История развития георадарного поиска.
Мы живём на земле, история земли и цивилизации во многом скрыта у нас под ногами, по этому почти в каждом из нас живет интерес узнать что находится под поверхностью земли. Сейчас существует георадар земли, а в средние века для этого использовалось лозоходство, которое помогало находить подземные источники и хранилища воды. В XX веке появился новый прибор — «металлодетектор» или «миноискатель». Он позволяет человеку увидеть сквозь толщу земли, снабжая его своеобразными очками. Это был шаг к развитию приборного поиска и соответственно к появлению георадара земли
Первоначально металлоискатель был изобретен в начале XX века в США с целью предотвращения воровства металлических деталей с заводов. Однако со временем было замечено, что металлоискатели могут быть полезными не только в промышленности, но и в других отраслях, включая военную сферу. В начале своего развития металлоискатели были крупными и неудобными для массового использования, но с течением времени были разработаны более компактные модели.
Однако, помимо металлоискателей, существует и другой инновационный инструмент, позволяющий исследовать «подземный мир» — георадар. Это качественный скачок в технике исследования скрытых объектов.
Первый патент на систему, которая использовала радиолокатор непрерывного действия для обнаружения скрытых объектов, был подан Готхельфом Леймбахом и Генрихом Леви в 1910 году, шесть лет после подачи первого патента на сам радар (patent DE 237 944). В 1926 году доктор Хюльсенбек подал патент на систему, использующую радиолокационные импульсы вместо непрерывной волны, что привело к улучшению разрешения по глубине (DE 489 434).
В 1929 году У. Стерн измерил глубину ледника с помощью георадара.Дальнейшие разработки в этой области оставались незначительными до 1970-х годов, когда начались исследования для военных целей.
После этого последовали коммерческие применения, и в 1975 году было продано первое доступное потребительское оборудование.В 1972 году миссия «Аполлон-17» установила георадар под названием ALSE (Apollo Lunar Sounder Experiment) на орбите вокруг Луны. Он был способен записывать информацию о глубине до 1,3 км и записывал результаты на пленку, так как в то время не было подходящего компьютерного хранилища.
Георадар, или Ground Penetrating Radar (GPR), является радиолокационной системой, которая используется для изображения недр и обнаружения объектов под поверхностью земли. Он может быть использован на различных проникающих материалах для обнаружения и картирования особенностей или объектов внутри. Георадар является безопасным и неразрушающим методом исследования недр, который находит применение в геологических исследованиях, строительстве, археологии и других областях.
Разработка георадаров проводилась в разных странах Европы, Америки, России и СССР. Ученые исследовали методы построения специализированных радиолокаторов для зондирования тонких высокопоглощающих сред на основе экспериментов в натуральных условиях.
Одним из ключевых достижений было использование ударного возбуждения антенны, что позволило оценить электрические характеристики морского льда на разных частотах. В 1971 году было проведено первое радиолокационное измерение толщины морского льда с помощью метода синтезируемого видеоимпульсного сигнала, предложенного М. И. Финкельштейном в 1969 году. Этот метод был применен в первом промышленном радиолокационном измерителе толщины морского льда под названием «Аквамарин».
В 1973 году была доказана возможность обнаружения и измерения глубины водоносных слоев в пустынных районах Средней Азии с помощью радиолокатора, разработанного в РИИГА. В 1972 году была также использована радиолокационная система с методом синтезирования апертуры на борту космического корабля «Аполлон-17» для исследования поверхности Луны.
В начале 70-х годов начали появляться серийные образцы георадаров. В середине 80-х годов интерес к георадиолокации возрос в связи с развитием электроники и вычислительной техники, однако оказалось, что трудозатраты на обработку материалов не окупились полностью, и интерес к георадиолокации снизился. Однако в 90-е годы, с развитием персональных компьютеров, интерес к георадиолокации возрос снова и продолжает расти до сих пор.
С конца 90-х годов регулярно проводятся научно-исследовательские конференции, посвященные георадиолокации, и издаются специальные выпуски журналов, посвященные этому методу.
Конструкция георадара земли
Устройство георадара включает в себя антенну, которая используется для передачи и восстановления радиолокационных импульсов, генерируемых генератором импульсов. Возвращенный импульс обрабатывается для получения изображений профиля почвы. Георадар обеспечивает непрерывное разрешение изображения почвенного профиля с минимальным нарушением почвы. Он находит применение в получении изображений профиля почвы и определении местоположения захороненных объектов. Однако, следует отметить, что георадар не подходит для влажных глин и илов с высокой проводимостью.
Компоненты георадара выполняют следующие функции: формирование импульсов, излучаемых передающей антенной, обработка сигналов, поступающих с приемной антенны, и синхронизация работы всей системы. Георадары работают в частотном диапазоне, где импульсы распространяются с относительно небольшой дисперсией, что облегчает их анализ. Для удобства перемещения по поверхности земли георадары выполняются в виде тележек со смонтированной на них аппаратурой. Но самый удобный вариант обеспечивающий возможность ровноплоскостного сканирования это носимый георадар.
Антенны георадар (TX, RX) используется для передачи и восстановления радиолокационных импульсов, генерируемых генератором импульсов. Затем возвращенный импульс обрабатывается для получения изображений профиля почвы. Георадар обеспечивает непрерывное разрешение изображения почвенного профиля без разрушения почвы. Следует отметить, что георадар не всегда подходит для влажных глин и илов с высокой проводимостью. Хотя в некоторых случаях при правильном подходе к съёмке удаётся получить качественные радарограммы для дальнейшей обработки.
Успешность использования георадара земли
Правила работы с георадаром, режимы работы, анализ результатов, обработка и интерпретация — все это важные аспекты работы с георадаром. Чувствительный прибор по настоящему требует правильного подхода к проведению обследования, от этого зависит качество и полнота радарограммы и как следствие достоверность последующей расшифровки снятого георадарного профиля.
Если предположить что все операторы георадара имеют одинаковый опыт то результат исследования, его успешность, зависит на 35% от аппаратной и на 65% от программной составляющей. Важность программного обеспечения и соответствующих баз и логик обработки объясняется тем, что именно благодаря алгоритмам программного обеспечения удается достаточно точно идентифицировать профиль того, что видит прибор. Это достигается с использованием статистики инетрпретации готовых баз, которые предварительно сохранены и исследованы для различных видов подземных компонентов, таких как песок, глина, камни, вода и т.д. в типовых и нестандартных условиях.
