Использование георадара

Георадар генерирует сверхширокополосные импульсы (наносекундные) в метровом и дециметровом диапазоне. Такие сигналы способны пронизывать любые неметаллические среды (в том числе неоднородные) и обнаруживать вкрапления или скрытые предметы, отличающиеся от базовой среды электрофизическими свойствами. Георадар работает следующим образом:

• Излучающая антенна отправляет электромагнитный импульс в исследуемую область (например, в почву), где он сталкивается с предметами или границами сред (входящих в состав исследуемой области), обладающих иными электрофизическими параметрами, отражается, после чего возвращается и улавливается принимающей антенной. Следует знать, что георадар комплектуется сменными антенными блоками, работающими в определенном диапазоне частот. Чем выше частота сигнала, тем лучше качество зондирования (разрешающая способность), но эффективная глубина исследования при этом уменьшается. И наоборот, при использовании низкочастотных блоков можно зондировать почву на глубину до 25 метров и более (такие блоки чаще используются для поиска скрытых объектов и залежей полезных ископаемых). В сельском и лесном хозяйстве необходимо исследовать почву на глубину от 2 до 6 метров, для чего используются высокочастотные антенные блоки. Антенны в блоках располагаются попарно, то есть на каждый излучатель имеется свой приемник.


• Принятый отраженный сигнал от каждой антенны регистрируется блоком управления – это модуль георадара, который состоит из различных датчиков, преобразователей, проводки, усилителей и прочих электронных компонентов. В блоке управления принятый сигнал усиливается и преобразуется в цифровую информацию, содержащую сведения о скорости распространения сигнала и величине его удельного затухания.


• После преобразования в блоке управления информация о принятом сигнале поступает в регистрирующее устройство – встроенный или мобильный компьютер, который анализирует полученную информацию о сигнале, обрабатывает ее и строит графическое изображение в виде трассы. Это вертикальная линия, у которой каждый пиксель отображается различным цветом или градиентом в зависимости от амплитуды сигнала. На основании набора трасс, полученных при каждом положении георадара строится радарограмма – это ортогональное плоскостное изображение, представляющее собой профиль (в разрезе) исследуемой области, на котором видны различные среды, инородные вкрапления и аномалии, входящие в состав исследуемой области. Горизонтальной осью радарограммы является расстояние (в метрах) пройденное георадаром, вертикальной – время распространения электромагнитного импульса с момента отправки.

Георадар является высокоточным, многозадачным и очень производительным прибором. Для позиционирования прибора и привязки радарограммы к плану местности или карте он комплектуется GPS-приемником, датчиком движения и измерителем пути. Георадиолокационное зондирование производится по профилям при помощи пеших проходов, либо перемещением на автомобильном транспорте (для чего прибор комплектуется специальным подвесным устройством). Георадар может работать в различных режимах, например, постоянно, либо только при движении. Радарограмму можно наблюдать как в режиме реального времени (на экране регистрирующего устройства), либо изучать в камеральных условиях (поскольку она непрерывно сохраняется на цифровом накопителе). При зондировании почв и грунтов радарограмма представляет собой продольный или поперечный профиль, на котором отчетливо видны геологические пачки слоев, скрытые предметы, участки неравномерного смешения грунта, валуны, карстовые пустоты, обводненные участки.

В сельском хозяйстве георадар используется в первую очередь для исследования почв – при помощи данного прибора выявляются горизонты и слои геологического профиля по таким параметрам как гранулометрический состав и плотность отдельных слоев. Эта информация необходима для подбора удобрений и технологии обработки сельскохозяйственных угодий. Также на основании этих данных подбираются культуры, для выращивания которых данный земельный участок наиболее пригоден.

Следует знать, что на основании отдельных радарограмм (если на этапе полевых работ данные подповерхностного зондирования привязывались к опорным точкам) можно построить трехмерное изображение. Изучая трехмерную модель геологического разреза можно построить карту мощностей отдельных слоев или целых горизонтов. При наличии низкоурожайных участков эти данные помогут подобрать оптимальный способ повышения урожайности.

На основании данных георадиолокационного зондирования можно определить влажность почвы, обнаружить переувлажненные и обводненные участки, а также выяснить причину возникновения подобных явлений. Например, в некоторых случаях обводненные участки возникают по причине высокого горизонта грунтовых вод и отсутствия дренирующих слоев. Если известно местоположение и площадь таких участков, то становится возможным провести мелиорацию при помощи дренажных труб. В этом случае избыточная влага с одних участков перераспределится на другие, обеспечив равномерное увлажнение почвы. Также георадар очень эффективен в обнаружении и картировании систем дренажей, устроенных на сельскохозяйственных полях. Прибор их обнаруживает с большой точностью, после чего данные о местоположении дренажных труб можно нанести на карту или план местности. Для последующего извлечения, замены или прочистки труб их можно будет найти при помощи GPS-приемника или геодезического оборудования (теодолита, нивелира, лазерных рулеток, мерных лент и прочего). Дренажные трубы являются эффективным средством мелиорации, но в определенных условиях на отдельных участках может произойти заиливание, что приведет к снижению пропускной способности. В этом случае георадар может локализовать такие места, после чего станет возможным произвести чистку или замену только отдельных мелиоративных участков.

Высокочастотные антенные блоки способны с большой точностью обнаруживать и изучать рост и развитие клубневых культур, корневой системы деревьев. В сельском хозяйстве эти сведения помогают своевременно выявлять нарушения в развитии культур, а в лесном хозяйстве – обнаруживать болезни корневых систем деревьев, способных привести к массовому образования сухостоя. Помимо обнаружения таких явлений георадар помогает выявить причины их возникновения – засушливость почвы, ее переуплотнение, окисление и прочее. Кроме обследования корневой системы георадар также используется для зондирования стволов деревьев – с его помощью можно быстро обследовать большое количество насаждений и выявить признаки усыхания, которое начинается внутри стволы. Узнать больше подробностей о сфере применения георадара и геофизических методов Вы можете на нашем сайте. При возникновении вопросов задайте их нашим специалистам посредством чата, либо закажите обратный звонок.