Обработка радарограмм

Подавление помех методом декомпозиции волнового поля
Одной из ключевых задач камеральной обработки георадиолокационных данных традиционными методами, без использования анализа BSEF, является подавление отражений от объектов, расположенных на дневной поверхности. Такие воздушные отражения имеют высокий уровень амплитуд, что приводит к маскировке полезных сигналов от подповерхностных структур.

Экранирование антенн георадара не обеспечивает полного устранения воздушных отражений. Наиболее выраженно данные помехи проявляются на радарограммах, полученных с использованием дипольных низкочастотных антенн, конструкция которых не предусматривает экранирования. Дополнительными источниками помех для выделения полезных отражений на глубине выступают дифрагированные отражения от контрастных локальных объектов приповерхностного слоя.

Для удаления помех, в том числе и воздушных отражений, в программном комплексе реализован метод декомпозиции волнового поля. Идея метода состоит в разложении георадиолокационного профиля на независимые компоненты, соответствующие различным типам волновых объектов. После исключения компонент, содержащих помехи, профиль восстанавливается по оставшимся составляющим. В результате, на восстановленном профиле отсутствуют исключённые волны-помехи.

Ниже показан пример удаления волновых компонент, сформированных воздушными отражениями. Слева показан исходный профиль, записанный георадаром с центральной частотой 150 МГц, справа – результат применения метода декомпозиции.

Для изучения локальных неоднородностей сохраняются компоненты с дифрагированными волнами; компоненты отражений от преимущественно горизонтальных границ раздела сред подавляются. Ниже слева приведены исходные данные, справа – результат выделения дифрагированных волн.

Подавление помех пространственной фильтрацией
Наряду с методом декомпозиции волнового поля, в ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ реализовано удаление помех с помощью пространственной фильтрации. Фильтрация осуществляется путём анализа пространственно-временных параметров дифрагированных отражений и выделения волн с определённой кажущейся скоростью и направлением распространения, после чего сигналы выделенных волн вычитаются из сигналов георадиолокационного профиля.

Пространственная фильтрация эффективно устраняет помехи в виде воздушных волн и интенсивных дифрагированных отражений от локальных объектов, при этом отражения от границ раздела сред сохраняются. Алгоритм позволяет гибко настраивать параметры фильтрации в соответствии с особенностями волновой картины каждого конкретного профиля.

Ниже представлен пример применения пространственной фильтрации для удаления многочисленных отражений от топляка и валунов, находящихся на поверхности речного дна и в иловых отложениях. Слева показан исходный профиль, справа – результат пространственной фильтрации.

Далее рассматривается георадиолокационный профиль, пересекающий трамвайные пути. Слева показан исходный профиль, где интенсивные отражения от металлических рельсов и объектов инфраструктуры трамвайных путей накладываются на сравнительно слабые отражения от границ подповерхностных слоёв. Справа показан результат пространственной фильтрации, где помехи подавлены и не маскируют отражения от границ.

Каждый из реализованных в ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ методов повышения разрешения георадиолокационных данных имеет свои достоинства. Пользователь, в зависимости от особенностей волновой картины георадарного профиля и задачи исследования, может выбирать, какой из этих методов использовать в каждом конкретном случае.