара является то, что он сильно ограничен неидеальными условиями окружающей среды. Мелкозернистые отложения (глины и илы) часто вызывают проблемы, поскольку их высокая электрическая проводимость вызывает потерю мощности сигнала; каменистые или неоднородные отложения рассеивают сигнал георадара, ослабляя полезный сигнал и увеличивая посторонний шум.
В области культурного наследия георадар с высокочастотной антенной также используется для исследования исторических каменных конструкций, обнаружения трещин и структур разрушения колонн и отделения фресок.
Военное применение наземных радаров включает обнаружение неразорвавшихся боеприпасов и обнаружение туннелей. В военных приложениях и других распространенных применениях георадара специалисты-практики часто используют георадар в сочетании с другими доступными геофизическими методами, такими как методы удельного электрического сопротивления и электромагнитной индукции.
В мае 2020 года военные США заказали у компании Chemring Sensors and Electronics Systems (CSES) радиолокационную систему обнаружения самодельных взрывных устройств (СВУ), заложенных в проезжей части, на сумму 200,2 миллиона долларов. сделки.
Был продемонстрирован недавний новый подход к локализации транспортного средства с использованием предшествующих картографических изображений с георадара. Названный «Локализирующий радар проникающего света» (LGPR), была продемонстрирована точность сантиметрового уровня на скорости до 60 миль в час. Работа с замкнутым контуром была впервые продемонстрирована в 2012 году для автономного управления транспортным средством и введена в боевую эксплуатацию в 2013 году. Локализация на сантиметровом уровне скорости на шоссе во время ночной метели была продемонстрирована в 2016 году.
Отдельные строки данных георадара представляют собой разрез (профиль) геологической среды. Несколько строк данных, систематически собираемых по области, можно использовать для построения трехмерных или томографических изображений. Данные могут быть представлены в виде трехмерных блоков или в виде горизонтальных или вертикальных срезов. Горизонтальные срезы (известные как «срезы глубины» или «срезы времени») по сути представляют собой карты вида в плане, изолирующие определенные глубины. Временные интервалы стали стандартной практикой в археологических приложениях, потому что горизонтальные паттерны часто являются наиболее важным показателем культурной деятельности.
Наиболее существенное ограничение производительности георадара содержится в материалах с высокой проводимостью, таких как глинистые почвы и почвы, загрязненные солью. Производительность также ограничивается рассеянием сигнала в неоднородных условиях (например, на каменистой почве).
К другим недостаткам имеющихся в настоящее время георадарных систем относятся:
Радар чувствителен к изменениям в составе материала, для обнаружения изменений требуется движение. При просмотре стационарных объектов с помощью проникающего через поверхность или грунтового радара оборудование необходимо перемещать, чтобы радар мог исследовать заданную область, ища различия в составе материала. Хотя он может идентифицировать такие предметы, как трубы, пустоты и почву, он не может идентифицировать конкретные материалы, такие как золото и драгоценные камни. Тем не менее, это может быть полезно для картирования подповерхностных карманов, потенциально содержащих драгоценные камни, или «каверн». Показания могут быть ошибочными из-за влажности земли, и они не могут отделить карманы с драгоценными камнями от карманов без драгоценных камней.
При определении возможностей глубины диапазон частот антенны определяет размер антенны и возможности глубины. Шаг сетки, который сканируется, зависит от размера мишеней, которые необходимо идентифицировать, и требуемых результатов. Типичные интервалы сетки могут составлять 1 метр, 3 фута, 5 футов, 10 футов, 20 футов для наземных съемок и для стен и полов от 1 до 1 фута.
Скорость распространения радиолокационного сигнала зависит от от состава проникаемого материала. Глубина до цели определяется на основе количества времени, которое требуется радиолокационному сигналу, чтобы отразиться обратно на антенну устройства. Радиолокационные сигналы проходят с разной скоростью через разные типы материалов. Можно использовать глубину известного объекта для определения конкретной скорости, а затем откалибровать вычисления глубины.
В 2005 году Европейский институт телекоммуникационных стандартов ввел закон, регулирующий действия георадарного оборудования и операторов георадаров с целью контроля избыточного излучения электромагнитного излучения. Европейская ассоциация георадара (EuroGPR) была создана как торговая ассоциация для представления и защиты законного использования георадара в Европе.
В георадарах используются различные технологии для генерации радиолокационного сигнала: импульсные, ступенчатые по частоте, непрерывные волны с частотной модуляцией (FMCW ) и шум. Системы, представленные на рынке в 2009 году, также используют цифровую обработку сигналов (DSP) для обработки данных во время съемок, а не в автономном режиме.
В георадарах особого типа используются немодулированные непрерывные сигналы. Этот голографический подповерхностный радар отличается от других типов георадаров тем, что он записывает подземные голограммы вида сверху. Глубина проникновения такого типа радара довольно мала (20–30 см), но бокового разрешения достаточно, чтобы различать различные типы наземных мин в почве или полостей, дефектов, подслушивающих устройств или других скрытых объектов в стенах, полах и структурные элементы.
Георадар используется на транспортных средствах для ближней высокоскоростной съемки дорог и обнаружения мин, а также в режиме ожидания.
Inpipe-Penetrating Radar (IPPR) и In Канализационный георадар (ISGPR) - это применение технологий георадара, применяемых в неметаллических трубах, где сигналы направляются через стенки трубы и канала для определения толщины стенки трубы и пустот за стенками трубы.
Проникающий через стену радар может читать сквозь неметаллические конструкции, что впервые продемонстрировали ASIO и австралийская полиция в 1984 году при обследовании бывшего посольства России в Канберре. Показали полиции, как наблюдать за людьми на расстоянии до двух комнат по бокам и сквозь этажи по вертикали, могли видеть металлические глыбы, которые могли быть оружием; Георадар может даже действовать как датчик движения для военной охраны и полиции.
«Проект Mineseeker» направлен на разработку системы для определения наличия наземных мин в районах с использованием установленных сверхширокополосных радаров с синтезированной апертурой на дирижаблях.
Обзор научных и инженерных приложений можно найти в:
Общий обзор геофизических методов в археологии можно найти в следующих работах:
 | Викискладе есть медиафайлы по теме Наземные радары. |
