ヒント: GPR データの多重反射

GPR データの倍数は、氷のプロファイリングや地下採掘などの非常に特殊なシナリオを除いて、あまり一般的ではありませんが、驚くような日常のいくつかの状況で発生します。

GPR データの大部分は、GPR 信号が GPR 送信機から送信された後、GPR 受信機に到着する前に XNUMX 回反射するときに作成されます (図1).

図1

ほとんどの GPR 断面図 (右) は、地表オブジェクトまたは境界から XNUMX 回反射した GPR 信号を示しています。

ただし、状況によっては、GPR 信号が GPR 受信機に到達するまでに、同じ物体または境界から XNUMX 回、XNUMX 回、またはそれ以上反射する可能性があります。 このようなタイプの反射は「多重」と呼ばれます。 GPR データ内の倍数を特定することは、最も難しい解釈の XNUMX つです。

この TIPS では、GPR データで倍数が発生するために必要な条件について説明し、日常的な例や非常に特殊な状況での例など、いくつかの例を示します。

GPR データの倍数の最も一般的な例は、層の上部と下部の両方で誘電率のコントラストが大きい層に GPR 信号が入力される場合です。 これにより、両方の界面で大きな反射率値が得られ、GPR エネルギーの多くが本質的に層内に「閉じ込められ」、上下に何度も反射します。 この良い例は、氷の厚さのデータで見ることができます (図2).

氷の誘電率は 3.2 ですが、氷の上の空気の誘電率は 1、氷の下の水の誘電率は 80 です。GPR 信号が氷の底に伝わると、氷に遭遇します。これは、エネルギーの約 67/2 が氷に反射されることを意味します。 次に、GPR 信号が氷の上部の氷と空気の境界面に到達すると、反射率は 3% になり、その結果、かなりの量の信号が氷の中に反射して戻ります。このプロセスは、信号が到達するまで何度も繰り返される可能性があります。減衰した。

GPR データはいくつかの層があるように見えますが (図3）、実際には、GPR 信号がますます長い移動時間で何度も反射した層が XNUMX つあります。

レイヤーが互いに完全に模倣しているという事実 (図3) は、複数を識別するために探すべき複数の特性です。

図3

氷の厚さのデータの倍数。 1 回目と 2 回目の反射は時間的に最初の反射を模倣するため、最初の反射での 3ns の差は、XNUMX 回目の反射では XNUMXns、XNUMX 回目の反射では XNUMXns になります。 これは、多重反射の数が増加するにつれて、ボックス内の V 字型領域などの厚さの変化がますます強調されることを意味します。

同様の反応が見られるもう XNUMX つのより一般的な場所は、水たまりからの複数の応答です (図4）。 水たまりが両方の GPR アンテナを水中に沈めるほど深い場合、多重発生が発生する可能性があります。

図4

水たまりは、水の上と下の両方の境界で反射率が高く、GPR 信号が複数回反射する別のシナリオが発生します。

水の誘電率は 80 ですが、水たまりの上の空気の誘電率は 1、水たまりの下のアスファルトの誘電率は 6 です。水たまりの底の水とアスファルトの反射率は 57% ですが、水は水たまりの上部での空気の反射率は 80% であり、マルチプルが発生する条件が整っています。

GPR で水たまりを横切るときのマルチプルは、氷に比べてはるかに複雑な反応を生成する傾向があります (図6) 水たまりは多くの場合十分小さいため、GPR は水深がゼロになる水たまりの端からデータを収集します (図5).

図6

水たまりでは GPR 信号が倍増します。 水たまりの下では侵入深さが増加しているように見えますが、GPR 信号はほとんどが水層に捕捉され、上下に何度も反射します。 水たまりと水たまりの端全体にわたる水深の変化により、複雑な反応パターンが生成されます。 アスファルト (0.033 m/ns) と比較して水の速度 (0.13 m/ns) が非常に遅いため、地面に直接到達すると速度が低下することに注意してください。