Наряду с анализом поля обратного рассеяния BSEF и построением на основе данного анализа разрезов свойств среды и волнового поля, в ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ реализован полный набор методов обработки данных, который должен присутствовать в каждом программном обеспечении для обработки георадиолокационной информации. Это различные виды фильтраций и другие стандартные опции цифровой обработки сигналов, управление геометрией георадарного профиля, работа с пользовательскими границами слоёв и т.д. – словом всё то, с чем привык работать геофизик-интерпретатор. Весь функционал программного комплекса ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ подробно описан в руководстве пользователя, которое можно скачать при помощи кнопки ниже.

В дополнение к вышеуказанному, в ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ реализованы алгоритмы и методы обработки сигналов, специально разработанные для данного программного комплекса. Например, метод B-Detector (Boundaries Detector). 

В качестве примера применения метода B-Detector рассмотрим георадиолокационный профиль, который был получен в ходе обследования автомобильной дороги антенной 1200 МГц – см. рисунок ниже слева. Начиная с отметки 5 метров от начала профиля дорожное асфальтобетонное покрытие состоит из двух слоёв. Верхний слой асфальтобетона имеет среднюю толщину 0.04 м, нижняя граница второго слоя асфальтобетона залегает в диапазоне глубин от 0.12 до 0.15 м от поверхности. Ниже располагается слой щебёночного основания со средней толщиной около 0.15 м. Но не все эти границы видны на георадарном профиле. Например, не видна граница между слоями асфальтобетона. Этот факт позволяет сделать вывод, что разрешающей способности антенны 1200 МГц недостаточно для детектирования границ контакта конструктивных слоёв дорожной одежды.

К тому же, точное вертикальное позиционирование границ по волновой картине данного георадарного профиля также затруднительно, т.к. фазовые смещения сигналов в результате наложения отражений от близлежащих границ слоёв вносят свои искажения. Вне зависимости от того, опираясь на какие критерии пользователь будет прокладывать границы – по экстремумам осей синфазностей сигналов или по линии изменения знака амплитуды сигналов, эти фазовые искажения будут влиять на точность позиционирования. 

В такой ситуации было бы логично использовать антенну с более высокой частотой для излучения радиоимпульса меньшей длительности, что привело бы к улучшению разрешения сигналов. Но одновременно с этим снизилась бы глубинность георадарного исследования. Дело в том, что коэффициент затухания радиоимпульса в подповерхностной среде увеличивается пропорционально росту его частоты. По этой причине, на аппаратном уровне невозможно достичь увеличения разрешения сигналов без уменьшения глубинности георадарного исследования. На программном же уровне частично преодолеть это противоречие возможно при помощи метода B-Detector. На рисунке ниже справа показан результат применения данного метода к рассматриваемому профилю:

Разрешение сигналов после применения метода B-Detector заметно повысилось, стали отчетливо видны отражения ото всех границ слоёв дорожной одежды. Фазы этих отражений нормализовались, отражения стали более компактными во временной области, искажения, вызванные взаимовлиянием отражений от близлежащих границ, устранены. Всё вышеперечисленное сводит к минимуму ошибки позиционирования в процессе пикировании границ. Отражения стали хорошо адаптированными к автоматизированной пикировке границ, которая также реализована в программном комплексе ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ. Это немаловажно для обработки больших объёмов данных, полученных в ходе автодорожных или железнодорожных георадарных исследований. 

Ниже, в качестве ещё одного примера, показан результат георадиолокационного профилирования автомобильной дороги антенной 400 МГц. На верхнем рисунке – необработанная полевая запись, на нижнем рисунке – результат обработки методом B-Detector:

Обработка методом B-Detector позволила уверенно проследить нижнюю границу дорожного покрытия, глубина залегания которой колеблется вокруг отметки 0.2 метра, и которую сложно полностью обраружить на исходном георадарном профиле. На рисунке ниже слева показан амплитудно-частотный спектр необработанных сигналов радарограммы, справа – спектр сигналов после применения метода B-Detector:

В результате применения метода B-Detector центральная частота сигналов георадарного профиля увеличилась примерно в 3.5 раза – с 264 МГц до 911.4 МГц. Ширина спектра сигналов увеличилась в 3.7 раза – с 74.7 МГц до 277 МГц (чем шире спектр импульса, тем короче его длительность, а значит лучше разрешение радарограммы по вертикали). Про георадарный профиль, полученный в результате применения метода B-Detector, можно сказать, что он как будто бы был записан при помощи условного георадара с антенной 400*3.5=1400 МГц, но при этом глубина проникновения зондирующего импульса у этого условного высокочастотного георадара такая же, как у реального георадара с антенной 400 МГц. 

Чаще всего, в ходе дорожных работ необходимо получить две радарограммы по одному и тому же профилю. Одна радарограмма записывается при помощи высокочастотной антенны с глубинностью около 1 метра. Эта запись используется для изучения дорожного покрытия и его основания. Вторая радарограмма записывается при помощи среднечастотной антенны с глубинностью 3 - 5 метров, которая используется для исследования дорожного основания и грунтов земляного полотна. 

Если в используемом для дорожных исследований георадаре не предусмотрена одновременная запись нескольких профилей за один проход, то для получения двух радарограмм необходимо два раза проходить один и тот же профиль с разными антеннами. В этом случае использование метода B-Detector даёт возможность отказаться от высокочастотной антенны и записывать не два, а всего один георадарный профиль дороги при помощи среднечастотной антенны. Например, 400 МГц – как в рассматриваемом примере. В этом случае объём полевых и камеральных работ сократится вдвое. Если учитывать значительный метраж георадарного профилирования при дорожных работах, это ощутимая экономия. Даже в случае использования многоканального георадара, который позволяет за один проход записывать более одного георадарного профиля, использование метода B-Detector сокращает объём камеральных работ и повышает качество обработки.

Ещё один аргумент в пользу применения метода B-Detector. Небольшая проектно-изыскательская организация может не обладать полным комплектом георадаров, перекрывающих весь диапазон рабочих частот георадиолокации. Приобретение большого количества данного оборудования требует значительных финансовых затрат. В этом случае, применение метода B-Detector позволит скомпенсировать отсутствие высокочастотных антенн путём использования низкочастотных антенн в тех областях георадарных исследований, в которых применяются высокочастотные антенны. Таким образом, будет расширен круг решаемых задач, что приведёт к увеличению количества заказчиков работ.

Наряду с методом B-Detector, повышение разрешения результатов георадарного профилирования по глубине в программном комплексе ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ можно производить при помощи вейвлет-декомпозиции сигналов георадарного профиля. Это преобразование напоминает оконное преобразование Фурье, только преобразование Фурье раскладывает сигнал на составляющие в виде синусов и косинусов, а при вейвлет-декомпозиции используются специальные функции - вейвлеты, график которых по форме напоминает зондирующий импульс георадара. Пользователь задаёт порядок вейвлета и уровень разложения. Низкочастотные уровни разложения отбрасываются, после чего сигналы восстанавливаются. Таким образом, повышается центральная частота сигналов и ширина их спектра. Ниже показано сравнение результатов применения методов B-Detector (верхнее изображение) и вейвлет-декомпозиции сигналов. 

Каждый из методов имеет свои достоинства. Пользователь, в зависимости от особенностей волновой картины георадарного профиля и задачи георадарного исследования, может выбирать, какой из этих методов использовать в каждом конкретном случае.

Одна из проблем, с которыми сталкивается геофизик при обработке георадиолокационных данных - это подавление отражений от объектов, расположенных на дневной поверхности. Эти так называемые воздушные отражения могут иметь высокий уровень амплитуд и эффективно перекрывать полезные сигналы, пересекая их своими наклонными фрагментами. Иногда экранировка антенн георадара от этих помех в должной мере не спасает. Наиболее подвержены этим помехам результаты профилирования дипольными низкочастотными антеннами, у которых экранировка не предусмотрена. Наряду с этим, в качестве помех выступают дифрагированные отражения от контрастных локальных объектов подповерхностной среды. Эти отражения также могут маскировать менее интенсивные отражения от границ слоёв. 

Пространственный фильтр, реализованный в программном комплексе ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ, позволяет решить эту проблему. В качестве примера подавления перекрывающих помех при помощи пространственного фильтра взят георадарный профиль, проходящий через трамвайные пути - на рисунке ниже слева показан профиль до обработки. Профиль записан георадаром с низкочастотной антенной 150 МГц. На этом профиле интенсивные отражения от металлических рельсов и объектов инфраструктуры трамвайных путей пересекают и, тем самым, маскируют более слабые отражения от границ слоёв в грунте. Справа показан результат пространственной фильтрации. Дифрагированные отражения-помехи подавлены и уже не могут скрывать отражения от протяжённых границ слоёв.

Опции цифровой обработки сигналов георадарного профиля, которых в программном комплексе ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ насчитывается более двух десятков, позволяют решать практически весь спектр проблем, с которыми сталкиваются пользователи в ходе обработки георадиолокационных данных. Автоматизация действий пользователя освобождает его от обязанности постоянного присутствия за компьютером. Пользователь может сохранить последовательность процедур обработки данных в файл и применять эту последовательность в дальнейшем. В режиме пакетной обработки пользователю нужно лишь выбрать группу файлов георадарных данных, после чего загрузка, обработка и сохранение результата производится в автоматическом режиме, без участия пользователя. Полное описание возможностей программного комплекса ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ смотрите в руководстве пользователя, которое можно скачать при помощи кнопки ниже: