О ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ

Метод георадиолокации, характеризующийся высокой плотностью наблюдений и детализацией результата имеет такую особенность, как сильную зависимость глубинности георадарного исследования от поглощающих свойств подповерхностой среды. Аппаратная часть георадаров на сегодняшний день, в целом, достигла известного совершенства и на протяжении ряда лет не претерпевает заметных улучшений. Расширение возможностей георадиолокации происходит в программной области – совершенствуются уже существующие алгоритмы обработки сигналов, и разрабатываются новые технологии анализа и преобразования георадиолокационной информации. Программный комплекс ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ является такой разработкой.

ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ – это современный программный комплекс для автоматизированной обработки результатов георадарного профилирования. В состав ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ входят как стандартные опции обработки георадарных данных, реализованные во многих сторонних приложениях, так и разработанные специально для ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ алгоритмы и методы, повышающие информативность и глубинность георадиолокационных исследований.

Повышение информативности и глубинности георадарных исследований – это одни из важнейших вопросов современной георадиолокации. Разработанный для ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ автоматизированный анализ электромагнитного поля обратного рассеяния (ПОР) в значительной мере позволил продвинуться вперёд в этих вопросах. Конечный результат обработки георадарных данных методом автоматизированного анализа ПОР представляет собой разрезы атрибутов электрофизических характеристик подповерхностной среды или волнового поля, зарегистрированного георадаром.

На рисунке ниже показан результат георадарного профилирования насыпного грунта антенной 200 МГц. Пользователи георадаров могут заметить, что результаты георадарного исследования порой отличаются от образцовых радарограмм из рекламы производителей георадаров. Волновая картина таких рекламных георадарных профилей содержит незамаскированные помехами отражения от границ подповерхностных слоёв и отчётливые дифрагированные отражения от локальных объектов. На практике же нередко бывает и такой результат полевых работ:

Вследствие значительного затухания зондирующего импульса георадара в этом насыпном грунте, слабые отражения от подошвы насыпи замаскированы более интенсивными помехами. Применение к данному георадарному профилю стандартных методов цифровой обработки сигналов (частотная фильтрация и т.п.) с целью подавления помех и улучшения видимости границы к положительному результату не привела:

Сравните информативность результата обработки, показанного выше, с информативностью результатов, полученных при помощи метода автоматизированного анализа ПОР, реализованного в программном комплексе ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ. На рисунке ниже показан разрез наиболее часто используемого на практике атрибута исследуемой среды “Действительная часть комплексной относительной диэлектрической проницаемости”:

На разрезе уверенно различаются два слоя грунта и граница между ними. Цветовая схема этого разреза выбрана таким образом, что насыпной грунт отображается красными, жёлтыми, зелёными и голубыми цветами, коренной грунт представлен синими и тёмно-синими оттенками. Кроме того, на разрезе можно прослеживать изменения электрофизических характеристик грунта внутри слоя.

Очевидно, что уход от представления информации о подповерхностной среде в виде массива амплитуд отражённых сигналов (радарограмма) к характеристикам этой среды в результатах обработки методом автоматизированного анализа ПОР, повышает информационную наполненность разреза и делает результат более понятным заказчику георадарного исследования.

Известно, что на диэлектрическую проницаемость грунта, в первую очередь, влияет наличие в этом грунте различных категорий воды.  Для отражения информации о пространственном распределении влаги в исследуемом грунте служат атрибуты “Весовая влажность” и “Объёмная влажность”. В качестве примера, на рисунке ниже показан разрез атрибута “Весовая влажность”:

Для косвенной оценки плотности грунта можно использовать атрибут Q-factor (отношение центральной частоты к ширине спектра отражённых сигналов). На рисунке ниже показан разрез атрибута Q-factor, где наименее плотный грунт отображается красным цветом, относительно плотный грунт показан синим цветом, и чем темнее синий цвет, тем плотнее грунт.

Полный перечень атрибутов разрезов в ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ достаточно широк – весь список можно посмотреть в руководстве пользователя ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ, которое можно скачать по СЛЕДУЮЩЕЙ ССЫЛКЕ>>.

Надо отметить, что несомненный интерес для исследователя может представлять анализ изменения значений атрибута разреза внутри слоя. А также иметь возможность исследовать подповерхностные среды, электрофизические характеристики которых изменяются плавно, без резких скачков, формирующих отражающие границы. Радарограммы, полученные в ходе исследования таких подповерхностных сред, не могут иметь характерных осей синфазностей сигналов, которые интерпретируются как отражения от границ слоёв.

На рисунке ниже слева представлен результат георадарного профилирования среды с плавным изменением электрофизических характеристик, а справа - разрез диэлектрической проницаемости по этому профилю, созданный программным комплексом ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ:

Более подробная информация о принципах автоматизированного анализа поля обратного рассеяния в георадиолокации опубликована в научно-техническом журнале "Геофизика" № 4 за 2010 год, стр. 76-80 (ПЕРЕЙТИ К ПРОСМОТРУ СТАТЬИ).

Помимо увеличения информативности георадарных исследований, немаловажным показателем эффективности работы программного комплекса ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ является время, затраченное на обработку георадарных данных самой программой  и время, затраченное пользователем на взаимодействие с программой для получения результата (настройка параметров обработки данных и пр.). Например, на создание представленных выше разрезов, программный комплекс ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ и его пользователь затратили несколько минут.

Значительная экономия времени пользователя происходит в случае обработки большого объёма георадарных данных – например, в ходе многокилометровых исследований автомобильных или железных дорог. Пользователь, настроив параметры автоматизированной обработки и запустив процесс, может выполнять другие обязанности, а программный комплекс будет обрабатывать данные и сохранять результаты на жёсткий диск компьютера.

Использование метода автоматизированного анализа ПОР имеет следующие преимущества:

• Увеличивается глубинность георадиолокационных исследований – алгоритм обработки данных имеет высокую помехоустойчивость и удовлетворительно работает и в шумовой области радарограммы;

• Повышается информативность исследований – фиксируются границы разреза там, где нет достаточного скачка диэлектрической проницаемости для формирования характерных, для границ раздела сред, осей синфазности сигналов. Также наглядно прослеживается изменение диэлектрической проницаемости, или другого атрибута рарзреза, внутри слоя;

• Значительно возрастает скорость обработки полевого материала, что немаловажно при постоянно увеличивающихся объёмах георадарных работ, особенно в дорожной и железнодорожной отраслях;

• Расширяются области применения георадара;

• Сводится к минимуму влияние так называемого «человеческого фактора»;

• Предоставляются более широкие возможности для исследования сложно построенных сред.

К опциям обработки, реализованным в программном комплексе ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ, и повышающим информативность георадиолокационных исследований, относится метод B-Detector. Обработка методом B-Detector (Boundaries Detector) используется для выделения границ слоёв и повышения вертикального разрешения георадарных данных. При помощи B-Detector пользователь управляет частотой сигналов и детализацией георадиолокационного профиля.

Георадарный профиль на рисунке ниже слева был получен при обследовании дорожного покрытия антенной 1200 МГц. Изображение справа получено в результате применения метода B-Detector. Заметно, что после использования метода B-Detector оси синфазности границ раздела сред легче прослеживаются, повышается точность позиционирования этих границ, георадарный профиль хорошо адаптирован для автоматизированной пикировки границ:

Наряду с анализом поля обратного рассеяния и построения на основе данного анализа разрезов свойств среды и волнового поля, в программном комплексе ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ реализован весь набор стандартных процедур обработки георадиолокационных данных - различные виды фильтрации сигналов, прокладка пользовательских границ слоёв и т.д (более подробно о возможнотсях программы смотрите ПО ЭТОЙ ССЫЛКЕ >> ). Также, все возможности ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ подробно описаны в руководстве пользователя программой, которое можно скачать ПО ЭТОЙ ССЫЛКЕ >>.

Графический интерфейс пользователя программного комплекса ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ построен в виде комбинации панелей вкладок, что позволяет оперативно переключаться между режимами визуализации и панелями управления процессом обработки георадиолокационных данных.

В ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ предусмотрено два режима главного окна программы – 2D и 3D. Режим 2D – это работа с двумерными данными – георадиолокационными профилями и разрезами, созданными на основе результатов анализа поля обратного рассеяния этих профилей. Далее показаны скриншоты окон программы в режиме 2D.

Ниже представлено главное окно программы ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ с активной вкладкой визуализации разреза. В левой части окна размещена панель вкладок для отображения результатов анализа поля обратного рассеяния в графическом виде (эта вкладка активна) и элементов управления созданием разреза. В нижней части окна размещена панель вкладок для размещения элементов управления визуализацией радарограммы, параметров шкал, свойств георадарного профиля и прочими необходимыми настройками:

Главное окно программы ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ с активной вкладкой отображения георадарного профиля (радарограммы):

Главное окно программы ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ с активной вкладкой отображения амплитудно-частотного спектра сигналов георадарного профиля:

Главное окно программы ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ с активной вкладкой отображения разреза с поправкой за рельеф:

Главное окно программы ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ с активной вкладкой отображения разреза в режиме ограничения диапазона атрибута. В этом режиме области разреза, имеющие значения атрибута, выходящие за границы заданного диапазона, становятся невидимыми.

Для представления результатов площадной георадарной съемки предназначен режим 3D главного окна программы ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ. В этом режиме предусмотрена визуализация  трёхмерной сборки разрезов, созданных на основе анализа ПОР георадиолокационных профилей неодинаковой длины и произвольной ориентации. На рисунке ниже показано главное окно программы в режиме 3D визуализации с активной вкладкой отображения объёма 3D сборки:

Пользователь может управлять уже существющими ортоганальными сечениями 3D сборки, создавать свои сечения, сохранять их в файл и загружать из файла:

В режиме 3D предусмотрены все необходимые опции визуализации трёхмерного массива георадиолокационной информации, в том числе возможность скрытия заданного диапазона значений атрибута 3D сборки, что позволяет наблюдать форму и положение той, или иной аномалии:

Отображение границ слоёв в виде изоповерхностей наглядно показывает их положение в объёме 3D сборки:

Интерфейс программы ГЕОРАДАР-ЭКЕСПЕРТ  в режиме 3D визуализации. Активна вкладка горизонтального сечения 3D сборки разрезов. Сечение представлено в виде контурного графика с заливкой цветом:

Программный комплекс ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ, разработанный в результате обобщения многолетнего опыта обработки георадиолокационных данных, является эффективным инструментом для решения самого широкого спектра задач георадиолокации, в том числе и в тех случаях, когда использование сторонних программ для обработки георадарных данных не приводит к удовлетворительным результатам.

Использование программного обеспечения ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ повышает конкурентноспособность, как на региональном, так и на международном рынке геофизических услуг. Будем рады видеть Вас и Вашу компанию среди пользователей ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ!

Для получения дополнительно информации о возможностях программы ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ можно перейти ПО ЭТОЙ ССЫЛКЕ>>

Руководство пользователя ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ на русском языке в формате pdf (архив RAR) можно скачать ПО ЭТОЙ ССЫЛКЕ>>

Руководство пользователя ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ на русском языке в формате скомпилированного файла справки CHM можно скачать по этой ссылке: СКАЧАТЬ

Видеоуроки по работе с программой ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ на русском языке (более 2.5 часов обучающего видео) можно посмотреть или скачать ПО ЭТОЙ ССЫЛКЕ >>