mühendislik problemlerinde gpr yöntemi

GÜMÜŞHANE ÜNİVERSİTESİ
(Sürekli Eğitim Uygulama ve Araştırma Merkezi)
Jeofizik Mühendisliği Eğitimi
Sertifika Programı
MÜHENDİSLİK PROBLEMLERİNDE GPR YÖNTEMİ
Arş.Gör. Işıl SARIÇİÇEK
GÜMÜŞHANE, 2014
ÖNSÖZ
Jeofizik araştırmalar ile gömülü halde bulunan yapıların gün yüzüne çıkartılması
amaçlanmaktadır. Son yıllarda sığ araştırmalarda sıklıkla kullanılan yöntemlerden biri
de yer radarı yöntemidir.
Bu çalışma Gümüşhane Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Jeofizik Mühendisliği
Anabilim Dalında kurs notu olarak hazırlanmıştır. Bu kurs notunda yer radarı
yönteminin temeli, yer radarı veri toplamadan önce yapılması gereken ön hazırlıklar,
yer radarı verilerinin toplanması, veri işlem adımları ve genel olarak yer radarı verisinin
yorumuna değinilmiştir. Bu kurs notu için amaç; GPR cihazını kullanmayı öğrenmek,
veri toplama ve veri işlem adımlarını kullanabilme becerisini kazanmaktır.
Bu kurs notu süresince değerli bilgileri ve önerileri ile beni yönlendiren, sayın
hocam Doç.Dr. Nafız MADEN’e teşekkürlerimi sunarım.
1
İÇİNDEKİLER
Sayfa No
1.
GİRİŞ ............................................................................................................................. 1
2.
DAHA ÖNCE YAPILAN ÇALIŞMALAR ........................................................................ 1
3.
YER RADARI YÖNTEMİ ............................................................................................... 2
Yer Radarının Kullanıldığı Alanlar ........................................................................... 3
3.1.
3.1.1.
Yer Radarının Dayandığı Temel Elektromanyetik Alan Yayılım Teorisi ................ 3
3.1.2.
Elektromanyetik Dalgaların Yayınımını Etkileyen Fiziksel Özellikler ..................... 4
3.1.3.
Yer Radarı Kuramı ............................................................................................... 6
3.1.3.1.
Yer Radarı Sinyallerinin Oluşturulması ve Yayınımı ......................................... 6
3.1.3.2.
Sinyalin Sönümlenmesi ...................................................................................10
3.1.3.3.
Yer Radarı Sinyallerinin Yansıması .................................................................11
3.1.3.4.
Sinyal Hızı ve Derinlik Belirlenmesi .................................................................12
3.1.3.5.
Penetrasyon Derinliği ......................................................................................13
3.1.3.6.
Yapı Belirlenebilirliği ve Çözünürlük ................................................................14
3.1.3.7.
Radar Anten Frekansının Seçimi .....................................................................16
3.1.3.8.
Odaklanma ve Saçılma Etkileri ........................................................................20
3.1.3.9.
Yakın-alan Etkisi .............................................................................................22
4.
YER RADARI VERİSİ İÇİN ÖN HAZIRLIKLAR..............................................................22
4.1
Başlıca Yapılaması Gereken Ön Hazırlıklar ...............................................................22
4.2
Problemin Tanımlanması ...........................................................................................22
4.3
GPR Sistem Elemanları .............................................................................................22
4.3.1
GPR Sisteminin Kurulması .....................................................................................23
Anten ve Profil Ölçüm Aralığının Seçimi ....................................................................23
4.4
4.4.1
Anten Tipleri ...........................................................................................................24
4.5
Ölçüm Aralığının Ve Antenler Arası Ayrım Aralığının Seçilmesi .................................25
4.6
Zaman Örnekleme Aralığının Ve Kayıt Zamanının Belirlenmesi .................................25
4.7
Profil Yönünün ve Profil Aralıklarının Seçimi ..............................................................26
5.
YER RADARI VERİLERİNİN TOPLANMASI .................................................................27
5.1
Sabit Anten Aralıklı Veri Toplama ..............................................................................27
5.2
Ortak Orta Nokta (Cmp) Profil Ölçümü .......................................................................28
5.3
Geniş Açı Yansıma Profili Ölçümü .............................................................................28
5.4
Anten Düzenekleri .....................................................................................................29
5.4.1
Birbirine Paralel (Cole-Cole) Anten Düzenekleri .....................................................29
5.4.2
Birbirine Dik (Cross-Pole) Anten Düzeneği .............................................................30
6.
YER RADARI VERİLERİNİN İŞLENMESİ .....................................................................30
2
GPR Verilerinin İşlenmesinde Temel Veri İşlem Adımları ...........................................30
6.1
6.1.1
Dewow (Düşük Frekansların Giderilmesi)...............................................................30
6.1.2
Energy Decay (enerji azalımı, kazanç) ...................................................................31
6.1.3
Background Removal .............................................................................................32
6.1.4
Sıfır Kayma Zamanı Düzeltmesi .............................................................................32
6.1.5
Direkt Gelen Dalganın Veriden Atılması .................................................................33
GPR Verilerinin İşlenmesinde İleri Veri İşlem Adımları ...............................................33
6.2
6.2.1
Dekonvolüsyon.......................................................................................................34
6.2.2
Göç (Migrasyon) .....................................................................................................35
7.
YER RADARI VERİLERİNİN YORUMU ........................................................................36
8.
KAYNAKLAR.................................................................................................................38
3
1. GİRİŞ
Gömülü nesnelerin yeryüzünden saptanması fikri yıllar boyunca insanoğlunun
ilgisini çekmiştir. Bu amaçla günümüze kadar birçok jeofizik metot geliştirilmiştir.
Jeofizik araştırmalarda kullanılan elektromanyetik yöntemlerin en yenilerinden biri olan
yer radarı (Ground Penetrating Radar, Ground Probing Radar, Georadar) sığ
araştırmalar için cazip bir seçenektir.
Yer altındaki gömülü nesneleri belirleme amaçlı yapılan ilk çalışma Hülsmeyer
(1904) tarafından gömülü bir metal nesneyi tespit etmek için yapılmıştır. Bundan
yaklaşık altı yıl sonra Löwy (1911) alıcı ve verici antenler için düşey kuyular açarak
kaydedilen sinyallerin genliklerini incelemiştir. Hülsenbeck’in 1926’da yaptığı çalışma
ile gömülü yapıları tespit etmek için kullanılan ilk sinyal tekniği denenmiştir. Hülsenbeck
herhangi bir dielektrik değişimin iletkenlik içermesi gerekli olmasa bile yansımalar
üretebileceğini ortaya koymuştur. 1930 yılında Stern ilk yer radarı düzeneğini kurarak
Avustralya’da buz kütlelerinin su altındaki derinliğini bulmak için çalışmalar yapmıştır.
Bu çalışmalar 1930’larda geliştirilerek kayda değer derinlikte olan buz, içme suyu, tuz
depozitleri araştırılmıştır.
Yer radarı cihazı 1970’li yılların ilk başlarında Ohio Devlet Üniversitesi’nin
Elektrobilimler Laboratuarında üretilmiştir. Rex Morey ve Art Darke 1972 yılında
“Geophysical Survey System Inc. (GSSI)” şirketi adı altında radar aletini ticari olarak
satmaya başlamışlardır Cook (1974, 1975), Roe ve Ellerbuch (1979) tarafından
yapılan çalışmalarda kaya ve kömür araştırmaları yapılmıştır. Buna rağmen derine
indikçe sinyalin genliğindeki sönümlenmeden ötürü yöntemin birkaç on metreden derin
araştırmalarda başarısız olduğu gözlenmiştir.
Yer radarı yöntemi yer yüzeyinden, kuyu içinden ve kuyular arasında başarı ile
uygulanabilmektedir. Yer radarının araştırma derinliği araştırma yapılan formasyonun
özelliklerine ve anten frekansına bağlıdır. Yöntem, santimetre duyarlılığa sahip
yöntemlerden bir tanesidir. Yer radarı yöntemi ile toplanan verilerin
değerlendirilmesiyle gömülü yapının derinliği, boyutu ve biçimi belirlenebilmektedir.
Yer radarı yöntemi hızlı bir yöntemdir ve bir kaç gün içinde bir kaç hektarlık alanı
taramak mümkündür.
Yer radarı yönteminin uygulama yelpazesi teknolojinin gelişmesiyle beraber
1970’ten günümüze kadar olan süreçte giderek genişlemiştir. Birçok mühendislik
problemine çözüm bulan yer radarı yönteminin kullanım alanları oldukça geniştir.
2. DAHA ÖNCE YAPILAN ÇALIŞMALAR
Yer radarı yöntemi oldukça geniş bir uygulama alanına sahiptir. Başlıca yüzeye
yakın stratigrafik istifin ortaya çıkarılmasında (Davis ve Annan, 1989), yüzeye yakın
jeolojik birimlerin belirlenmesinde (Koralay vd., 2007), fay ve kırık gibi süreksizliklerin
haritalanmasında (Grandjean ve Gaury, 1999; Green vd., 2003; Kadıoğlu, 2008),
karstik boşluklarının aranmasında (Kadıoğlu vd., 2006), yeraltısuyu seviyesinin
belirlenmesinde (Harrari, 1996; Dannowski ve Yaramancı, 1999; Aspiron ve Aigner,
1999), yüzeye yakın sıvı hidrokarbon aramalarında (Changryol vd., 2000)
kullanılmaktadır. Bununla birlikte, arkeolojik çalışmalarda tapınak, mezar, duvar, temel
ve benzeri tarihi kalıntıların bulunmasında (Sambuelli, vd., 1999; Daniels, 2000;
Kadıoğlu vd., 2008), metalik cisim arama çalışmalarında, yeraltında gömülü boru, boru
hattı, su veya akaryakıt tankı ve eski endüstriyel atık alanlarının belirlenmesinde
(Kadıoğlu ve Daniels, 2008), zemin ve tünel araştırmalarında karayolu, demiryolu, su
tünelleri, tüp geçitler, maden galerileri içinde duvar cephelerinin sağlamlıklarının
belirlenmesinde, galeri içinde bozunmuş bölge ve cevher aramalarında, galeri ilerleme
yönü belirlemelerinde (Cardelli vd.,2003) ve yeraltındaki insan kalıntılarını aramada
(Hammon III vd., 2000) kullanılmaktadır.
3. YER RADARI YÖNTEMİ
Yer radarı yöntemi bir verici anten yardımıyla yer içine gönderilen yüksek
frekanslı elektromanyetik dalgaların yer altındaki farklı elektriksel özelliklere sahip
yapılardan yansıyarak alıcı anten tarafından kaydedilmesi ilkesine dayanır. Yeraltında
her iki tarafı farklı dielektrik özellikte kayaçlardan oluşan bir ara yüzey varsa,
elektromanyetik dalga bu ara yüzeyde yansıma ve iletime uğrayacaktır. Yüksek
çözünürlüklü bir yöntem olan yer radarı yöntemi yer altının sığ kesimlerinin
araştırılmasında en çok tercih edilen yöntemdir.
Şekil 1. Yer radarının çalışma prensipleri (Knödel ve diğ., 1997).
Yöntemde kullanılan verici antenin merkez frekansı 10 MHz ile 2.6 GHz arasında
değişmektedir. Yeraltına gönderilen sinyal zamanın fonksiyonu olarak kaydedilir. Sığ
derinliklerden yansıyarak kaydedilen sinyaller “radargram” olarak adlandırılır.
Bir yer radarı çalışması kavram olarak sismik yansıma çalışması ile benzerdir.
Sismik yansıma çalışmasında kullanılan kaynak yer radarında verici antene, jeofonlar
ise alıcı antene karşılık gelmektedir. Genel olarak bu iki yöntem yayılan enerjinin türü
bakımından birbirinden ayrılır. Sismik yöntemde yayılan akustik dalgaya karşılık yer
radarı yönteminde elektromanyetik dalga yayılımı söz konusudur.
Yer radarı yönteminde elektromanyetik dalganın frekansına bağlı olarak yer
altındaki cisimlerin derinlikleri ve geometrisi santimetre mertebesine kadar hassas bir
şekilde tespit edilebilir. Bu üstün özelliğinden dolayı yer radarı yöntemi son yıllarda sığ
çalışmalarda en çok tercih edilen yöntemlerden birisi olmuştur.
2
3.1. Yer Radarının Kullanıldığı Alanlar
İlk uygulamalarından günümüze kadar yer radarı ile araştırma çalışmaları farklı
sahalarda uygulama alanı bulmuştur. Bu alanlara örnek olarak:























Buz kalınlığının araştırılmasında
Arkeoloji ve antik kalıntılarda
Biyoloji ve biyofizik alanlarda
Köprü çözümlerinin belirlenmesinde
İnşaatlarda
Kara mayınları araştırılmasında
Çevresel etkilerde ve çevresel görüntülemede
Adli tıpta
Jeoteknik araştırmalarda
Mezar yeri araştırmalarında
Yer altı suyu araştırmalarında
Alt yapı incelemelerinde
Karstik yapıların bulunmasında
Atık borularının konumları ve geçtikleri yerlerin tespitinde
Maden aramalarında
Göl ve nehirlerin don kırıklarının araştırılmasında
Karayolları, havaalanları, demiryolları ve kaldırımlarda
Sedimantolojik yapıların incelenmesinde
Tünel aramalarında
Yer altı boşluklarının taranmasında
Volkanik hareketlerin araştırılmasında
Tarım alanında
Mermer ocaklarındaki kırık-çatlak sistemlerinin araştırılmasında şeklinde
sıralanabilir.
Yer Radarının Dayandığı Temel Elektromanyetik Alan Yayılım
Teorisi
Bir ortamda yayınan elektromanyetik dalgalar ve oluşan alanlar arasındaki
ilişkiler Maxwell denklemleriyle tanımlanabilir. Bu denklemler, elektrik alan şiddeti,
manyetik alan şiddeti, manyetik akı yoğunluğu, elektrik yükleme yoğunluğu ve elektrik
akım yoğunluğu gibi alan ve kaynak büyüklüklerini birbirine bağlayan denklemlerdir.
Elektromanyetik kuram, Ampere, Faraday ve Coulomb gibi araştırmacılar tarafından
deneysel çalışmalarla bulunan ve Maxwell tarafından bir araya getirilerek yayınlanan
denklemlere dayanmaktadır. Jeofizik mühendisliğinde kullanılan denklemlerle ilgili
ayrıntı çalışmalar için Stratton (1941)’e bakılabilir. Elektromanyetik kuramı oluşturan
denklemlerin zaman ortamındaki türev biçimi:
3.1.1.
∇×E=−
∂B
∂t
∇×H=j+
∂D
∂t
(1)
(2)
∇×B=0
(3)
∇×D=q
(4)
3
bağıntıları ile verilir.
Burada kullanılan fiziksel büyüklerin isimleri ve MKSA sistemindeki birimleri şu
şekilde verilmektedir: elektrik alan şiddeti; E (Amper/m2), manyetik alan şiddeti; H
(Amper-sarım/m), manyetik akı yoğunluğu; B (Weber/m2), akım yoğunluğu; j
(Amper/m2), elektrik yer değiştirme; D (Coulomb/m2), yük yoğunluğu q (Coulomb/m3)
dür. Maxwell denklemlerindeki büyüklüklerin davranışları ve birbirleriyle olan ilişkileri
Şekil 2’de gösterilmektedir. Maxwell denklemlerinin birinci bağıntısı, (1); zamanla
değişen akı yoğunluğu ile uyartılan elektrik alanın ilişkisini gösteren Faraday yasasının
matematiksel karşılığıdır. (2) bağıntısı ile gösterilen Ampere yasası, akım ile manyetik
alan arasındaki bağıntıyı tanımlar; yani bir manyetik alan, boşlukta akım akışıyla
meydana getirilebilir ve bu alan ortamdaki toplam akım (iletim akımı ve değiştirme
akımları) ile orantılıdır. (3) bağıntısı, manyetik akı yoğunluğunun kaynaksız olduğunu
ve alan çizgilerinin kapalı olduğunu göstermektedir; herhangi bir kapalı yüzeyden çıkan
toplam manyetik akı sıfırdır. Buna rağmen, (4) bağıntısı ile elektrik yüklerden, kaynak
olarak elektrik alan çizgileri çıktığı tanımlanmaktadır.
Şekil 2. Maxwell denklemlerinin fiziksel ifadelerinin şematik gösterimi.
3.1.2. Elektromanyetik Dalgaların Yayınımını Etkileyen Fiziksel Özellikler
Elektromanyetik yöntemlerde malzemenin fiziksel özellikleri ile ilgili parametreler
olan σ, μ, ε elektromanyetik dalga yayılımının incelenmesi açısından oldukça önemlidir
(Balanis, 1989).
a. Ortamın iletkenliği
Doğada bulunan malzemeler elektrik akımına (elektronların hareketlerine) karşı
koyarlar. Her malzemenin bu karşı koyma direncine özdirenç denir. Kayaçlar ve
maddeler için özdirenç değerleri farklılık gösterirler. Aynı kayaçlar farklı fiziksel
koşullarda, farklı özdirençler verirler. Bunun nedeni ortamın özdirenç değerinin;
formasyon faktörüne (formasyonun çimentolanma ve derecelenme özelliklerine), su
doygunluğuna, porozitesine, mineral içeriğine, sıcaklığına bağlı olmasından
kaynaklanmaktadır. Öz iletkenlik ise bir voltaj uygulandığı zaman bir materyalin
elektriği geçirme yeteneğine denir. İletkenlik özdirencin tersi ile gösterilir (Öztürk,
1995).
4
b. Dielektrik sabiti (Ortamın elektriksel geçirgenliği)
Dielektrik sabiti malzemenin EM dalganın enerjisini elektriksel yük şeklinde
depolayabilme ve serbest bırakabilme özelliğidir (Cassidy, 2009). Dielektrik sabiti ( ε)
ortamın elektrik özelliğine bağlı bir katsayı olup;
ε = ε0 (1 + xe ) ile verilir.
Burada ε malzemenin elektriksel geçirgenliği, ε0 boşluğun elektriksel geçirgenliği ve xe
ortamın elektrik duyarlılığıdır. Boşluk için xe = 8,85 × 10−12 F/m , xe ise sıfırdır.
Malzemenin elektriksel geçirgenliği boşluğun elektriksel geçirgenliğine oranlandığında
ε
göreceli dielektrik sabiti değeri;εr = ε ile verilir.
0
Bazı malzemeler için göreceli dielektrik sabiti ve iletkenlik değerleri Tablo 1’de
verilmektedir.
Tablo 1. Bazı malzemeler için göreceli dielektrik sabiti ve iletkenlik değerleri (Schön,
1998, Daniels, 1996).
c. Ortamın manyetik geçirgenliği
Demir ve nikel içeren malzemeler dışında manyetik geçirgenlik değeri μ çok fazla
değişim göstermemektedir. Ortamın manyetik geçirgenlik değeri ortamın dielektrik
sabitine benzer formüllerle açıklanabilir. Durağan manyetik geçirgenlik;
μ = μ0 (1 + xm ) bağıntısı ile verilir.
Burada μ malzemenin manyetik geçirgenliği, μ0 boşluğun manyetik geçirgenliği, xm
ortamın manyetik duyarlılığıdır. Boşluk için μ0 = 4π × 10−7 H/m dır. Malzemenin
manyetik geçirgenliği boşluğun manyetik geçirgenliğine oranlandığında göreceli
manyetik geçirgenlik değeri;
μ
μr = μ olmaktadır. Bazı malzemeler için manyetik geçirgenlik değerleri Tablo 2’de
0
verilmiştir.
5
Tablo 2. Bazı malzemeler için göreceli manyetik geçirgenlik değerleri (Balanis, 1989).
3.1.3. Yer Radarı Kuramı
3.1.3.1. Yer Radarı Sinyallerinin Oluşturulması ve Yayınımı
Mevcut yer radarı sistemlerinde çoğunlukla iki oktav bant genişliğine sahip dipol
antenler kullanılır. Bunun anlamı, antenden üretilen frekansların merkez frekansın
yarısı ile iki katı arasında çeşitlilik göstermesidir. Örneğin 300 MHz merkez-frekansına
sahip bir anten, frekansı 150 ile 600 MHz arasında değişen dalga boylu sinyaller üretir
(Conyers ve Goodman, 1997).
Dipol antenler genellikle nikelle kaplı alüminyum metal çubuk seklindedir ve
çapları birkaç milimetreden 20 mm’ye kadar değişir. Anten uzunluğu, antenden çıkan
darbenin genişliğine bağlıdır. 8 ile 12 ns arasında değişen darbe genişliği için gereken
anten boyu 0,9 ile 1,2 m arasında iken, 1-2 ns’lik daha ince darbeler için dipol antenin
boyu 0,15 ile 0,4 m arasında değişmektedir. Bu yüzden, darbe genişliğini arttırmak için
daha uzun anten gereklidir (Parasnis, 1997).
Bir yer radarı anteni sadece tek bir darbe değil, her biri aynı sekle ve süreye
sahip, genellikle 2 den 50 μs’ye değişen belirli aralıklarda ilerleyen darbeler dizisi
oluşturur. Bu darbeler dizisinde arka arkaya gelen iki darbe arasındaki aralığın tersi
tekrarlanma frekansı fr olarak adlandırılır. Tipik tekrarlanma frekansı 20-500 kHz
aralığındadır. Tek bir darbenin süresi genelde 1 ile 100 ns arasında değişir (Parasnis,
1997).
Standart ticari yer radarı sistemleri yeraltına Şekil 3’de görülen elips seklinde bir
koni biçiminde yayınan radar huzmeleri göndermektedirler ve bu yayınım doğrusal bir
hat değildir (Annan ve Cosway, 1992, 1994; Arcone, 1995 Davis ve Annan, 1989).
Elips seklindeki iletim konisi genellikle ilerleme doğrultusuna ya da antenin uzun
eksenine paralel doğrultuda uzanmaktadır.
Isınım örüntüsü, bir antenin ısınım gücünün konum ve açıya göre dağılımının bir
ölçüsüdür ve korumalı ya da korumasız yatay elektrik dipol anteni tarafında üretilir.
Korumalı antenler, ısınım örüntüsünün yukarı yönde yayınımını azaltır. Bu tür bir
mekanizmaya sahip antenden yayınım enerjisi, anten üzerinde konumlandırılan
düzenekler ile (metal plakalar ve benzeri) yüzeyden geri yansıtılır.
Teorik ve pratik çalışmalar, radar enerjisinin en yüksek değerinin anten dipolüne
dik şekilde yayındığını göstermiştir. Bunun anlamı, yapılacak herhangi bir yer radarı
çalışması mümkün olduğunca uzanımı bilinen ya da kestirilen yapılara dik yönde
yapılmalıdır (Leckebush, 2003).
6
Sekil 3. Standart yer radarı anteninden yeraltına gönderilen yayınım örneği (Conyers
ve Goodman, 1997’den uyarlanmıştır).
Yer radarı çalışmalarında Fresnel zonu, radar dalgasının yansıdığı alanı tanımlar
ve yatay çözünürlük olarak da ifade edilir. Yatay çözünürlük, Fresnel zonunun bir
fonksiyonu olarak verilmektedir. Dalga boyu, ısınım örüntüsü ve derinlik, Fresnel
zonunun boyutunu belirler. Conyers ve Goodman (1997) Şekil 3’de gösterilen yayınım
konisinin çeşitli derinliklerdeki genişliğini hesaplamak için (5), Annan (1992) ise (6)
eşitliğini kullanmıştır.
λ
d
λ
√εr +1
d
A=4+
A=2+
√εr −1
(5)
(6)
Burada A, oval Fresnel zonunun uzun ekseninin yarıçapını, d derinlik değerini ve
εr ise ortamın dielektrik katsayısını göstermektedir. Oval Fresnel zonunun kısa ekseni,
kabaca uzun eksen boyunun yarısı olarak verilmektedir. Ancak burada unutulmaması
gereken, her iki eşitlikte de radar dalgalarının geçtiği ortamın bağıl dielektrik geçirgenlik
değerinin sabit ve tek değer alması nedeniyle, gerçek yer koşullarına sadece kaba bir
yaklaşım olduğudur. Bu durum ancak kontrol edilebilen laboratuar koşullarında geçerli
olabilir. Şekil 4, 300 MHz merkez-frekanslı bir antenden yayınan radar dalgalarının
farklı bağıl dielektrik geçirgenlik değerlerine sahip ortamlarda oluşan çözünürlüklerini
göstermektedir. Elde edilen bu grafikten yararlanarak, artan derinlikle iletim konisinin
dolayısıyla Fresnel zonunun genişlediği görülmektedir. Yine radar huzmelerinin yüksek
dielektrik geçirgenlikli bir ortamdan daha düşük bagıl dielektrik geçirgenliğe sahip bir
ortama geçmesiyle de, Fresnel zonunun büyüyeceği görülmektedir.
7
Şekil 4. Farklı bağıl dielektrik geçirgenlik değerlerine sahip bir ortamda 300 MHz
merkez-frekanslı bir anten kullanılarak elde edilecek yatay çözünürlük
büyüklükleri (Conyers ve Goodman, 1997’den uyarlanmıştır).
Yeraltının dielektrik özelliğindeki değişimler radar dalgaların ara yüzeylerde farklı
açılarda kırılmasına neden olmaktadır ve bu durum yansıyan radar dalgalarını
etkilemektedir. Yeryüzünden yeraltına doğru bağıl dielektrik geçirgenlik katsayısının
artısı, radar dalgalarının ara yüzeylerde daha dar bir açıyla kırılmasına ve konik radar
dalgalarının yer içine daha fazla odaklanmasına yol açar (Goodman, 1994). Eger radar
dalgaları daha yüksek bağıl dielektrik geçirgenlikli ortamlara doğru hareket ediyorsa,
bu odaklanma etkisi artan bir biçimde oluşmaya devam eder (Şekil 5a).
8
Şekil 5. Derinlikle bağıl dielektrik geçirgenlik katsayıları (a) artan ve (b) azalan yeraltı
modeli için dalga kırılma etkileri (Conyers ve Goodman, 1997’den
uyarlanmıştır).
Derinlikle oluşan kırılma ve bunun sonucu oluşan odaklanma miktarı Snell Yasası
ile açıklanabilir (Sheriff, 1984). Snell Yasasında, iki ortam arasındaki sınırda meydana
gelecek yansıma ya da kırılma miktarı, radar dalgasının bu ara yüzeye geliş açısına
ve hızına bağlıdır. Artan derinlikle bağıl dielektrik geçirgenlik katsayılarındaki artış,
radar dalgalarının ortamda ilerleme hızının azalmasına ve geliş açısının küçülerek,
iletim konisinin daha fazla odaklanmasına neden olur. Radar dalgaları yeraltına artan
derinlikle ilerlerken, yeraltının bağıl dielektrik geçirgenlik değeri yavaş yavaş
azalıyorsa, iletim konisi her ara yüzeyde daha geniş açıda kırılarak, genişler ve saçılır
(Şekil 5b).
Yeraltının bağıl dielektrik geçirgenlik değeri artma eğilimi gösteriyorsa, radar
huzmeleri odaklanma eğilimi gösterir. Bu nedenle, yüksek bağıl dielektrik geçirgenlik
değerine sahip alanlarda çalışma yapılırken, aranılan tüm yer altı yapılarının
belirlenebilmesi için radar profillerinin aralığı sıklaştırılmalıdır.
9
3.1.3.2. Sinyalin Sönümlenmesi
Radar huzmeleri yeraltına ilerlediklerinde artan derinlikle birlikte, hem radar
dalgalarının içinden geçtiği ortamın bağıl dielektrik geçirgenlik katsayısına hem de
elektrik iletkenlik ve manyetik geçirgenlik özelliklerine bağlı olarak sönümlenir (Doolittle
ve Miller, 1991; Duke, 1990; Shih ve Doolittle, 1984). Leckebush (2003), radar
sinyallerinin yer içinde artan derinlikle hızlı bir biçimde sönümlendiğini ve genliklerinin
de çok çabuk biçimde azaldığını ifade etmiş ve bunu dalgaların küresel yayınımın
uzaklığı ile ters orantılı olarak azalmasıyla açıklamıştır. Leckebush (2003)’a göre,
sönümlenme esasen yerin iletkenliğinin bir etkisidir. Eğer ortamın bağıl dielektriklik
katsayısı ve iletkenlik değeri biliniyorsa, herhangi bir x mesafesindeki sönümlenme (𝛼)
aşağıdaki bağıntı yardımıyla hesaplanabilir:
e−αx , α = 1.69
σ
√εr
(7)
Sönümlenme katsayısı (𝛼) için benzer bir ifadeyi Moorman (2001), (8) bağıntısıyla
vermiştir.
tan2 δ = σDC (ωK ′ ε0 )−1 ve c=2.998x108 ms −1 ise
α = ωc −1 {[K ′ ((1 + tan2 δ)0.5 + 1)]/2}0.5
(8)
Moorman (2001)’a göre, elektrik iletkenlik ve dielektrik etkisi baskın olan bir ortamdaki
sönümlenme katsayısı ise, (9) ya da (10) bağıntısıyla elde edilebilir. Çeşitli yeraltı
ortamlarının sönümlenme oranı Tablo 3’de verilmektedir.
α ≈ (60πσDC )/(K ′ )0.5 (m−1 )
α ≈ (1.64δ/(K ′ )0.5 (dBm−1)
(9)
(10)
Tablo 3. Farklı yeraltı ortamlarının bagıl dielektrik geçirgenlik katsayısı εr , hız V,
elektrik iletkenlik σ ve sönümlenme α degerleri (Leckebush, 2003’den
alınmıstır).
10
Elektromanyetik enerjinin yeraltında sönümlenmesi, elektromanyetik enerjinin
artan derinlikle yer içinde daha büyük bir yüzey alanı üzerine yayılması ve yer içindeki
iletkenlik kayıpları nedeniyle, enerjideki soğurulma ile oluşur (Balanis, 1989).
Elektromanyetik enerjinin soğurulma kayıpları, toprağın su içeriğinin artmasının yanı
sıra, ortamdaki tuz türleri ve miktarı ile farklılık göstermektedir.
Aynı zamanda, yüzeydeki toprak tabakası içerisindeki yüksek miktarda
çözünmemiş karbonat konsantrasyonu da yüksek oranda sinyalin sönümlenmesine yol
açabilir (Batey, 1987).
Genelde düşük elektrik iletkenlik değerine sahip ortamlar, daha fazla
elektromanyetik enerjinin yeraltında yayınımına izin verir ve bu ortamlar düşük bağıl
dielektrik geçirgenlik değerine sahiptir. Özellikle suya doygun ve yüksek kil içeriğine
sahip ortamlar yüksek elektrik iletkenliğe sahip oldukları için, elektromanyetik
dalgaların yayınımına büyük ölçüde engel olurlar. Bu tür ortamlarda radar enerjisi
derinlikle çok hızlı bir biçimde sönümlenir ve radar dalgalarının maksimum
penetrasyon derinliği kullanılan anten frekansı ne olursa olsun, bir metreden daha
azdır.
3.1.3.3. Yer Radarı Sinyallerinin Yansıması
Yer radarı yönteminin temelleri, tıpkı sismik yansımada olduğu gibi, yeraltına
gönderilen darbe biçimli enerjinin bir kısmının yeraltında bulunan farklı ara yüzeylerden
geriye yansımasına dayanır. Radar enerjisi akustik değil elektromanyetik enerjidir ve
ara yüzeyler ortamların dielektrik özelliklerindeki farklılıklara göre oluşur.
Yeryüzünde bulunan alıcıya ilk ulasan doğrudan gelen hava dalgasıdır. Bu
dalgaların kayıtçılara en önce ulaşmalarının nedeni, radar dalgalarının hava içinde ışık
hızına yakın hızlarda seyahat etmesidir. Doğrudan gelen hava dalgasının seyahat
süresi kolayca hesaplanabilir ve nispeten sabit bir değerdedir. Bu dalgaların varış
zamanları genellikle veri işlem tekniklerinden olan statik düzeltmede kullanılır (varış
süresi bir işaretleyici olarak kullanılır).
Bir sonraki geri dönüş doğrudan gelen yer dalgasıdır. Bu tür radar dalgaları
yeraltının üst yüzeyi boyunca seyahat ederler. Daha sonraki geri dönüşler dielektrik
ara yüzeylerden geriye dönen yansımalardır. Bu yansımalar yüzeydeki alıcıya
yansıdıkları ara yüzeylerin yeraltında bulundukları derinlik sırasına göre ulaşırlar. Bu,
yüzeye yakın olanın derinde olandan daha kısa sürede alıcılar tarafından kaydedilmesi
anlamına gelir.
Radar dalgaları ara yüzeylerden yansıyabileceği gibi kırılabilir. Ancak bunlar ikiboyutlu radargramlarda genellikle elde edilememektedir. Kırılan radar dalgaları
radargramlarda oldukça karmaşık görüntüler oluşturmaktadır ve bunlar henüz ayrıntılı
bir biçimde analiz edilememektedirler.
Radar kesitlerinde geri dönüşlerin şiddeti ve varış zamanları, radar dalgalarının
yayınım hızları ve sinyalin sönümlenme oranından etkilenmektedir. Tıpkı ışığın farklı
kırılma indeksleri ile farklı iki madde arasındaki bir ara yüzeyden yansıması gibi,
yeraltına gönderilen radar enerjisinin bir kısmı da farklı dielektrik özelliklere sahip iki
ortam arasındaki ara yüzeyden yansır. Yansıyan enerji miktarı, farklı iki ortamın bağıl
dielektrik geçirgenlik katsayılarının farkı ile orantılıdır. Kusursuz iki dielektrik madde
arasındaki yansıma katsayısı (R), (11) bagıntısıyla verilir.
R = (√εr1 − √εr2 )/(√εr1 + √εr2 )
(11)
11
√εr1 ve √εr2 iki ortamın dielektrik geçirgenlik katsayılarıdır. Yeraltındaki
ortamların bağıl dielektrik geçirgenlik değerleri arasındaki zıtlığın artması, oluşacak
yansımaların genliğinin büyümesi anlamına gelmektedir.
Radargramlarda önemli bir yansımanın oluşabilmesi için iki ortam arasındaki ara
yüzey çok kalın olmamalı ve ortamların elektrik özellikleri arasında büyük bir zıtlık
olmalıdır. Bağıl dielektrik geçirgenlik derinlikle azar azar değiştiğinde, yansıtılırlık
özelliğinde küçük farklar oluşacaktır ve bu durumda sadece zayıf yansımalar
üretilecektir. Yansıtırlıktan kasıt, bir yüzeyden yansıyan ısınım miktarının toplam ısınım
miktarına oranıdır (Conyers ve Goodman, 1997).
Yer radarı kesitlerinde genelde sürekli çizgi, hiperbolik eğri ve karmaşık olmak
üzere üç esas tipte yansıma gözlenir. Sürekli çizgi olarak gözlenen yansıma sürekli,
yataydan eğimli bir ara yüzeye doğru giden şekilde elde edilir. Hiperbolik yansımalar
kendisini çevreleyen ortamdan tamamen farklı bir dielektrik değeri olan küçük
yapılardan (yarıçapları 101 - 103 cm arasında) elde edilir. Bu tür yapılar noktasal
kaynaklar gibi davranırlar. Kaotik yansımalar ise ince süreksiz katmanlar ve çok küçük
nokta yansıtıcıların bir arada bulundukları ortamlardan üretilirler. Buradaki küçük
yapılardan kast edilen, örneğin 100 MHz merkez frekansına sahip bir anten için 10 cm
boyutlara sahip olan yapılardır (Moorman, 2001).
3.1.3.4. Sinyal Hızı ve Derinlik Belirlenmesi
Yeraltında seyahat eden radar dalgalarının hızlarının belirlenmesi, araştırılan
yapıların derinliklerinin hesaplanabilmesi açısından en önemli parametredir. Eğer hız
belirlenebilirse, elde edilen radargrama ait bir derinlik skalası oluşturulabilir. Genelde
radar yazılımları otomatikman bir radargram için tek bir derinlik skalası
oluşturmaktadır. Derinlikle ya da hat boyunca çabuk hız değişimlerinin olduğu yerlerde,
hat içerisindeki farklı birimler için derinlik skalası elle oluşturulabilir.
Boşlukta ya da hava içinde elektromanyetik enerji ışık hızında (yaklaşık 0.3
mns −1 ) hareket eder. Hava içinde ışık hızında yayılan enerjinin bir kısmı kırılarak yer
içinde genelde 0.01-0.16 m/ns arasında değişen hızlarda hareket etmektedir. Hem
dielektrik katsayı hem de elektrik iletkenlik bu ortamlarda yayılan radar dalgalarının
hızlarını büyük oranda etkiler (Moorman, 2001). Yayınım hızının tahmini aşağıdaki
bağıntılarla verilmektedir.
v = c{[K ′ ((1 + tan2 δ)0.5 + 1)]/2}−1
v = 0.3(εr )−0.5 (mns −1 )
(12)
(13)
Çeşitli ortamlardaki radar enerjisinin tipik yayınım hızları Tablo 3’de verilmiştir. Su
içerisindeki elektromanyetik dalgaların yayınım hızı çoğunlukla sabit olarak kabul
edilmektedir ve tabloda görülen fiziksel parametreler kullanılarak, özellikle gölsel
alanlardaki çalışmalarda suyun derinliği hesaplanabilir. Ancak özellikle yeraltında tortul
tabakaları gibi farklı gözeneklilik ve su içeriğine sahip ortamların yayınım hızları çok
çeşitlilik gösterir ve bu tür ortamların kalınlığının ölçülmesinde hızın belirlenmesi büyük
önem taşır. Eğer sondaj açma olanağı varsa, yayınım hızı doğrudan arazide yapılan
derinlik ölçümleri ile belirlenebilir. Eğer böyle bir imkan yoksa hız değeri gelen varışlar
ve yatay ara yüzeylerden oluşan yansımaların kullanıldığı CMP ölçüm tekniği
kullanılarak ya da sabit ofsetli ölçümler yapılarak elde edilmiş radargramlardan nokta
kaynakların yansımalarının analiz edilmesiyle belirlenebilir. _kinci ve üçüncü yöntemler
12
nispeten güçlü ve basit yansımalı ortamlardaki üst tabakaların hızlarının belirlenmesi
için daha uygundur (Moorman, 2001).
Sabit ofsetli radargramlardan yapılan hız hesaplama çalışmalarında
radargramdaki nokta-kaynak yansıtıcı veya yatay ara yüzey için aynı bağıntı uygulanır.
Bu durumda seyahat süresi için (14) bağıntısı yazılabilir.
t2 =
x2
v2
+ t 20
(14)
Burada x hız çalışmasındaki antenler arasındaki mesafe ya da bir profildeki
nokta-kaynak yansıtıcıya olan yanal ofset mesafesini, v yayınım hızını ve t 0 ofsetdeki
tek yönlü seyahat süresini göstermektedir (Telford ve diger., 1976). Hızı hesaplamak
için (14) bağıntısı tekrar düzenlenirse, (15) bağıntısına ulaşılır.
v=
x2
√t2 −t20
(15)
Hız hesaplamalarında unutulmaması gereken husus, radar dalgasının seyahat
süresi ve kesin derinlik değerleri, o derinliğe kadar olan tabakaların hepsinin hızına
bağlıdır. Bu yüzden radargramlardaki yansımaların sekli yorumlanırken bu etki mutlaka
göz önünde bulundurulmalıdır.
Yeraltı yapısının basit geometriye sahip olduğu yerlerde, migrasyon yazılımları
kullanarak hız değişimleri için düzeltmeler yapılabilir. Bu düzeltme işlemleri, aynı
zamanda yapıların geometrik şekillerinde oluşan hatalar için de uygulanabilir. Bu işlem
çok vakit alan ve çok emek harcanmasına sebep olan bir işlem olmasına rağmen,
kullanılan yazılımların hepsi en temel ve basit problemler için uygulanabilmektedir.
Ayrıca bu işlemin bir radar çalışmasında uygulanabilmesi için çok daha ayrıntılı hız
bilgisine ihtiyaç duyulmaktadır (Conyers ve Goodman, 1997).
3.1.3.5. Penetrasyon Derinliği
Radar yansımalarını oluşturan ara yüzeylerin sayısı ve her ara yüzeydeki
dielektrik zıtlık, yer içinde seyahat eden sinyalin sönümlenme oranı ve kullanılan
antenin merkez frekansı ile yer radarının yeraltını görüntüleyebilme yeteneğinin yanı
sıra, yer içinde ilerleyen radar dalgalarının penetrasyon derinliğini de etkiler.
Radar dalgaları her bir ara yüzeye ulaştığında, dalgaların bir kısmı yüzeye geri
dönerken, geri kalan kısım daha derindeki katman ya da katmanların içlerine doğru
ilerlemeye devam eder. Ara yüzeylerin sayısı arttıkça, derinlere doğru yayınım
gösteren enerji miktarında azalma meydana gelir. Özellikle çökel tabakalardaki
bölgesel/kısmi dielektrik farklılıklar, karmaşık yansımalar oluşturulabilir. İlgilenilen
yansımalar bu karmaşık yapı nedeniyle maskelenebilir ve bunun sonucunda araştırma
derinliği azalabilir (Moorman, 2001).
Elektromanyetik enerjinin yayıldığı ortamın elektrik iletkenliği arttığında, enerji
çok hızlı şekilde sönümlenir ve bu nedenle elektromanyetik enerjinin penetrasyon
derinliği azalır. Bu yüzden, yer radarı sinyalinin içerisinden geçtiği maddenin iletkenliği
sinyalin penetre edeceği derinlik üzerinde büyük bir etkiye sahiptir (Moorman, 2001).
Enerji penetrasyonu ile elektrik iletkenlik arasındaki ilişki Şekil 6’de verilmiştir. Şekilden
görüldüğü gibi, ortamın iletkenliğinin artması radar dalgalarının penetrasyon derinliğini
çok hızlı bir biçimde azaltmaktadır.
13
Şekil 6. Elektromanyetik enerjinin yayıldığı ortamın elektrik iletkenliği ile enerjinin
penetrasyon derinliği iliksisi (Moorman, 2001).
Kullanılan antenin frekansı, penetrasyon derinliğini etkileyen bir diğer önemli
faktördür. Daha düşük merkez-frekanslı antenler daha uzun dalga boylu sinyaller
üretir. Bunun sonucu olarak iletkenlik kayıpları ve ortamda bulunan küçük boyutlu
yapılardan kaynaklanan saçılmanın azalması nedeniyle, daha az sönümlenme
gerçekleşir ve dolayısıyla, radar dalgaları yerin daha derin kısımlarına ulaşabilir. Ancak
düşük frekanslı dalga boyları kullanmanın en büyük dezavantajları, yeraltındaki küçük
nesnelerin belirlenememesi ve ince tabaka kalınlıklarının ölçülememesinin yanı sıra,
çalışılan anten boyutlarının artmasıdır. Bu durum, yeraltının çözünürlüğünü azaltır ve
alanda pratik şekilde çalışmayı zorlaştırır (Conyers ve Goodman, 1997).
3.1.3.6. Yapı Belirlenebilirliği ve Çözünürlük
Araştırılacak nesnenin boyutu ya da tabakanın kalınlığının doğru biçimde
belirlenebilmesi için, yer radarı sisteminin frekansı ve ortamın yayınım hızı önem taşır.
Daha yüksek frekanslı antenler daha kısa dalga boylu radar dalgaları üretir ve bu
nedenle bu antenler kullanılarak, daha yüksek çözünürlük elde edilir. Bu durum daha
küçük nesnelerin belirlenebilmesini olanaklı kılar. Yine radar darbelerinin yayındığı
ortamların farklı fiziksel karakterleri darbelerin bu ortamlar içerisindeki hızlarını etkiler.
Eğer bir darbe daha düşük yayınım hızına sahip bir ortamda (örneğin suya doygun bir
ortam) ilerliyorsa, bu darbe ortam tarafından daha düşük hızı barındırmaya zorlanır.
Bu yüzden söz konusu ortamın hız bilgisinin elde edilmesi, yeraltı yapılarının boyut ve
derinliklerinin doğru biçimde tanımlanabilmesini sağlar.
Dalga teorisi, belirlenebilecek en büyük düşey çözünürlüğün bir dalgacığın
boyutunun ¼ olduğunu ifade eder (Sheriff ve Geldart, 1982). Bununla birlikte, Sheriff
(1985) kesin düşey çözünürlüğün az bir açıda kesişen yansıtıcıların araştırılması ile
belirlenebileceğini ifade etmiştir. Bir radar profilinde kaydedilen dalgacıkların boyutları
yeraltına iletilen orijinal darbenin genişliğinin bir fonksiyonudur. 50 ve 100 MHz
antenler tarafından üretilen darbe genişliği ve bunun sonucunda çeşitli jeolojik
ortamlarda ortaya çıkan maksimum teorik çözünürlük değerleri Tablo 4’de
görülmektedir.
14
Tablo 4. 50 ve 100 MHz antenler tarafından üretilen darbe genişlikleri ve çeşitli jeolojik
ortamlardaki maksimum teorik çözünürlük değerleri (Ulriksen, 1982; Davis ve
Anan, 1989; Annan, 1992’den uyarlanmıştır).
Leckebush (2003), her antenin yatay çözünürlükle sınırlı bir Fresnel zonuna sahip
olduğunu ifade etmiştir ve yer radarı çalışmalarında Fresnel zonu radar dalgasının
yansıdığı alanı tanımlar. Dalga boyu, ısınım örüntüsü ve derinlik Fresnel zonunun
boyutunu belirler. Yatay çözünürlük ise, izler arasındaki aralık ve radar darbesinin
Fresnel zonunun bir fonksiyonu olarak verilmektedir (Moorman, 2001). Şekil 7’de 50
MHz frekanslı bir anten kullanılarak aynı hat üzerinde farklı istasyon aralıkları seçilerek
elde edilen iki radargram görüntüsü verilmektedir. Şekil 7a’da istasyon aralığı 3 m
seçilmişken, 7b’de ise ortamın daha detaylı görüntüsünü elde edebilmek amacıyla 0,5
m seçilmiştir.
15
Şekil 7. 50 MHz frekanslı anten kullanılarak aynı hat üzerinde a) 3m, b) 0.5m istasyon
aralığı seçilerek elde edilen radargramlar. Moorman (2001)’den alınmıştır.
3.1.3.7. Radar Anten Frekansının Seçimi
Yer radarı çalışmalarında doğru anten frekansının seçimi, ilgilenilen yapıların
çözünürlüğü ve araştırılacak derinliğinin belirlenebilmesi için verilmesi gereken en
önemli karardır (Huggenberger ve diğer., 1994; Smith ve Jol, 1995). Dalga boyu
sistemin çözünürlüğünü kontrol eden bir parametredir ve dalga boyundaki artış, diğer
bir deyişle anten frekansı değerinin düşmesi, yeraltı çözünürlüğünü azaltırken, gerekli
araştırma derinliğinin artmasını sağlar.
Kullanılan antenin merkez frekansı (f), yeraltında yayınan sinyalin baskın dalga
boyunu (λ) belirler. Ancak bu kavram, yerin etkisiyle geriye dönen sinyalin merkez
frekansı ile karıştırılmamalıdır. Yeraltındaki yayınım frekansı, yayınım hızı ve yere
yayınan enerji miktarının yanı sıra çökel ve toprak özelliklerine bağlı olarak değişim
gösterir. Bu frekans değerinin yeraltında ne olacağını tahmin etmek oldukça güçtür
(Leckebush, 2003).
λ=
c
f√εr
(16)
16
Penetrasyon derinliği ile yeraltı çözünürlüğü arasında karşılıklı bir değişim söz
konusudur. Farklı-merkez frekans değerine sahip antenler için baskın dalga boyu ve
bu antenlerin farklı bağıl dielektrik geçirgenlik değerine sahip ortamlar içerisindeki
dalga boylarındaki değişimler Tablo 5’te görülmektedir. Penetrasyon derinliği ve yeraltı
çözünürlüğü aslında yeraltında sıkça değişim gösterir ve ortamın nem içeriği,
gözeneklilik ve farklı gömülü yapı bileşimleri bu değişimi etkiler. Bu yüzden Tablo 5 ile
verilen değerler sadece genel bir değerlendirmeyi kapsar (Conyers ve Goodman,
1997).
Seçilecek anten frekansının, derinliği ve boyutları bilinen veya tahmin edilen
yapıları belirleyip belirleyemedikleri (5) ve (6) bağıntıları kullanılarak araştırılabilir.
Temel bir izlence olarak, aranılacak yapının kesit alanı hedef derinliğindeki Fresnel
zonuna yaklaşmalıdır. Ortamın bağıl dielektrik geçirgenlik değeri biliniyor ise, bu eşitlik
kullanılarak hedeflenen derinlikteki Fresnel zonu hesaplanabilir.
Tablo 5. Farklı bağıl dielektrik geçirgenlik değerlerine sahip ortamlarda seçilen anten
frekanslarına göre radar dalga boylarının değişimi (Conyers ve Goodman,
1997).
Eğer aranılan yapı Fresnel zonundan çok küçük ise gömülü yapıdan yüzeyde
bulunan alıcıya sadece yansıyan enerjinin küçük bir kısmı iletilecektir. Bu durumda
gömülü yapıdan oluşan yansımalar ortamda bulunan diğer istenmeyen yansımaların
maskelemesi nedeniyle fark edilemeyip yansıma kayıtlarında görünemeyebilir. Bu tür
küçük yapılar, ancak elde edilen radargramlara genlik kuvvetlendirme gibi veri-işlem
tekniklerinin uygulanıp, genlik dilim haritalarının kullanılmasıyla ortaya çıkartılabilir.
Yeraltında aranan yapılar genelde stratigrafik tabakalar veya maden ocaklarının
tabanları gibi büyük arkeolojik yapılardan oluşan düzlemsel yüzeyler olabileceği gibi
tüneller, yeraltı boşlukları, insan eliyle yapılmış depolama alanları gibi noktasal
hedefler de olabilir (Conyers ve Goodman, 1997) .
17
Düzlemsel yapılar ortam koşullarından kaynaklanan sınırlamaların dışında,
düzlemsel yapının kalınlığı, yansıtırlığı, yönlenimi ve gömülü bulunduğu derinliğe bağlı
olarak seçilecek herhangi frekans değerine sahip bir antenle görüntülen dirilebilir.
Düzlem yansıtıcıların tersine, nokta kaynakların daha küçük yüzeylere sahip olmaları
nedeniyle bu yüzeylerden yansıyan radar enerjisi daha azdır ve bu tür yapıları düşük
frekanslı antenlerle belirleyebilmek daha zordur. Bu yüzden düşük çözünürlüğe sahip
sistemlerle bu yapılar kendilerini çevreleyen ortamlardan ayırt edilemezler. Bu tür
yapılar çok derinde gömülü olmadıkları sürece, ancak yüksek frekanslı antenler
kullanılarak belirlenebilir (Conyers ve Goodman, 1997).
Çözünürlük için gereken dalga boyu, üç-boyutlu bir nesne ya da ondülasyonlu
yüzeye sahip bir yapı gibi farklı özelliklere göre değişiklik gösterir. Üç-boyutlu nesneleri
çözümleyebilmek için birbirinden ayrılmış iki ara yüzeye ihtiyaç vardır. Bununla birlikte,
gömülü tek bir düzlemsel yüzeyin belirlenebilmesi için sadece tek bir ara yüzey ve
bundan oluşacak yansımalar yeterlidir ve bu durumda dalga boyu da üç-boyutlu yapıda
olduğu kadar önemli değildir (Conyers ve Goodman, 1997).
Gömülü bir yapının iki farklı paralel düzlemden oluşan yansımaların ayırt
edilebilmesi için bu ara yüzeyler arasındaki uzaklık, ara yüzeylerin arasından geçen
radar enerjisinin en az bir dalga boyu kadar olmalıdır (Davis ve Annan, 1989). Eğer bu
iki ara yüzey birbirine radar dalga boyundan daha yakın mesafede ise, üst ve alt
yüzeylerden oluşan yansımaların girişimi nedeniyle ya yok olacaklar ya da fark
edilemeyeceklerdir. Tam tersi durumunda, bu iki ara yüzeyden iki ayrı yansıma elde
edilir ve aranılan yapı belirlenebilir.
Eğer sadece bir gömülü yüzey haritalanıyorsa ve bu yüzey ortamda bulunan diğer
yapılarla karıştırılamayacak oranda bir yansıma üretiyorsa, o yüzeyden oluşan
yansıma dalgaları, ortam içine giren radar dalga boyu ne olursa olsun görünür olabilir.
Ancak, bu yüzeyin düzensiz ya da ondülasyonlu bir yüzey olması durumunda doğru
biçimde ölçülebilmesi için daha yüksek yeraltı çözünürlüğü gerekmektedir.
Standart bir radar profili söz konusu olduğunda aynı gömülü ara yüzeyden daha
düşük frekanslı antenler kullanılarak elde edilen yansımaların görüntüsü daha yüksek
frekanslı antenlerin görüntüsüne göre daha yuvarlak başka bir deyişle, keskin olmama
eğilimindedir (Şekil 8). Bu durum, önceden bu konu içerisinde bahsedilen düşük
frekanslı antenin Fresnel zonunun daha yüksek frekanslı antenin Frensel zonundan
daha geniş olmasından kaynaklanır ve gömülü ara yüzeydeki küçük düzensizliklerden
daha az etkilenir (Annan ve Cosway, 1992).
18
Şekil 8. Aynı hat boyunca 80 MHz ve 300 MHz frekanslı antenler kullanılarak elde
edilen gömülü düzlem yüzeyin görüntüsü, El Salvador Conyers ve Goodman,
(1997)’dan alınmıştır.
Çoğu jeolojik ortamlar ve arkeolojik yerleşimler, radar dalgalarının enerjisini
dağıtan bozucu birçok küçük süreksizlik içerebilir. Eğer hem aranılan yapılar hem de
dağıtıcı etkiyi yaratan yapı ya da yapılardan ortaya çıkan süreksizlikler aynı dalga
boyunda ise elde edilen radargramdan aranılan yapı ile dağıtıcı etkiyi yaratan yapılar
arasında ayrım yapılamaz. Dağıtıcılar sadece küçük yapılar değil aynı zamanda
kaldırım tası ve kayalar gibi büyük süreksizlikler de olabilir. Bu durumda uzun dalga
boyu üreten düşük frekanslı bir anten kullanılıyorsa, yine hedef yapı ile istenmeyen
etkileri birbirinden ayırma sansı ortadan kalkar.
Gömülü bir yapıdan elde edilecek yansıma miktarı, yeraltında bulunan nesnenin
boyutlarının radar dalga boyuna oranıyla da hesaplanabilir. Kısa dalga boylu radar
dalgaları çok küçük boyutlardaki yapıları görüntüleme yeteneğine sahiptir. Ancak, bu
dalga boyları çok derine erişemezler. Daha uzun dalga boylu radar enerjisi ise sadece
büyük boyutlu yapıları belirleyebilmesine rağmen, daha fazla derine ulaşabilirler.
Düşük frekanslı antenler (10-120 MHz) belirli koşullar altında 50 metreye kadar
ulaşabilen uzun dalga boyuna sahip radar enerjisi üretebilir. Ancak bu antenler sadece
çok büyük yeraltı özelliklerini çözebilme yeteneğine sahiptirler. Buzun kristal yapısının
elektromanyetik enerjinin geçişine izin vermesi nedeniyle, saf buzda düşük frekanslı
antenlerin radar enerjisini kilometrelerce derine iletebildikleri bilinmektedir (Olhoeft,
1998). Yüksek frekanslı antenler söz konusu olduğunda ise maksimum penetrasyon
derinliği, topraktan buza kadar çeşitlilik gösteren ortamlarda, birkaç metreyi geçemez
ve ürettikleri yansımalar ancak birkaç cm derinlikte bulunan yapılardan elde edilebilir.
19
Radar dalgaları yer içine hareket ettikleri zaman, özellikle yüksek frekanslı
sinyaller daha fazla sönümlenir. Bu nedenle, spektrum daima daha düşük frekansa
doğru kayar ve sinyalin bant genişliği azalır (Engheta ve diğer.,1982). Bunun yanında,
özellikle 1500 MHz‘den daha yüksek frekanslarda, su içeren bazı jeolojik ortamlar
moleküler gevşemeden oluşan enerji kayıpları nedeniyle yüksek oranda sinyal
sönümlenmesi gösterirler (Annan ve Consway, 1994; Olhoeft, 1994). Çoğunlukla
bundan daha düşük frekanslı antenler kullanıldığı için yer radarı çalışmalarını çok fazla
etkileyen bir durum olmamasına rağmen, son yıllarda 2000 MHz’e yakın frekanslı
antenlerin gelişmesi nedeniyle, bu etki göz önünde bulundurulmalıdır.
Çalışılan alanın elektrik ve manyetik özellikleri, gerekli araştırma derinliği, seçilen
antenin çalışma alanında kullanılabilirliği ve çalışılacak alandaki olası gürültü içeriği
anten frekansını seçerken göz önünde bulundurulması gereken önemli bazı faktörlerdir
ve çalışma öncesinde planlanmalıdır. Araştırma derinliği ve yukarıda anlatılan zorluklar
göz önünde tutularak frekans değerinin önceden belirlenmesi araştırmanın başarısını
arttıracaktır. Genellikle, gerekli araştırma derinliğinin artması, kullanılacak anten
frekansı değerinin düşmesi anlamına gelir. Düşük frekanslı antenler daha büyük
boyutlarda ve ağırdır. Bu nedenle bu antenlerin çalışma alanı içerisinde taşınmaları
yüksek frekanslı antenlere göre çok daha zordur. Aynı zamanda arkeolojik alanlar gibi
karelajlanmıs alanlarda hatlar boyunca çalışılırken, sistemleri hareket ettirebilmek için
tekerlekli ya da kızaklı aksamların kullanılması gerektiğinden, düşük frekanslı antenleri
kullanmak oldukça zorlaşmaktadır. Oysa tam tersine, yüksek frekanslı antenler
oldukça küçük boyutlardadır ve kolaylıkla taşınabilir (Conyers ve Goodman, 1997).
Sonuç olarak; kullanılacak antenin frekansı, çözümlenecek yapıların boyutları ve
onları çevreleyen ortamın fiziksel ve kimyasal bilesimi tarafından belirlenir. Çoğu
zaman, eğer hedef yapı büyük, geniş düzlemsel bir yüzey değilse ve ortamda mevcut
bir bozucu varsa, aranan yapının belirlenebilmesi için iletilen radar enerjisinin dalga
boyu bozucu yapının maksimum boyutundan daha büyük olmalıdır. Aynı zamanda,
aranılan noktasal kaynak ya da düzlemsel yapılar eğer çok küçük boyutlara sahip ve
derine gömülmüşlerse belirlenemezler.
3.1.3.8. Odaklanma ve Saçılma Etkileri
Derinlikle artan bağıl dielektrik geçirgenlik değerine sahip ortamlarda iletim
demetinin yer içinde odaklanma eğilimi göstermesinin yanında, yansıtıcıların sahip
olduğu geometri de sinyalin odaklanmasını sağlayabilir. Sırt ve çukur benzeri gömülü
yüzeylerden ortaya çıkan radar yansıması, yeryüzünde bulunan antenin konumu ve bu
antenin o gömülü yüzeye göre yönlenmesine bağlı olarak odaklanabilir ya da saçılabilir
(Conyers ve Goodman, 1997).
Radar enerjisinin saçılması, yeraltı düzleminin yüzeydeki antenden uzaklaşan
şekilde eğimli ya da yukarı doğru bombeli yapıda olması durumunda, radar enerjisinin
çoğunun yüzeydeki antenden dışa doğru yansıyarak çok düşük genlikli yansıma
kesitleri elde edilmesinden oluşur (Şekil 9). Bunun tersi bir durum söz konusu iken,
yani gömülü yüzey antenlere doğru eğimli ve yukarı bakan çukur seklinde ise, bu
yüzeyden yansıyan enerji odaklanacak ve gömülü yüzeyden kaynaklanan yüksek
genlikli yansımalar elde edilecektir.
20
Şekil 9. Farklı anten konumlarında saçılma ve odaklanmayı ortaya koyan gömülü
yüzeyin şematik görüntüsü (Conyers ve Goodman, 1997).
Conyers ve Goodman (1997), odaklama ve saçılma etkisini ortaya koymak
amacıyla, bir tarafında gömülü bir hendeğin diğer tarafında ise bir tas yığını ya da buna
benzer bir yapının bulunduğu, bir ortamı Şekil 9 ile göstermiştir. Antenler yeryüzü
boyunca çekildiğinde hem iç bükey hem de dış bükey yapılar radar huzmeleri
tarafından aydınlanacaktır. İlk olarak sistemin hendeğin solunda olduğu
düşünülmüştür. Söz konusu yüzeyden oluşan yansımaların bir bölümü yüzeydeki alıcı
antene doğru yönlenmesine rağmen, enerjinin bir kısmı saçılmaktadır ve bu durumda
elde edilecek radar gramda zayıf bir yansıma kaydedilecektir.
Daha sonra antenlerin tam hendeğin üzerinde yerleştirildiği düşünülmüştür. Bu
durumda, radar enerjisinde yüksek derecede bir saçılma oluşacak ve yansıyan
enerjinin büyük bir kısmı, özellikle de hendeğin kenarlarından yansıyan kısım,
yeryüzünde bulunan alıcı antenden uzaklaşacak ve kaybolacaktır. Bu durumda elde
edilen radargramda bu hendek yapısı görünmez olacaktır. Son olarak, sistem
hendeğin sağında bulunan genişçe çukurun üzerine yerleştirildiğinde ise, yansıyan
radar enerjisi odaklanacak ve daha yüksek genlikte radar kesitleri elde edilecektir.
21
3.1.3.9. Yakın-alan Etkisi
Yeryüzünde bulunan verici antenden yayınan elektromanyetik enerji anten
civarında sahip olduğu merkez frekansının yaklaşık 1,5 katı dalga boyu kadar yarıçapa
sahip bir elektromanyetik alan üretir (Balanis, 1989; Engheta ve diğer., 1982; Sheriff,
1984). 10, 100 ve 1000 MHz merkez frekansı değerine sahip antenler için, bu etki
yaklaşık olarak sırasıyla 30 m, 3 m ve 30 cm’dir. Bu alan içerisinde kalan yeraltı
bölgesinin sanki antenin bir parçasıymış gibi davranması nedeniyle bu alan içerisinde
hiç ısınım gerçekleşmez ve teknik olarak radar yayınımı yoktur. Bu yakın-alan etki
bölgesi genellikle yer radarı kesitlerinde herhangi bir yansımanın olmadığı bölge olarak
ortaya çıkar. Fisher ve diğerleri (1992) bu bölgeyi girişimin yakın-yüzey bölgesi olarak
adlandırmıştır.
4.
YER RADARI VERİSİ İÇİN ÖN HAZIRLIKLAR
4.1 Başlıca Yapılaması Gereken Ön Hazırlıklar
Veri toplanmaya başlanmadan önce ölüm parametrelerinin seçimi için hazırlık
yapılmalıdır. Bunlar:
 Problemin Tanımlanması,
 İstenen araştırma deriliği için uygun anten ve ölçüm aralığının seçilmesi,
 Profil yönünün ve profil aralıklarının belirlenmesi,
 GPR sisteminin kurulması,
 Zaman örnekleme aralığının ve zaman penceresinin belirlenmesi
 Test ölçümlerinin alınması olarak sıralanabilir.
4.2 Problemin Tanımlanması
Arazi çalışmalarına başlamadan önce
 Çözüm bekleyen hedefin derinliği yaklaşık ne kadardır?,
 Aranan hedef nesnenin geometrisi hakkında bir bilgi var mıdır?,
 Araştırma bölgesindeki ana birim özellikleri GPR yöntem için uygun mudur?,
 Hedef nesne ile ana birim arasında elektriksel özellikler açısından yeterli
kontrast (fark) var mıdır?
gibi sorulara yanıt aranmalıdır. Bu soruların en önemlisi GPR yönteminin çalışma
şartlarına uygun olup olmadığıdır. Buna göre diğer soruların yanıtlarına göre
parametrelerin seçimi önemlidir. Bunun için öncelikle GPR sisteminin özelliklerine göre
diğer parametreler belirlenir.
4.3 GPR Sistem Elemanları
Şekil 10a. GPR sistemi şematik diyagramı.
22
Kontrol ünitesi sistemin kalbidir. Radar sinyal üretimini ve daha sonra bir zaman
fonksiyonu olarak gelen sinyalleri kontrol eder.
Sistemin verici antenini içine alan elektronik bileşeni çok kısa bir süre yüksek
voltajda bir sinyal üretir. Verici Anten bu sinyalin yer içinde yayılmasını sağlar. Verici
elektroniği ve verici anten çifti yayılan sinyalin frekansını ve şeklini belirler. Alıcı
elektroniği ve alıcı anten verici elektroniği ve anteni özelliklerine göre tanımlıdır. Yer
içinden yansımış veya saçılmış sinyal anten aracılığı ile alıcı elektroniğine ulaştırılır.
Amaç zamanın bir fonksiyonu olarak gelen sinyalin genliğini ölçmektir. ,
Kayıt ünitesi alıcı ünitesinden gelen sinyali kaydeder.
Gösterim ünitesi her bir kayıt noktasında elde edilen sinyalin kayıt ekranında
görüntülenmesini sağlar.
Şekil 10b. GPR sistem elemanları.
4.3.1
GPR Sisteminin Kurulması
GPR sisteminin çalışması için gerekli olan pillerin tam şarj edildiği kontrol edilir,
Kullanılan anten düzeneği hazırlanır,
Antenler fiber optik kablolar aracılığı ile kontrol ünitesine bağlanır,
Ölçü alım için kullanılan program üzerinde ölçüm parametreleri tanımlanır,
Yüksek frekans anten kullanılıyor ise sistemi açtıktan sonra sistem driftini
engellemek için 5 dakika beklenir,
 Sinyalin gidip gitmediği kontrol edilir,
 Kullanılan anten frekansı ve zaman örnekleme aralığına göre toplam zaman
penceresi dikkatlice seçilir veya standart aralıklar kullanılır,
 Yine kullanılan anten frekansına göre veri ölçüm aralığı ve antenler arası aralık
belirlenir.





4.4 Anten ve Profil Ölçüm Aralığının Seçimi
Hedefin ve ortamın özellikleri, araştırma derinliği ve hedefin boyutu dikkate
alınarak uygun merkez frekanslı antenin ve tipinin seçimi yapılmalıdır.
23
4.4.1
Anten Tipleri
Antenler şekilsel olarak açık ve kapalı şeklinde sınıflandırılabilirler (Şekil 11) Açık
antenlerde verici ve alıcı ayrı ayrı konuşlandırılmakta ve her birinin elektronik ünitesi
ayrı olup üzerlerine monte edilir. Antenlere taşıma kolu monte edilir. Avantajları alıcı
verici arasındaki mesafe değiştirilebilir ve farklı ölçü alma tekniklerine uygundur.
Dezavantajı ise açık anten ile toplanan veri hava yoluyla antene ulaşan çevre etkisini
içermektedir. Ölçümler antenleri istenen ölçüm noktalarına taşınarak alınır.
Şekil 11. Kapalı ve açık antenli iki farklı GPR sistemi. a) Açık anten, elektonik ünite ve kontrol
ünitesi(Sensors &Software,1996) , b) kapalı anten, elektronik ünite ve kontrol ünitesi
(Mala Geoscience, 2003).
Tablo 6. GPR sistemleri merkez frekansları ve maksimum derinlik ve düşey ayrımlılık değerleri
(Mala Geoscience, 2003).
Kapalı antenler özel bir koruyucu içindedir. Bu kutu içinde birbirleri ile olan mesafe
frekanslarına göre ayarlanmıştır. Elektronik ünite özel koruyucu kutu üzerine monte
edilir. Bu nedenle sadece profil tipi ölçüm yapılabilir. Avantajları ise hava yoluyla
ulaşabilecek çevre etkilerini kutu aracılığı ile soğurmakta ve sinyali etkilemesine izin
vermemektedir. Profil boyunca çekilerek ölçüm alındığı için daha hızlı veri
toplanabilmektedir. Ancak arazinin engebeli olması durumunda antenin yer ile
temasının tam sağlanması antenin büyüklüğüne göre zorlaşmaktadır. Yukarıda
antenlerin merkez frekanslarına göre maksimum penetrasyon derinliği ve düşey
ayrımlılıkları verilmiştir.
24
4.5 Ölçüm Aralığının Ve Antenler Arası Ayrım Aralığının Seçilmesi
Seçilen antenin ayrımlılık gücüne yani merkez frekansına uygun bir ölçüm aralığı
belirlenmeli, Nyquist örnekleme aralığını geçmemelidir. Buda dalga boyunun dörtte
biridir. Yaklaşık olarak kullanılan merkez frekansına karşılık maksimum ölçüm aralığı
aşağıda verilmiştir (Sensors &Software, 1996).
Tablo 7. GPR sistemleri frekans değerleri ve maksimum ölçüm aralıkları (Sensors &Software,
1996).
Antenler kapalı tip tek bir kutu içinde monte edilmişse antenler arası aralık sabittir.
Ancak antenler açık tip ve ayrı durumda iseler her bir merkez frekansı için antenler
arası minimum aralık korunmalıdır. Minimum anten aralığı anten boyuna eşittir.
Seçilmesi gereken aralıktan daha küçük seçilirse alıcı doygunluğu (saturation)
oluşabilir ve kesilmeden dolayı veri kaybolabilir (Sensors &Software, 1996).
Tablo 8. GPR sistemleri frekans değerleri ve minimum anten aralıkları (Sensors &Software,
1996).
4.6 Zaman Örnekleme Aralığının Ve Kayıt Zamanının Belirlenmesi
Diğer önemli bir parametrede zaman örnekleme aralığı seçimidir. Bir iz üzerindeki
noktalar arası zaman aralığıdır. Merkez frekansı büyüdükçe verinin toplanmasında
daha küçük örnekleme aralığı seçilmelidir. Zaman örnekleme aralığı ile merkez
frekansı arasındaki ilişki ∆t = 1000/(6 × F) olarak verilir (Sensors &Software, 1996).
25
Tablo 9. GPR sistemleri frekans değerleri ve önerilen zaman örnekleme aralıkları (Sensors
&Software, 1996).
Maksimum kayıt zamanının doğru seçilmesi önemlidir. Gereğinden az seçilmesi
durumunda hedef derinliğe ulaşmadan kayıt biter, gereğinden fazla seçilmesi
durumunda veri hacmi artar ve gereksiz şekilde kayıt sistemi hafızası doldurulur. Buna
göre jeolojik çalışmalar için ortalama 0.1 m/ns hız alınırsa
T = 1.3 × (2 × d)/V
olarak ampirik bir bağıntı ile hesaplanabilir (Annan, 2000). Burada d maksimum
derinlik, V ise minimum hızdır.
4.7 Profil Yönünün ve Profil Aralıklarının Seçimi
 Hedefin uzun ekseni biliniyorsa, profil yönü dik eksen yönü boyunca olmalı,
 Yön bilinmiyorsa deneme profiller yardımı ile profil yönü belirlenmeli,
 Üç boyutlu GPR çalışmalarında başlangıç noktaları ve/veya bitiş noktaları aynı
olan, örnekleme kuramına göre düzenlenmiş(aranan en küçük hedef
boyutunun yarısı veya daha düşüğü) paralel profiller ile ölçüm alanı
taranmalıdır.
Şekil 12. Profil yönü seçimi ve paralel profiller düzeneği.
26
5.
YER RADARI VERİLERİNİN TOPLANMASI
5.1 Sabit Anten Aralıklı Veri Toplama
Veri toplamada en çok kullanılan ölçüm tipidir. Antenler arası sabit kalacak
şekilde Bir profil boyunca sabit ölçüm noktaları üzerinde veri anten ile sinyal yollanır
ve alıcı anten ile yerin cevabı kaydedilir.
Her ölçüm noktasına ait izler yan yana dizilerek radagram adı verilen radar
kesitini oluştururlar. İzler zamanın fonksiyonudurlar. GPR yönteminde zaman birimi
nanosaniye (ns) dır.
1s = 109 ns ve 1sn = 1012 ps(pikosaniye) dir.
Şekil 13. Bir profil ölçümü sonucu elde edilen radagram örneği.
27
5.2 Ortak Orta Nokta (Cmp) Profil Ölçümü
Daha çok ortamın EM dalga yayılım hızını belirlemek için kullanılır. Antenler
ölçüm noktası ortada kalacak şekilde eşit aralıklarla açılarak ölçüm alınır.
Şekil 15. Ortak orta nokta ölçüm tipi radagram örneği.
5.3 Geniş Açı Yansıma Profili Ölçümü
Verici anten sabit tutularak alıcı anten açılır. Daha çok EM dalga hızının
belirlenmesinde ve sismik yansıma veri-işlem aşamaları uygulanmak istendiğinde
kullanılır.
Şekil 15. Geniş açı yansımalı ölçüm tipi radagram örneği.
28
5.4 Anten Düzenekleri
GPR için kullanılan antenler bir dipoldür ve istenen polarite ile yayılırlar. Antenler
yer normaline göre düzenlenirler. Böylece elektrik alan hedefin uzun eksenine paralel
polarize olur. Eğer tek bir anten sistemi kullanılıyorsa dairesel polarlanmış sinyal
kullanılır. Çoğu sistemler polarize olmuş antenlerle çalışığı için anten düzenleme
oldukça önemlidir. Anten düzenekleri şu şekilde sınıflandırılırlar.
5.4.1 Birbirine Paralel (Cole-Cole) Anten Düzenekleri
A)
Antenlerin birbirine paralel, profil yönlerine dik konuşlandırılması
En çok kullanılan anten düzeneğidir.
B)
Antenlerin hem birbirine paralel hemde profil yönüne paralel
konuşlandırılması.
C)
Antenlerin hem ardışık
konuşlandırılması.
D)
Antenlerin ardışık paralel ancak profil yönüne dik konuşlandırılması.
paralel
hemde
profil
yönüne
paralel
29
5.4.2 Birbirine Dik (Cross-Pole) Anten Düzeneği
İkinci en çok kullanılan anten düzeneğidir. Kapalı antenlerde özel kutu içinde antenler
birbirlerine paralel konuşlandırılmışlardır.
6.
YER RADARI VERİLERİNİN İŞLENMESİ
Ham GPR kesitlerinden yeraltındaki yapısal durumu görüntülemek zordur (Şekil
16).Bundan dolayı ham verilere; yoruma hazır hale getirilinceye kadar amaca yönelik
olarak bazı veri işlem aşamaları uygulanır.
Şekil 16. Ham veri (Öğretmen, 2012)
6.1 GPR Verilerinin İşlenmesinde Temel Veri İşlem Adımları
6.1.1 Dewow (Düşük Frekansların Giderilmesi)
Yerradarı verilerinde çok düşük frekanslı gürültüler gerçek olayları örtmektedir.
Buna ‘wow’ etkisi denir. Bu etkiyi gidermek amacıyla yapılan süzgeçlemeye “dewow”
adı verilir. “Wow” etkisine, kaydedilen sinyalde ilk gelenlerin neden olduğu aşırılaşma
ve doygunluk etkileri neden olmaktadır ve sinyalden DC etkisinin atılmasını gerektirir.
Ayrıca daha etkin düzeltme için alçak-geçişli ve medyan süzgeçlemesi de
kullanılabilmektedir (Gerlitz vd.,1993; Fisher vd.,1994). Dewow veriyi ortalama-sıfır
seviyesine indirgemede önemli bir adımdır ve bu yüzden, kayıt edilmiş izlerde
kullanılmak üzere pozitif-negatif renk dolgusuna izin vermektedir. Bu işlem yanlış
uygulandığında veri, tüm izin spektrumunu bozan azalan alçak-frekans bileşenine
sahip olacaktır. Bu da sonraki spektral veri işleme süreçlerini örneğin kesitin doğal
görünümünü etkileyebilir (Gerlitz vd.,1993).
30
Şekil 17. Ham veriye dewow (düşük frekansların atılması) uygulandıktan sonraki
görüntü (Öğretmen,2012)
6.1.2 Energy Decay (enerji azalımı, kazanç)
Elektromanyetik dalganın yayıldığı ortamda uzaklığa bağlı olarak genlikteki
azalımı geri kazanmak için uygulanan bir süzgeçleme işlem olarak gerçekleştirilirken
ölçü profilindeki tüm izlerden bir enerji azalımı oranı hesaplanmaktadır. Daha sonra bu
azalım eğrisi ile her bir noktanın genlik değeri bölünerek her bir izin genlik ayarlaması
yapılmaktadır. Bu süzgeç, iz üzerinde aşağıya doğru ilerledikçe genliklerde belirli bir
büyütmeye sebep olmaktadır. Çünkü elektromanyetik dalgalar daha uzak mesafelere
ilerledikçe ortam içerisinde daha fazla enerji kaybetmektedirler.
Şekil 18. Veriye energy decay (enerji azalımı) uygulandıktan sonraki görüntü
(Öğretmen,2012)
31
6.1.3 Background Removal
Ringing etkisi, GPR verilerinde uyumlu gürültünün genel tiplerindendir. Bu tarz br
uyumlu gürültü kuvvetli ise ve uygunca atılmamış ise, derin yapılar tamamen örtülebilir.
Ringing, hemen hemen yanal ve periyodik olaylar olarak görülür ki buda veri işlem ile
gürültünün atılmasına olanak sağlayan en önemli özelliklerdir. GPR verisi şiddetli
ringing gürültüsüne maruz kaldığında, araştırma derinliği dahada sığlaşır çünkü
kuvvetli ringing derinden gelen zayıf yansımaları maskelemektedir. Bu işlem yüksek
geçişli süzgeçler kullanılarak yapılmaktadır (Wilchek,2000). Bu izlerin uzaklaştırılması
ile yer altından gelen yansımaların daha görünür hale gelmesini sağlamaktadır.
Şekil 19. Veriye background removal uygulandıktan sonraki görüntü (Öğretmen,2012)
6.1.4 Sıfır Kayma Zamanı Düzeltmesi
Kablo uzunluğu ve türü, elektronik duraysızlık ve termal değişimler nedeniyle
elektromanyetik dalga havadan yere geçerken kayıt üzerinde bir gecikme gözlenir. Bu
gecikme sıfır-zaman gecikmesi olarak adlandırılır. Buna göre gecikme zamanı
radargram üzerinden belirlenir ve bu bölüm veriden atılarak başlangıç zamanı zaman
ekseninin başlangıcına taşınır. Aşağıda, ham veride 5.6 ns sıfır-zaman gecikmesi
gözlenmesi dolayısıyla uygulanan T0 (Sıfır kayma zamanı) düzeltmesi
gösterilmektedir (Şekil 21).
Şekil 20. Mısır’ın Tuna el-Gebel arkeolojik alanından örnek ham yer radarı verisi
(Kaplanvural, 2011).
32
Şekil 21. Radargramın T0 düzeltmesinden sonraki görüntüsü (Kaplanvural,2011).
6.1.5 Direkt Gelen Dalganın Veriden Atılması
Sismik kayıtlarda olduğu gibi radargramlarda da direkt gelen dalgalar gözlenir.
Kaydedilen bu radargram “sıfır ofset” anten açılımı ile toplanmış bir veri olsa da
antenler arası mesafenin pratikte sıfır olması mümkün değildir. Bu nedenden dolayı
“sıfır ofset” açılımı ile kaydedilen radargramlarda da direkt gelen dalga gözlenir. Direkt
gelen dalganın veriden atılması için program tarafından bütün izlerin ortalaması hesap
edilir ve bütün izlerde aynı olan kısım yani direkt gelen dalga veriden silinir (Şekil 22).
Şekil
22. Direkt gelen dalga veriden
görüntüsü(Kaplanvural,2011).
atıldıktan
sonra
radargramın
6.2 GPR Verilerinin İşlenmesinde İleri Veri İşlem Adımları
Frekans süzgeçlemesi yer radarı verisinin doğrudan doğruya genlik spektrumunu
değiştirilmesi işlemidir. Bu işlemi gerçekleştirebilmek amacıyla kullanılan birçok farklı
türden süzgeç tasarımı mevcuttur. Temel olarak bunlar, Alçak geçişli süzgeçleme uzun
dalga boylu olayları veride tutmak amacıyla yapılır. Genellikle yatay uzanan olayları
baskın hale getirmek amacıyla uygulanırlar.
33
Yüksek geçişli süzgeçleme kısa dalga boylu olayları baskın hale getirmek
amacıyla yapılır. Genellikle saçılma verilerini düzgün ve yavaşca değişen olaylar
üzerinde belirginleştirmek amacıyla uygulanır.
Band geçişli filtreleme olayda baskın olan belli bir frekans aralığının veride
korunması, fazla düşük ve fazla yüksek frekanslı olayların atılması amacıyla
uygulanır.
6.2.1 Dekonvolüsyon
Dekonvolüsyon işlemi ters süzgeçleme (filtreleme) işlemi olarak da
adlandırılabilir. Dekonvolüsyon işlemi yer radarı izindeki kaynak dalgacığını
sıkıştırarak iğnecik veya daha uygun bir dalgaya dönüştürmeyi ve böylece sismik
verinin ayrımlılığını arttırmayı amaçlar. Dekonvolüsyon uygulanarak ayrıca veride
istenmeyen tekrarlı yansımalar da yok edilebilir (Yılmaz, 1987).
Dekonvolüsyon öncesi dalgacığın zamansal genişliği (t1) dekonvolüsyon
sonrasındaki genişliğinden (t2) çok daha fazladır (Şekil 23). Bu işlem iğnecikleştirme
dekonvolüsyonu olarak adlandırılır. Yansıma katsayıları serisi yer radarı yöntemi için
jeolojik bilinmeyendir ve sismik yöntemle elde edilmeye çalışılır. İğnecikleştirme
dekonvolüsyonu yansıma katsayıları serisinin elde edilmesini amaçlar. Bunun dışında,
yer radarı verisindeki ardışık yansımaların giderilmesi ve dalgacığın zamansal
genişliğinin azaltılması amacıyla kullanılan dekonvolüsyon türü ise “kestirim
(tahminsel) dekonvolüsyondur. Bu iki dekonvolüsyon türü günümüzde en çok
kullanılan dekonvolüsyon türüdür (Dondurur, 2009).
Şekil 23. Şematik olarak dekonvolüsyon işlemi. Altta dekonvolüsyon öncesi ve sonrası
sismik dalgacıklar, üstte ise bunların şematik genlik spektrumları
görülmektedir (Dondurur, 2009).
Bu radargrama uygulanan dekonvolüsyon tipi ise tahminsel dekonvolüsyondur.
Tahminsel dekonvolüsyon kaynak dalgacığının boyunu bir önkestirim zamanı kadar
bırakacak şekilde kısaltmayı hedefler. Bu örnek için tahminsel uzaklık (prediction lag)
0.05 olarak seçilmiştir (Şekil 24).
34
Şekil
24.
Örnek
radargramın
hali(Kaplanvural,2011).
dekonvolüsyon
uygulandıktan
sonraki
6.2.2 Göç (Migrasyon)
Gözlem noktalasına göre kaydedilen verinin yansıma noktalarına göre yeniden
düzenlenmesine göç işlemi denir. Sismik ya da yer radarında kaydedilen bir yansıma
izi sadece yansımanın zamanını ve genliğini gösterir fakat yansımanın nereden geldiği
konusunda doğrudan bir bilgi içermez. Kayıtta görülen yansımalar her zaman alıcının
doğrudan altında oluşmamaktadır. Bu yüzden sinyalin gerçekten nereden yansıdığı
göç (migrasyon) işlemi ile bulunur. Herhangi bir sismik ya da yer radarı verisine göç
işlemi uygulanması ile birlikte yansımanın gerçek noktası ve dolayısıyla da hedef yapı
bulunabilir.
Şekil 25. Örnek radargramın göç uygulandıktan sonraki hali (Kaplanvural,2011).
35
Göç uygulanmış radargramda saçılmalar azalmış ve yansımalar gerçek yerlerine
taşınmıştır. Göç uygulandıktan sonra yeraltı yapısının radargramda belirgin bir şekilde
ortaya çıktığı ve yoruma kolay hale geldiği görülmektedir.
7.
YER RADARI VERİLERİNİN YORUMU
İşlenmemiş yer radarı kesitleri hiçbir zaman yeraltının iki boyutlu jeolojik
kesitlerine karşılık gelmez. Hatta yeraltı çok karmaşık bir jeolojik yapı içeriyorsa, bu
durumda ham veriler ek veri işlem adımları veya iyi bir yorumlama aşaması gerektirir.
Yorum yaparken, yer radarı kesitlerinin deneyimli bir ekip tarafından uzun bir süreçten
geçirilmesine her zaman gereksinim duyulmaktadır.
Yer radarı kesitlerinde en çok görülen tipik şekil hiperbollar olarak karşımıza
çıkmaktadır. Bu hiperbolik yapılar yeraltında bulunan boruları veya gömülü nesneleri
gösterebilmektedir. Çünkü bu nesneler gerçek konumları etrafında bulunan ortamdan
antenlerin koni yayılımı içine girmektedir. Şekil 8'de hiperbolik yansımalar
görülmektedir. Yer radarı kesitlerinde var olan bu şekiller ortam özelliklerinin tespitinde
önemli bilgiler sağlayabilir (Win_EKKO User's Guide, Sensors & Software, 2001).
Şekil 26. Yer radarı kesitinde hiperbol şeklinde boru yansımaları (Win_EKKO User's
Guide, Sensors & Software, 2001)
Bir doğrultu boyunca alınan yer radarı görüntüsünün, yeraltını doğrultu boyunca
kesitini ortaya koyduğu varsayılmaktadır. Amaca uygun olarak veri toplama ve veri
işleme aşamalarında bu varsayım birçok yönden oldukça yararlı kolaylıklar
sağlamaktadır. Yinede normal durumlarda, yer radarı verileri yerin tam olarak kesitini
vermemektedir. Bunun ana nedeni dalga yayılımının doğası ve EM dalgalarının yer
içinde ve dışında etkileşimde olmasıdır. Ayrıca yansıma arayüzeyleri ve gömülü
nesnelerin etkilerini de sayabiliriz. İyi bir yer radarı yorumu için jeolojik ve çevre
koşullarının iyi kestirilmesi gerekir (Davis, J. L. vd. 1989).
Yorumlamaya bir örnek olarak Nesher Ramle taşocağından alınmış jeolojik kesit
ile onun yer radarı kesiti verilmiştir (Şekil 27) (Davis, J. L. vd. 1989) . Aynı şeklin Şekil
28(a)’da stratigrafi, yapısal birimler ve faylar gösterilmektedir. Şekil 28(b)’de ise bu
öğelerin yer radarı kesitindeki yorumları verilmiştir. Buna göre jeolojik kesiti görülen bir
yapının yer radarı kesitinde de aynı yapısal özelliklere rastlamak yer radarının
başarısını ortaya koymaktadır.
36
Şekil 27. Gerçek sığ yeraltı ile yer radarı görüntüsünün karşılaştırılması, bu görüntü
Nesher Ramle taşocağından alınmıştır. Yatay ölçek uzaklığı gösterirken,
düşey ölçek yansıtıcıların derinliğini göstermektedir. (a) taşocağındaki
kireçtaşı tabakalarından oluşan karmaşık yapıdan bir görüntü. Kesikli çizgi
içinde kalan alan yer radarı tarafından görüntülendi, (b) yer radarı görüntüsü
dolu salınımlı çizimle gösterilmektedir (Davis, J. L. vd. 1989).
Şekil 28. Yer radarı görüntüsünün yorumlanması, (a) gözüken stratigrafik birimlerin
yorumlanması, Nesher Ramle taşocağının görüntüsündeki yapıların ve
fayların gösterimi, (b) yer radarı kesitinde bu öğelerin yorumlanması
37
8.
KAYNAKLAR
Annan, A. P. (1992). Ground penetrating radar workshop notes. Mississauga, Ontario:
Sensors and Software Inc.
Annan, A. P., & Cosway, S. W. (1992). Simplified GPR beam model for survey
design. 62nd Annual International Meeting of the Society of Exploration
Geophysicists, Extended Abstract.
Annan, A. P., & Cosway, S. W. (1994). GPR frequency selection. Fifth International
Conference on Ground-Penetrating Radar, Proceedings, 747-760.
Annan, A.P., 2000. Ground Penetrating Radar Workshop Notes. Sensors and Software
Inc., Canada.
Arcone, S. A. (1995). Numerical studies of the radiation patterns of resistively loaded
dipoles. Journal of Applied Geophysics, 33, 39-52.
Aspiron, U., and Aigner, T., 1999. Towards realistic aquifer models: Three dimensional
georadar surveys of Quaternary gravel deltas (Singen Basin,SW Germany).
Sedimantery Geology,129, 281-297.
Balanis, C.A., “Advanced Engineering Electromagnetics”, John Willey&Sons, (1989).
Batey, R. A. (1987). Subsurface interface radar at Sepphoris, Israel. Journal of Field
Archaeology, 14, 1-8.
Cardelli, E., Marrone, C., and Orlando, L., 2003. Evaluation of tunnel stability using
integrated geophysical methods. Journal of Applied Geophysics, 52, 93- 102.
Cassidy, N.J., “Electrical and Magnetic Properties of Rocks, Soils and Fluids”, In
Ground Penetrating Radar: Theory and Applications, Jol, H.M.(Ed.), Elsevier,
(2009).
Changryol, K., Daniels, J. J., Guy, E., Radzevicius, S. J., and Holt, J., 2000. Residual
hydrocarbons in a water-saturated medium: A detection strategy using ground
penetrating radar. Environmental Geosciences, 7, 4, 169-176.
Conyers, L. B., & Goodman, D. (1997). Ground-penetrating radar: An introduction for
archaeologists. California: Altamira Press.
Cook, J. C., “Status of ground-probing radar and some recent experience”, Proc. Conf.
Subsurface Exploration for Underground Excavation and Heavy Construction.
Am. Soc. Civ. Eng., pp. 213-232, (1974).
Cook, J. C., “Radar transparencies of mine and tunnel rocks”, Geophysics, 40, pp. 865885, (1975).
Daniels, D., “Surface Penetrating Radar The Institution of Electrical Engineers”,
London, (1996).
Daniels, J.J., 2000. Ground penetrating radar for imaging archeological objects in the
subsurface. Proceedings of the New Millennium International Forum on
Consideration of Cultural Property, Kongju, Korea, pp.247-265.
Dannowski, G., and Yaramancı, U., 1999. Estimation of water content and porosity
using combined radar and geoelectric measurements. European Journal of
Environmental and Engineering Geophysics, 4, 71-85.
Davis, J.L., and Annan, A.P., 1989. Groundpenetrating radar for high resolution
mapping of soil and rock stratigraphy. Geophysical Prospecting, 37, 531-551.
Dondurur, D., “Deniz Sismiğinde Veri İşlem”, TMMOB Jeofizik Mühendisleri Odası
Eğitim Yayınları No:11, (2009).
Doolittle, J. A., & Miller, W. F. (1991). Use of ground-penetrating techniques in
archaeological investigations. In applications of space-age technology in
Anthropology Conference Proceedings, (2nd ed.). NASA Science and
Technology Laboratory.
38
Duke, S. (1990). Calbration of ground-penetrating radar and calculation of attenuation
and dielectric permittivity versus depth. M.Sc. thesis (unpublished), Colorado
School of Mines, Golden, Colorado.
Engheta, N., Papas, C. H., & Elachi, C. (1982). Radiation patterns of interfacial dipole
antennas. Radio Science, 17, 1557-1566.
Fisher, E., McMechan, G. A., & Annan, A. P. (1992). Acquisition and processing of
wide-aperture ground penetrating radar data. Geophysics, 57, 495-507.
Fisher, C.S., Stewart, R.R. and Jol, H.M. 1994. Processing Ground Penetrating Radar
Data. Proceedings of the 5th International Conference on Ground Penetrating
Radar Canada, 661–675.
Gerlitz, K., Knoll, M.D., Cross, G.M., Luzitano, R.D. and Knight, R., 1993, Processing
Ground Penetrating Radar Data to Improve Resolution of Near-Surface Targets.
Proceedings of The Symposium on The Application of Geophysics to Engineering
and Environmental Problems, San Diego, USA, 561–575.
Goodman, D. (1994). Ground-penetrating radar simulation in engineering and
archaeology. Geophysics, 59, 224-232.
Grandjean, G., and Gourry, J.C., 1999. GPR data processing for 3D fracturemapping
in a marble quarry (Thassos, Greece). Journal of Applied Geophysics, 36, 19–
30.
Hammon III, W. S., McMechan, G. A., and Zeng, X., 2000. Forensic GPR: finitedifference simulations of responses from buried human remains. Journal of
Applied Geophysics, 45, 171-186.
Harrari, Z., 1996. Ground penetrating radar (GPR) for imaging stratigrafic features and
groundwater in sand dunes. Journal of Applied Geophysics, 36, 43-52.
Huggenberger, P., Meier, E., & Beres, M. (1994). Three-dimensional geometry of
fluvial gravel deposits from GPR reflection patterns: A comparison of results of
three different antenna frequencies. 5th International Conference on Ground
Penetrating Radar (Proceedings), Waterloo Centre for Groundwater Research,
3, 805-815.
Kaplanvural, İ. “Yer Radarı Verilerinin Modellenmesi Ve Yorumlanması”, Kocaeli
Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2011.
Kadıoğlu, S., Ulugergerli, E.U., and Daniels, J.J., 2006. 3D visualization to map cavities
by GPR method: Dalaman Akkopru dam reservoir area, Muğla, Southwest
Turkey. Proceedings of the 11 th International Conference on Ground Penetrating
Radar, Columbus- Ohio, USA, CD paper No.156_dnj.
Kadıoğlu, S., 2008. Photographing layer thicknesses and discontinuities in a marble
quarry with 3D GPR visualization. Journal of Applied Geophysics, 64(3), 109-114.
Kadıoğlu, S., Kadıoğlu, Y.K., and Akyol, A.A., 2008 Geoarcheological research of the
mid-Age Ilyasbey Complex buildings with ground penetrating radar in Miletus,
Aydın, Western Anotolia, Turkey. Donald Harrington Symposium on the Geology
of the Aegean, 28–30 April 2008, University of Texas at Austin, Jackson School
of Geosciences, USA, B C Burchfiel 2008 IOP Conference Series: Earth and
Environmental Science, 2, published online.
Kadıoğlu, S., and Daniels, J. J, 2008. 3D visualization of integrated ground penetrating
radar data and EM-61 data to determine buried objects and their characteristics.
Journal of Geophysics and Engineering, 5, 448-456.
Kesemen,O., “Yer Radarı (GPR) Verilerinin İşlenmesinde Yeni Yaklaşımlar”,
Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Üniversitesi, 2007
39
Knödel, E., Krummel, M., Lanke, J., “Handbuch zur Erkundung des Untergrundes von
Deponien und Altasten/BGR” Bd.3 Geophysik Springer-Verlag, BerlinHeidelberg, (1997).
Koralay, T., Kadıoğlu, S., and Kadıoğlu, Y. K., 2007. A New Approximation in
determination of zonation boundaries of ignimbrite by ground penetrating padar:
Kayseri, Central Anotalia, Turkey.
Kurtulmuş,T.Ö., “Sığ Jeofizik Aramacılıkta Yer Radarı Modellemesi”, Dokuz Eylül
Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2007
Leckebusch, J. (2003). Ground-penetrating radar: A modern three-dimensional
prospection method. Archaeological Prospection, 10, 213-240.
Löwy, H., German Patent Number 245517, (1911).
Mala Geoscience, 2003. Basic radar theory, fundamentals of Ground Penetr ating
Radar (CD), Sweden.
Moorman, B. J. (2001). Ground-penetrating radar applications in paleolimnology. In W.
M. Last and J. P. Smol, (Ed.). Tracking environmental change using lake
sediments: Physical and chemical techniques (23-47). Boston: Kluwer Academic
Publishers.
Olhoeft, G. R. (1994). Geophysical observations of geological, hydrological and
geochemical heterogeneity. Symposium on the Application of Geophysics to
Engineering and Environmental Problems, EEGS, 129-141.
Olhoeft, G. R. (1998). Electrical, magnetic and geometric properties that determine
ground penetrating radar performance. 7th International Conference on Ground
Penetrating Radar (Proceedings), 177-182.
Öğretmen, Z. “Bayburt Kıratlı Traverten Sahasında Jeofizik Yöntemlerle Kırık-Çatlak
Sistemlerinin Araştırılması”, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri
Enstitüsü, (2012)
Özkap, K. “Arkeojeofizik Çalışmalarda GPR Verilerine Güncel Veri-İşlem
Yöntemlerinin Uygulanması”, Kocaeli Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü,
(2008).
Öztürk, K., “Elektrik ve Elektromanyetik Prospeksiyon Yöntemleri, Temel Kavramlar,
Uygulama ve Yorumlama”, İstanbul Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Jeofizik
Mühendisliği Bölümü, İstanbul, (1995).
Parasnis, D. S. (1997). Principles of applied geophysics (5th ed.). Chapman and Hall.
Roe, K.C., Ellerbruch, D.A., Development and testing of a microwave system to
measure coal layer thickness up to 25 cm, Nat. Bur. Stds., Report No.SR-723-879 (Boulder, CO), (1979).
Sambuelli, L., Socco, L.V., and Brecciaroli, L., 1999. Acquisition and processing of
electric, magnetic and GPR data on a Roman site (Victimulae, Salussola, Biella).
Journal Applied Geophysics, 41,189–204.
Schön, J., Physical Properties of Rocks Fundamentals and Principle of Petrophysics”,
Bd. 18, Pergamon, (1998).
Sensors and Software, 1996. PulseEKKO100 User’s Guide, V1.2, technical manual
25, Canada.
Sheriff, R. E., & Geldart, R. E. (1982). Exploration seismology, volume 1: History,
theory, and data acquisition. NY: Cambridge University Press.
Sheriff, R. E. (1984). Encyclopedic dictionary of exploration geophysics (2nd ed.).
Tulsa, Oklahoma: Society of Exploration Geophysics. Sheriff,
Sheriff, R. E. (1985). Limitations on resolution of seismic reflections and geologic detail
derivable from them. Seismic Stratigraphy-Applications to Hydrocarbon
Exploration. American Association of Petroleum Geologists, 3-14.
40
Shih, S. F., & Doolittle, J. A. (1984). Using radar to investigate organic soil thickness
in the Florida everglades. Soil Science Society of America Journal, 48, 651-656.
Smith, D. G., & Jol, H. M. (1995). Ground penetrating radar: Antenna frequencies and
maximum probable depths of penetration in quaternary sediments. Journal of
Applied Geophysics, 33, 93-100.
Stern, W., “Principles methods and results of electrodynamic thickness measurements
of glacier ice”, Zeitschrift für Gletscherkunde, 18-24, (1930).
Stratton, J. A., Electomagnetic Theory, McGraw-Hill Book Company, New York, 1941.
Telford, W. M., Geldart, L. P., Sheriff, R. E., & Keys, D. A. (1976). Applied geophysics.
NY: Cambridge University Press.
Ulriksen, C. P. (1982). Application of impulse radar to civil engineering. Ph.D. thesis
(published), Lund University of Technology, Lund, New Hampshire: Geophysical
Survey Systems, Inc.
Yılmaz, Ö., “Seismic Data Processing”, Society of Exploration Geophysics, Series:
Investigation in Geophysics, Volume:2, (1987).
41