le repérage de l'amplitude moyenne de toutes les traces dans une section transversale GPR montre le caractère de réponse en fonction du temps de trajet (ou de la profondeur) et fournit à l'utilisateur des informations et des compréhensions clés de la nature des données.
Dans la partie 1 de notre histoire sur les parcelles ATA dans notre Vues de la sous-surface de juillet 2018, nous nous sommes concentrés sur la façon d'utiliser le graphique ATA (Average Time-Amplitude) pour:
- Quantifier le niveau de bruit de fond
- Déterminer la profondeur de pénétration du GPR
- Analyse de l'atténuation du signal GPR avec la profondeur
Dans cet article, nous continuons à examiner la puissance des parcelles ATA; comment ils fournissent un aperçu de l'impulsion d'émission et peuvent aider à identifier le bruit cohérent du système et les ondes atmosphériques.
Impulsion transmise
Le signal d'amplitude le plus élevé dans un tracé ATA est normalement l'onde directe. Ce signal voyage directement de l'émetteur au récepteur. Dans certains cas, le signal direct peut dépasser la valeur maximale que l'électronique de réception peut accepter, ce qui fait que la tension de crête enregistrée est inférieure à la valeur réelle. C'est ce qu'on appelle l'écrêtage du signal. Lorsque le niveau de détection de crête du récepteur est connu, un tracé ATA indique rapidement si l'impulsion de transmission (figure 1) est écrêtée. L'exemple de la figure 1 montre des signaux pour un récepteur avec une plage d'enregistrement de crête de +/- 50 millivolts. Les signaux qui dépassent 50 mV sont «coupés» comme le montre le graphique.
Une impulsion d'émission écrêtée peut affecter l'utilisation d'un filtre de soustraction d'arrière-plan (utilisé pour révéler des signaux plus faibles masqués par l'impulsion d'émission d'amplitude plus élevée). Si les données sont écrêtées, les réponses cibles dans la zone d'écrêtage ne sont pas détectées. Cet effet est souvent appelé suppression de l'émetteur. Si les réflecteurs peu profonds ne sont pas intéressants pour un levé donné, alors une impulsion d'émission écrêtée est acceptable.
Pour les systèmes GPR entièrement bi-statiques, l'écrêtage peut être réduit ou éliminé en éloignant les deux antennes GPR. D'autres approches consistent à réduire la puissance de l'émetteur ou à réduire le gain du récepteur (et donc la sensibilité du récepteur). Toutes ces options sont disponibles dans les derniers systèmes pulseEKKO® où l'utilisateur peut déplacer chaque antenne indépendamment, régler la tension de l'émetteur ou modifier le gain du récepteur (dans le cas du nouvel Ultra Receiver). Les systèmes GPR, tels que NOGGIN®, LMX® et CONQUEST® ont des antennes à séparation fixe et sont conçus pour que les signaux ne soient pas écrêtés lorsque le système est au sol.
Bruit cohérent
L'un des aspects difficiles des systèmes GPR est la présence de bruit cohérent invariant dans le temps. Ces signaux sont produits dans le système GPR lui-même et sont associés à des signaux qui circulent à l'intérieur de l'électronique ou sur le câblage et la structure de support associés. Pour les cas extrêmes, ceux-ci apparaissent comme des bandes constantes sur une section radar et masquent toutes les réponses souterraines.
Les graphiques ATA sont très utiles pour évaluer le niveau de bruit cohérent dans le temps (et dans l'espace). Lorsque les données sont acquises le long d'un transect où il y a une quantité substantielle de changement avec des cibles à des profondeurs et des emplacements spatiaux différents, le graphique ATA doit révéler une réponse en décroissance en douceur. La présence de pics localisés sur la courbe de réponse décroissante indique un bruit cohérent.
La figure 2 montre un tracé ATA avec un exemple de bruit de système cohérent sous la forme de bandes périodiques sur la section transversale, provoqué par des signaux se déplaçant sur un câble métallique près des antennes.
La soustraction de fond est souvent utilisée pour réduire ces signaux cohérents, et une réduction du bruit de 10 à 100 fois peut être obtenue dans de bons cas. Étant donné que dans les enquêtes GPR sérieuses, les réponses cibles sont généralement 10 à 100,000 XNUMX fois plus petites que les signaux à ondes directes, la soustraction de fond n'est pas une approche totalement fiable pour obtenir des résultats optimaux. Des signaux faibles peuvent encore être perdus dans le bruit et la soustraction de fond réduira ou éliminera les réflecteurs relativement plats.
Une attention particulière à la conception du système et à l'assemblage des composants est le meilleur moyen de minimiser ce type de bruit. Nous demandons généralement aux nouveaux acheteurs de GPR d'évaluer le niveau de bruit cohérent du système lors de la sélection d'un système et d'examiner les données sans utiliser de filtrage de soustraction de fond
Ondes d'air
Une fois que les signaux GPR se sont atténués jusqu'au niveau de bruit de fond, il est possible de voir les signaux réfléchis par des objets au-dessus de la surface tels que des arbres, des bâtiments, des plafonds (lorsque l'enquête GPR est menée à l'intérieur d'un bâtiment) et des auvents. Ces réflexions sont appelées «ondes aériennes» car les signaux voyagent dans l'air à la vitesse de la lumière. Les ondes d'air sont généralement observées lorsque la fenêtre de temps est beaucoup plus grande que la profondeur de pénétration (figure 3).
Il y a des moments où les événements d'amplitude à des moments ultérieurs sur un tracé ATA se révèlent être de véritables réflecteurs souterrains (Figure 4). L'un des grands avantages des tracés ATA est de pouvoir évaluer l'amplitude relative des signaux qui apparaissent dans la section efficace du GPR. Dans le cadre de l'interprétation, la probabilité qu'un signal profond et faible soit une véritable cible souterraine peut être évaluée.
Bien que nous ne l'illustrerons pas ici, l'affichage du tracé ATA d'une section avant et après l'application de fonctions de gain variant dans le temps aidera à évaluer la fiabilité de la section finale lorsque les signaux faibles sont fortement amplifiés.
Pour aller plus loin
Les parcelles ATA sont disponibles dans le Module de traitement des EKKO_Project ™ Logiciel. Ce type de traitement fournit un outil puissant permettant aux utilisateurs de faire la meilleure interprétation possible des données GPR. La capacité à différencier le bruit des réflecteurs souterrains réels, bien que pas toujours facile à déterminer, signifie que la valeur des données GPR est améliorée pour l'utilisation finale. La vraie valeur pour tout le monde est d'éviter une mauvaise interprétation des données. Pour en savoir plus sur les graphiques ATA et d'autres outils d'interprétation puissants, contactez-nous ou regardez l'une de nos vidéos en ligne sur l'analyse des données.
