GPR-Clutter-Amplitudenverarbeitung zur Erkennung flacher geologischer Ziele

Abstrakt

Die Analyse von Störsignalen in A-Scans, die durch zufällig gestreute Energie in bestimmten geologischen Strukturen erzeugt werden, liefert Informationen über Veränderungen in der flachen Sedimentgeologie. Die A-Scans bestehen aus der kohärenten Energie, die durch Reflexionen an elektromagnetischen Diskontinuitäten empfangen wird, und den inkohärenten Wellen, die durch Streuung an kleinen Heterogenitäten entstehen. Die reflektierten Wellen werden infolge von Absorption, geometrischer Streuung und Verlusten durch Reflexion und Streuung abgeschwächt. Daher nimmt die Amplitude dieser Wellen ab und erreicht bei bestimmten Laufzeiten in beide Richtungen die gleiche Größenordnung wie das Hintergrundrauschen im Radargramm, das hauptsächlich durch Streuung entsteht. Die Amplitude des mittleren Hintergrundrauschens ist größer, wenn die Streuung der Energie zunimmt. Die mittlere Amplitude, die in einem richtig gewählten Zeitfenster gemessen wird, ist dann ein Maß für die Menge der gestreuten Energie und damit ein Maß für die Zunahme der Streuung im Boden. In diesem Beitrag wird ein einfaches Verfahren vorgestellt, mit dem die mittlere Amplitude der inkohärenten Energie (MAEI) für jeden A-Scan bestimmt werden kann, die vor der Position der Spur dargestellt wird. Dieses Verfahren wird in einer Feldstudie in einer Stadt getestet, die auf einem Sedimentbecken errichtet wurde. Das Becken ist von einer großen Anzahl verborgener unterirdischer Bäche und Paläokanäle durchzogen. Die durch Anschwemmungen entstandenen Sedimentstrukturen erzeugen einen Teil der zufälligen Rückstreuung der Energie, die in einem Zeitfenster gemessen wird. Die Ergebnisse werden entlang der gesamten Radarlinie verglichen und ermöglichen die Lokalisierung von Bächen und Paläokanälen. Es wurden auch numerische Modelle verwendet, um die synthetischen Spuren mit den Feldradargrammen zu vergleichen und die vorgeschlagene Verarbeitungsmethode zu testen. Die Ergebnisse unterstreichen den Umfang des MAEI über den Bächen und auch das Vorhandensein einer umgebenden Zone, in der die Amplitude vom Durchschnittswert bis zum Maximum über der Struktur ansteigt. Die Simulationen zeigen, dass diese Zone keiner besonderen geologischen Veränderung entspricht, sondern eine Folge des Weges der Antenne ist, die die gestreute Energie empfängt, bevor sie zu den Schwemmlandablagerungen gelangt.