Иногда на кладбищах наличие надгробного памятника не означает наличие захоронения в этом месте. И сами захоронения могут быть без опознавательных знаков. Картирование мест захоронений – деликатная задача, которая должна решаться без нарушений целостности исследуемого участка. Георадар в наибольшей степени подходит для обнаружения мест захоронений, по сравнению с другими геофизическими приборами - электроразведочной аппаратурой, магнитометром или металлодетектором. Компактные размеры, высокое разрешение георадарных данных, скорость проведения полевых работ, и наглядность конечного результата исследования делает георадар эффективным инструментом для обнаружения захоронений и аналогичных задач. 

Георадар реагирует не только на наличие металла в  грунте, но и на неметаллические объекты (камни, дерево, кости), а также на изменение электрофизических характеристик исследуемой толщи, вызванные изменение плотности, к примеру. Георадар может зарегистрировать отклик от области потревоженного грунта, даже в том случае, если земляные работы проводились много лет назад. 

В качестве примера уверенного обнаружения погребения, представлен фрагмент результатов георадарного исследования Архангельского собора Московского Кремля. Архангельский собор является древним некрополем московской правящей знати и содержит, около сотни гробниц и захоронений. На рисунке ниже показана схема расположения георадарных профилей и результаты профилирования.      

Обследование осуществлялось экранированной антенной 1700 МГц. Георадарные профили пересекали захоронение в продольном и  поперечном направлениях. Кроме компенсации затухания сигналов с возрастанием глубины, никакой дополнительной обработки георадарных данных не проводилось, так как на радарограммах отражения от захоронения и так очень хорошо заметны. Этому способствовали небольшая глубина захоронения, малое затухание сигналов георадара в исследуемой среде (каменное покрытие пола и сухой песок) и однородность грунта. 

Бывают ситуации, когда достаточно сложно выявить на волновой картине георадарного профиля отражения от мест захоронения. Основные причины тому – наличие многочисленных перекрывающих помех от объектов на поверхности (так называемые воздушные отражения), высокие поглощающие свойства грунта и его неоднородность. Далее будут показаны стадии обработки зашумлённого помехами георадарного профиля, полученного в ходе обследования мемориального военного кладбища. 

Мемориальное кладбище представляет собой ровный участок земли с травяным покровом,  на котором установлены однотипные памятники воинам. Расстояние между памятниками примерно одинаковое. Из некоторых могил, в своё время, останки были перезахоронены, однако некоторые памятники после этого не демонтировали и внешне эти пустые могилы ничем не  отличаются от  могил с останками.

Задача георадарного исследования – выявление освободившихся, в результате перезахоронения, могил. Экранированная антенна георадара с центральной частотой 250 МГц перемещалась вдоль ряда надгробных сооружений по травяному газону, пересекая места захоронений. Георадарное профилирование координировалось при помощи датчика перемещения георадара - измерительного колеса. В момент пересечения центром антенного блока центра надгробного сооружения, оператор георадара ставил метку на записи георадиолокационного профиля. Грунты во время выполнения полевых измерений были во влажном состоянии – за некоторое время до начала работ прошли сильные дожди. 

На рисунке ниже представлен необработанный результат  георадарного профилирования.

Вертикальные линии голубого цвета на георадарном профиле – это метки оператора напротив надгробных сооружений. Данный профиль пересекает девять могил. Порядковые номера меток указаны в нижней части изображения. Волновая картина георадиолокационного профиля содержит многочисленные интенсивные субгоризонтальные оси синфазности сигналов, вызванные переотражениями сигналов георадара во влажном грунте. Эти помехи маскируют дифрагированные отражения от объектов в грунте. Примечание: осью синфазности в георадиолокации называется линия, соединяющая одинаковые фазы принятых сигналов, расположенные на соседних георадарных трассах и имеющие одинаковые или очень близкие временные значения. 

Обычно, горизонтальные и субгоризонтальные оси синфазности удаляются при помощи вычитания среднего в скользящем горизонтальном окне. Этот алгоритм работает так: из каждой георадарной трассы вычитается трасса, являющаяся результатом осреднения группы трасс, симметрично расположенных в окрестности целевой (из которой производится вычитание) трассы. Количество трасс в группе осреднения называется размером окна вычитания. Это стандартный алгоритм, реализованный во многих программах для обработки георадарных данных. На рисунках ниже показаны результаты вычитания с окнами различных размеров. Размеры окон вычитания, слева направо и сверху вниз: 11, 25, 99 и 513 (513 - количество трасс в профиле, в этом случае выполняется так называемое вычитание глобального среднего).

По результатам вычитания можно сделать вывод, что ни один вариант не дал положительного эффекта для очистки дифрагированных отражений от помех для дальнейшего анализа. 

Известно, что по мере распространения, частотный состав импульсов георадара меняется. Как правило, высокочастотные компоненты сигналов затухают в грунте быстрее, а низкочастотные – медленнее. По этой причине сигналы  низкочастотных антенн георадара имеют большую глубину проникновения, чем высокочастотные. У высокочастотных антенн другое преимущество – высокое разрешение сигналов. Если на рассматриваемом георадарном профиле помехи формируются, в основном, в результате переотражений от контрастной приповерхностной границы между слоем дёрна и ниже лежащим грунтом, а останки покоятся на глубине от полутора до двух метров, то отражения от могил должны иметь более низкочастотный характер, чем помехи переотражений. 

На рисунке ниже показан результат частотной фильтрации на основе преобразований Фурье, реализованный в программном комплексе ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ, и спектры сигналов георадарного профиля до фильтрации (слева) и после фильтрации. Форма окна фильтра показана красной пунктирной линией. 

В результате применения фильтрации центральная частота сигналов георадарного профиля снизилась с 154.4 МГц до 84.7 МГц, и значительная часть помех-переотражений была подавлена. В местах расположения меток стали заметны дифрагированные отражения от могил, однако интенсивное отражение от приповерхностной границы мешает исследовать вершины дифрагированных отражений. Вычитание среднего для удаления этого отражения так же, как и в случае его применения к необработанному профилю, не дало удовлетворительных результатов. На рисунке ниже показан результат с окнами вычитания 11 и 99:

Для программного комплекса ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ разработан и реализован алгоритм, осуществляющий разложение сигналов на компоненты (речь идёт не о вейвлет-преобразовании). Каждый уровень разложения содержит свои характерные особенности волновой картины георадарного профиля. Чтобы убрать интенсивное отражение от протяжённой границы, необходимо разложить сигналы на компоненты, исключить уровни разложения, содержащие информацию об этом протяжённом отражении и, по оставшимся уровням разложения, восстановить сигнал. На рисунке ниже показан результат этих действий:

В результате проведённой обработки дифрагированные отражения были очищены от помех и стали пригодными для анализа. Скоростной анализ по линиям годографов дифрагированных волн показывает, что скорость распространения сигналов георадара в подповерхностной среде, в среднем, составляет 8.7 сантиметров в наносекунду, что соответствует диэлектрической проницаемости грунта во влажном состоянии - 12. Отсюда следует вывод, эти отражения не являются отражениями от объектов на поверхности. 

Дифрагированные отражения на рассматриваемом георадарном профиле можно разделить на две группы – см. рисунок ниже:

Отражения первой группы более чёткие, по сравнению со второй группой, и состоят из двух дифрагированных отражений, расположенных одно под другим. Верхнее отражение сформировано  верхней частью останков, нижнее – дном могилы. Вершина верхнего отражения контрастная и хорошо сфокусированная. Вершина нижнего отражения соответствует отметке шкалы глубин 2 метра, что подтверждает формирование этого отражения дном могилы (обычно, могилы роют на глубину 2 метра). Отражения второй группы менее интенсивные, вершины дифрагированных отражений менее контрастны, нижние отражения отсутствуют. 

Таким образом, на основании визуального анализа обработанного георадиолокационного профиля, можно сделать вывод, что отражения первой группы являются отражениями от могил с останками. Положение этих могил соответствует положению меток 1 – 5 и 8.  Метки с номерами 6, 7 и 9 указывают на могилы после перезахоронения. Эти пустые могилы засыпаны грунтом примерно того же состава, что и вмещающий грунт, и по этой причине отражения от дна могил не просматриваются вследствие малого диэлектрического контраста. 

Можно заметить, что на участке профиля от 15 метров до метки 6 наблюдаются отражения, которые можно отнести к группе 2 – т.е. пустые могилы. А так как надгробные сооружения в этих местах отсутствовали, то метки на георадарном профиле в этих местах оператор не ставил. 

На рисунке ниже показано сравнение фрагментов георадарного профиля, содержащих полезные сигналы, до и после обработки в программном комплексе ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ: