Уже через несколько месяцев после выпуска приемник pulseEKKO® Ultra меняет способ сбора и интерпретации низкочастотных георадарных данных. Его способность собирать данные в 1000 раз быстрее, чем раньше, позволяет суммировать сигналы георадара десятки тысяч раз без снижения скорости сбора данных. Эта технология позволяет увидеть более тонкие и глубокие особенности георадара, чем когда-либо прежде.
«Укладка» - это термин, применяемый, когда георадарные трассы собираются несколько раз в одном месте и усредняются. Многократное суммирование георадарных трасс снижает уровень случайного шума до 1 / √стаков (таблица 1); например, 65,536 0.5 стеков, наибольшее количество стеков, доступных на Ultra Receiver, снижает уровень шума до менее 1% по сравнению с 200 стеком. Это означает, что в данных георадара теперь обнаруживаются слабые сигналы георадара, примерно в XNUMX раз меньшие.
Ниже приведены несколько примеров данных, собранных с помощью приемника pulseEKKO® Ultra, чтобы продемонстрировать его возможности, в том числе то, как он увеличивает глубину проникновения за счет суммирования в десятки тысяч раз.
Пример данных 1 - Петавава, Онтарио, Канада
Первый пример данных был получен с помощью пары антенн EKKO® на 100 МГц в конфигурации SmartCart. Район имеет высокое содержание песка, что позволяет проводить георадарное проникновение на глубину до 12+ метров с 64 штабелями (Рисунок 1, слева). Случайный шум виден с глубины 10 или 11 метров. На глубине 14 метров шум доминирует на линии георадара, что затрудняет просмотр реальных когерентных отражателей георадара.
Затем та же линия была собрана из 8,192 штабелей с помощью Ultra Receiver (рис. 1, справа). Важно отметить, что скорость сбора этой строки с помощью Ultra Receiver такая же, как время сбора для 64 стеков на стандартном приемнике PulseEKKO. Эта линия выглядит более четкой, без случайного шума и когерентных отражений георадара на глубине до 22+ метров.
Основываясь на таблице 1, теория гласит, что увеличение количества стеков с 64 до 8,192 должно снизить уровень шума на:
(1 /√64) / (1 / √8192) = 0.125 / 0.011 = 11.3 раза
Хотя линия георадара, собранная с большим количеством стеков, очевидно, выглядит лучше, давайте проанализируем эти линии количественно, чтобы увидеть, как сигналы георадара были улучшены за счет суммирования.
Лучший способ увидеть улучшение сигнала - использовать график средней амплитуды кривой или график ATA, тип графика, который обсуждался в Информационный бюллетень за июль 2018 г..
Вкратце, график ATA показывает средний уровень сигнала для всей линии георадара от момента срабатывания георадара до конца временного окна, после того как все сигналы георадара снова ослабнут до минимального уровня шума.
Минимальный уровень шума виден как уровень фонового сигнала до срабатывания передатчика (вертикальные красные и зеленые линии на Рисунке 2).
Графики ATA предоставляют информацию о минимальном уровне случайного шума и глубине проникновения георадара.
На рисунке 2 показано, что минимальный уровень шума для 64 стеков (вертикальная красная линия) составляет около 0.04 милливольта, тогда как минимальный уровень шума для 8,192 стеков (вертикальная зеленая линия) составляет 0.004 мВ; это в 10 раз меньше - очень близко к рассчитанному выше теоретическому значению 11.3.
Графики ATA на рисунке 2 также показывают точку, в которой сигналы GPR затухают до минимального уровня шума - эта точка пересечения является средним временем (и, следовательно, глубиной) проникновения сигнала GPR для линии GPR. В этом случае данные из 64 сумм обеспечивают примерно 280 нс проникновения (глубина около 14 метров при скорости материала 0.10 м / нс), в то время как данные из 8,192 сумов содержат сигналы георадара до 420 нс (глубина около 21 метра ).
Таким образом, проникновение увеличилось примерно на 50% за счет увеличения количества стеков до 8,192.
Пример данных 2 - Тампа-Бэй, Флорида, США
Используя антенны PulseEKKO® с полосой пропускания 100 МГц, линия GPR была собрана в конфигурации SmartCart, как показано на Рисунке 3. Данные сначала были сложены 64 раза (Рисунок 4, слева); случайный шум виден начиная с глубины 5 метров. На глубине 7 метров шум преобладает над линией георадара, что затрудняет просмотр реальных когерентных отражателей георадара - это средняя глубина проникновения для этой линии георадара.
Та же линия, собранная из 8,192 стеков с помощью Ultra Receiver, показана на рисунке 4 справа. Линия с высокой сложностью показывает гиперболический когерентный отражатель на глубине 9.5 метров.
Повышенное проникновение из-за увеличенного наложения выявило более глубокий отражатель, которого никогда раньше не видели в этой области. Геология в этой части Флориды хорошо известна, и исследователи предполагают, что Ultra Receiver смог получить изображение вершины в сильно растворенном известняковом основании, лежащем под алевритово-глинистыми песками (рис. 5).
Опять же, не произошло значительного снижения скорости сбора данных при использовании Ultra Receiver на 8,192 стеках по сравнению со стандартным приемником pulseEKKO® с 64 стеками. Раньше высокая укладка снижала производительность; Теперь с помощью Ultra Receiver можно добиться лучшего из обоих миров.
Пример данных 3 - Бандунг, Ява, Индонезия
Последний пример данных был получен на склонах Тангкубан Пераху, действующего вулкана с 50-мегагерцовыми антеннами EKKO®.
Линия длиной 130 метров была собрана из 32,768 7 стопок, и она показала три различных объекта большого диаметра, обозначенных синими точками на Рисунке XNUMX.
Значительное уменьшение случайного шума делает изображение отражений георадара более резким; это означает, что на обработку данных георадара в интерпретируемом разделе уходит мало времени. В этом примере данные были настолько четкими, что вулканологи начали интерпретацию данных в полевых условиях, споря о природе отображаемых объектов, были ли они результатом лавовых труб (рис. 8а) или захороненных вулканических бомб (рис. 8b). .
