1. Ознакомление с сущностью георадиолокационного метода (РЛЗ).
2. Проведение полевых георадиолокационных исследований на эталонной площадке.
3. Компьютерная обработка результатов, составление отчёта.
Пояснения к работе
Сущность РЛЗ в отражении электромагнитной волны от поверхностей, на которых скачкообразно изменяются электрические свойства контактирующих тел. Этими свойствами являются электропроводность (σэ) и диэлектрическая проницаемость (εотн). Различают собственно отраженные волны, образующиеся в случае, когда поверхность раздела является плоской или квазиплоской, т.е. размеры ее не ограничены. Примером такой поверхности является граница между слоями с различными диэлектрическими свойствами. Другой тип волн, которые возникают на контактной поверхности, один или все размеры которой сравнимы с пространственной длительностью падающего на объект импульса электромагнитной волны (рисунок 20).
Рисунок 20 Схема отражения электромагнитной волны от различных поверхностей:
|
|
А - при плоской или квазиплоской поверхности раздела сред;
Б – при контактной поверхности, один или все размеры которой сравнимы с пространственной длительностью падающего на объект импульса электромагнитной волны
Принцип действия георадаров типа ОКО основан на излучении сверхширокополосных наносекундных импульсов в диапазоне частот от 50 до 2000 МГц, приеме сигналов, отраженных от границ раздела сред, обработке принятых сигналов и последующим измерением временных интервалов между отраженными импульсами. Георадар состоит из трех составных частей: антенной части, блока регистрации и блока управления (рисунок 21).
Рисунок 21 Составные части георадара ОКО
Антенная часть включает передающую и приемную антенны. Под блоком регистрации понимается notebook или другое записывающее устройство. Роль блока управления выполняет система кабелей и оптико-электрических преобразователей.
Последовательность работы с георадаром (ноутбук в качестве регистрирующего устройства) следующая:
1. Включить аккумулятор БП-9/12 клавишей, расположенной на корпусе аккумулятора (раздается короткий звуковой сигнал и начинает редко мигать светодиодный индикатор).
2. Включить «Блок управления» клавишей на его на корпусе.
3. Включить ноутбук и дождаться полной загрузки операционной системы. На «Блоке управления» должны загореться светодиодные индикаторы.
4. Включить аккумуляторы «Антенного блока» кнопками на корпусе аккумулятора (раздается короткий звуковой сигнал и начинает редко мигать светодиодный индикатор).
5. Включить «Датчик перемещения» (или измерителя пути) тумблером на корпусе датчика (начинает редко мигать светодиодный индикатор).
|
|
6. Запустить программу «GeoScan32» двойным щелчком по значку запуска программы расположенным на «Рабочем столе» компьютера.
7. Левой кнопкой мыши щёлкнуть по пиктограмме , расположенной на панели инструментов. Откроется окно модуля измерений, отобразятся сигналы от георадара в виде чёрно-белых (цветных) полос и в левой части окна измерительного модуля появится осциллограмма принимаемого сигнала. После этого георадар готов к зондированию.
Порядок установления параметров записи, рекомендуемых, при эксплуатации георадаров семейства «Око-2»:
1. Открыть окно «Параметры измерений» (кнопкой «Парам» в окне модуля измерений, или клавишей <Р> на клавиатуре ноутбука) (рисунок 22).
Рисунок 22 Выбор параметров измерений георадара «Око»
2. Установить «Количество точек по глубине» - максимальное значение 512 точек.
3. Определить «Шаг вдоль по трассе, мм». Для антенного блока 400 МГц -100 мм.
4. Оценить «Количество трасс в профиле». Значение этого параметра определяет максимальное количество трасс в профиле и он должен быть в полтора раза больше величины равной отношению длины профиля к шагу зондирования. Рекомендуется 65000. Значение 250000 является максимальным. При этом, если во время зондирования профиля запись автоматически прекратилась вследствие прохождения всего количества трасс, установленного параметром «Количество трасс в профиле», следует возобновить зондирование, записывая трассы в следующий файл. В последующем, при обработке, несколько файлов можно соединить в один файл профиля (правка -> добавить).
5. Установить цифровое значение «Накопление». Оно определяет количество повторного приема каждой трассы с последующим их суммированием. Рекомендуемое 8-16 Увеличение данного параметра позволяет выявлять более слабые сигналы, увеличивает реальную глубину зондирования и улучшает качество изображения, но при этом замедляется рекомендуемая скорость перемещения антенного блока во время записи профиля.
6. Определить диэлектрическую проницаемость «Эпсилон среды х10». Значение устанавливается исходя из априорной информации о составе зондируемой среды, то есть порядка 8-10 (во время обработки этот параметр вычисляется точнее).
7. Определить показатель «Развёртка по глубине». Данный параметр (для блока 400 МГц рекомендуется 100-200) устанавливает временной диапазон записи трасс зондируемого профиля по глубине и изменяется ступенчато. Для выбора развёртки следует сделать пробный проход по профилю и посмотреть записанную радарограмму. Если в нижней части радарограммы отсутствует область шумов (часть полезных сигналов осталась вне диапазона записи по глубине), следует перейти к большей ступени развёртки.
8. В окне «Номер серии файлов» цифры автоматически увеличиваются при сохранении очередного профиля в левой части имени файла, сразу после буквы «Р».
9. Установить «Коэффициент усиления» (для блока 400 МГц рекомендуется 10-40).
10. Принять режим сканирования – «По перемещению», для чего следует выбрать датчик перемещения и его параметры, открыв окно «Датчик перемещения» (рисунок 23). В режиме «По перемещению» менее интересные участки можно проходить с большей скоростью, не превышая рекомендуемую, а на интересных участках двигаться медленнее. При этом автоматически увеличивается накопление, что может увеличить глубинность исследований.
Рисунок 23 Окно датчика перемещения
11. Нажать кнопку «Вперед-назад», чтобы можно было ходить змейкой, если выполняются площадные съёмки. Программа автоматически при сохранении на диске каждого четного профиля будет его зеркально отражать.
Если текущие настройки измерений являются типичными для каких-либо применений, можно сохранить их на будущее. Для этого следует щёлкнуть правой кнопкой мыши в области окна измерительного модуля и выбрать пункт меню «Записать набор». Далее - ввести имя запоминаемого набора в нижней части открывшегося окна «Выбор применения», потом нажать кнопку «Новое» и кнопку «ОК». Для применения ранее созданного набора следует щёлкнуть правой кнопкой мыши в области окна измерительного модуля и выбрать пункт меню «Наборы». Из открывшегося списка наборов следует выделить требуемый, поставить галочку напротив строки «Применить набор» и нажать кнопку «ОК». Для выхода из режима применения наборов следует щёлкнуть правой кнопкой мыши в области окна измерительного модуля и выбрать пункт меню «Наборы», после чего снять галочку напротив строки «Применить набор» и нажать кнопку «ОК».
|
|
***
Основной величиной, измеряемой при георадарных исследованиях, является время пробега электромагнитной волны (t) от источника возбуждения - передающей антенны - до отражающего или дифрагирующего объекта и от этих объектов до приёмной антенны. В результате георадиолокационной съёмки в автоматическом режиме регистрируется радарограмма (рисунок 24).
Рисунок 24 Радарограмма, зарегистрированная с антенным блоком 400 МГц
1 – люковая камера магистральной теплосети, 2 – труба канализации, 3 – труба водопровода, 4 – труба локальной теплосети, 5 нити силового и телефонного кабелей, 6 – граница уровня грунтовых вод, 7 – поверхностные помехи
Интерпретация полученных радарограмм начинается с первичного анализа данных, во время которого идентифицируются полезные и «неполезные» волны. Обработка позволяет, с одной стороны, удалить или частично подавить влияние волн-помех. С другой стороны, процедурами обработки достигается усиление полезных волн. Дальнейшая интерпретация направлена на выделение конкретных объектов или прослеживание границ слоев. На основании всей предварительной информации об объекте определяется состав и электрические свойства слоев.
|
|
Заключительным этапом интерпретации является построение итоговых схем и разрезов с привлечением других геофизических методов. Примером может служить комплексная интерпретация, выполненная по профилю геофизических исследований на участке береговой зоны Черного моря в поселке Широкая балка. Иллюстрации обнажения вдоль профиля показаны на рисунке 25, а сопоставление графиков наблюденных значений методами РЛЗ, магнитометрии и радиометрии на рисунке 26.
Рисунок 25 Фотодокументация обнажений флишевой толщи по геофизическому профилю на морском побережье в посёлке Широкая Балка (участок пляжа детского лагеря «Лукоморье»)
Результатами геофизических наблюдений фиксируется наличие в интервале профиля визуально прослеживаемого тектонического разрывного нарушения, которое представлено двумя смещёнными блоками пород. Блоки отличаются между собой по структурным признакам, в частности по ярко выраженному переходу от субгоризонтального залегания слоёв в одном блоке к крутослоистому в другом (см. рисунок 25, фрагмент пикетов 90-120 м).
Рисунок 26 Сопоставление результатов РЛЗ, магнитометрии и радиометрии
на профиле береговой зоны Черного моря в посёлке Широкая балка
Внутри блоков по радарограмме прослеживается хаотический вид волновой картины и отсутствие протяжённых осей синфазности, контролируемых вертикальными, как бы шовными зонами. Область непосредственного разрыва, то есть трещина смещения разрывного нарушения, на радарограмме и графиках магниитометрии и радиометрии отмечается в интервале пикетов 125-165 м. Пониженные значения суммарного вектора напряжённости магнитного поля Т и естественной гамма-активности Jg в этом интервале свидетельствует о повышенной пустотности трещины смещения.
Содержание отчета
1. Название и цель работы.
2. Краткое описание теории, методики полевых работ и компьютерной обработки результатов, включая графические построения.
3. Основные выводы по работе.
Контрольные вопросы
1. Сущность георадиолокационного подповерхностного профилирования-зондирования.
2. Основные приёмы методики полевых работ с георадаром «ОКО».
3. Первичная обработка и представление радарограмм в комплексе с графиками других геофизических методов.