Georadar w przestrzeni 1D, 2D, 3D,
a może 4D?! – Badania georadarowe
Tutaj chciałem pokrótce objaśnić czym są powyższe przestrzenie. Badania georadarem możemy wykonać na wiele różnych sposobów. Oczywiście są klasyczne metody, które stosowane są powszechne ale można je podzielić i sklasyfikować.
Przestrzeń 1D
W nomenklaturze anglojęzycznej mowa o A-scan, jest to pojedynczy zarejestrowany impuls georadarowy. Taką odpowiedź impulsową badanego ośrodka otrzymamy w jednej pozycji urządzenia pomiarowego. Jak można szybko się domyślić georadar , w jednym miejscu w bezruchu niewiele informacji przyniesie nam o skanowanej przestrzeni. Co więcej ze względu na to, że mamy do czynienia z falą elektromagentyczną, która rozchodzi się w przestrzeni jako sfera nie jesteśmy w stanie określić azymuty przyjścia fali i pozycja obiektu, który odbił falę. Znajduje się on gdzieś na poziomej geometrycznej elipsie w płaszczyźnie xy. Można uznać, że taki impuls jest nieinterpretowalny.
Przestrzeń 2D
W terminologii anglojęzycznej B-scan. Przestrzeń dwuwymiarowa, która składa się z serii A-scan czyli szeregu impulsów zarejestrowanych georadarem wzdłuż zadanej linii, profilu pomiarowego. Ogólnie rzecz biorąc mówimy o przekroju 2D. W tym przypadku jest to konieczne minimum aby uzyskać jakąkolwiek informację z badanego ośrodka. W przeciwieństwie do skanera laserowego, georadar musi wykonać szereg skanów 1D nad badaną anomalią plus zakładki na strefy nie zmienione. Można uznać, że w celu lokalizacji pustki lub rury musimy wykonać minimum ok 4 metry pomiaru aby uzyskać pełna odpowiedź falową ośrodka.
Należy pamiętać, że w przypadku skanowania wzdłuż rury lub fundamentu, który możemy uznać za obiekt o strukturze liniowej odbicie od powierzchni będzie niejednoznaczne i pojawi się podobny problem z wyznaczeniem dokładnej głębokości obiektu co w skanie 1D. Związane jest to ze sferycznym rozchodzeniem się fali. W języku geofizycznym interpretacji pola falowego mowa o bocznych odbiciach. Na skanie rura pojawi się na pewnym czasie/głębokości. W przypadku gdy wykonamy pomiar dokładnie nad obiektem, rura pojawi się najpłycej i będzie to najtrafniejsza informacja o jej głębokości. W przypadku gdy będziemy skanować równolegle do rury ale z przesunięciem o ok 1 metr, fala będzie dłużej przemierzać drogę od radaru do obiektu i z powrotem, a odbicie pojawi się na zapisie głębiej niż w rzeczywistości jest. Dla określenia ostatecznej głębokości wskazane jest wykonane kolejnych równoległych pomiarów wzdłuż rury i poprzecznych aby uzyskać pełną informację o dokładnym położeniu obiektu w przestrzeni.
Przestrzeń 3D
Przestrzeń 3D nazywana jest w j. angielskim C-scan polega na złożeniu serii profili 2D w jeden obraz. Możemy tworzyć przestrzeń 3D w trojaki sposób:
- złożenie i interpolowanie profili równoległych 2D zeskanowanych georadarem
- złożenie profili 2D wykonanych równolegle i prostopadle na powierzchni badanej struktury
- interpolacja profili 2D wykonanych nieregularnie na badanej strukturze
Badanie georadarem w siatce prostopadłej daje nam dodatkowe informacje o strukturach prostopadłych. W skanach 1D i 2D został wyjaśniony w skrócie problem dyfrakcji i niedoboru informacji falowej z badanego ośrodka. Dzięki pełnemu pokryciu profilami w osi x i osi y jesteśmy w stanie niwelować dyfrakcje fali, które przy obrazowaniu 3D można uznać za szum. W analizach 2D dyfrakcje od obiektów punktowych są dobrym identyfikatorem, bo jak już wcześniej wykazano w wierzchołkach hiperbol znajdują się interesujące obiekty.
W interpretacji badań georadarowych 3D należy bezwzględnie użyć procedur migracyjnych do redukcji dyfrakcji czyli przywrócenia prawidłowych nachyleń obiektów i przywrócenia rzeczywistych odbić fali. Dzięki pełnemu pokryciu georadarem siatki 3D możemy ten efekt osiągnąć. Prezentowane dane zostały wykonane w siatce prostokątnej, poddane filtracjom, migracji i transformacji Hillberta.
Przestrzeń 4D
Jak zapewne można się domyślić przestrzeń 4D jest obszarem, w którym kolejnym wymiarem dodanym do 3D jest czas. Metoda polega na tym, że wykonujemy badania georadarowe w metodyce 3D powtarzając je w czasie dokładnie w tym samym miejscu. Metoda efektywna do monitoringu w czasie. Oczywiście można także wykonać badania monitoringowe 2D w czasie dzięki temu osiągamy obraz 3D (2D + time).