Определение положения подземного льда в массиве мерзлых горных пород по данным георадиолокации на основе преобразования Хафа Determination of underground ice position in frozen rock massif from georadiolocation data based on the Hough transformation

Один из способов получения информации о криогенном состоянии горных пород методом георадиолокации основан на анализе осей синфазности сигналов, отраженных от локальных объектов. На изображениях георадиолокационных радарограмм подобные оси синфазности представлены гиперболическими кривыми. На основе их локализации и уточнения формы определяется скорость прохождения электромагнитной волны в среде. Для уточнения формы гиперболической кривой в разработанном алгоритме были использованы методы на основе преобразования Хафа. Для оптимизации производительности алгоритма введены ограничения размерностей исходного и аккумуляторного пространств. Границы исходного пространства были определены на основе проведенных ранее исследований по обнаружению гиперболических осей синфазности сигналов. Размерность пространства Хафа была уменьшена на основе априорных знаний о возможной допустимой скорости прохождения электромагнитных волн в среде. В результате работы созданного программного обеспечения вычисляются скорость распространения электромагнитной волны в пространстве выше локального объекта и вещественная часть комплексной относительной диэлектрической проницаемости, что дает возможность определить электрофизические свойства среды. Тестирование разработанного алгоритма было проведено на результатах полевых георадиолокационных измерений и синтетических данных. Точность результатов работы алгоритма составила 98,6 %, что указывает на адекватность его применимости для исследований льда в слоях многолетнемерзлых горных пород. One of the ways to obtain information about the cryogenic state of rocks by GPR is based on the analysis of the in-phase axes of signals reflected from local objects. On the images of GPR radargrams, similar in-phase axes are represented by hyperbolic curves. On the basis of their localization and refinement of the form, the speed of passage of an electromagnetic wave in the medium is determined. To refine the shape of the hyperbolic curve in the developed algorithm, methods based on the Hough transform were used. To optimize the performance of the algorithm, restrictions on the dimensions of the original and accumulator spaces are introduced. The boundaries of the original space were determined on the basis of previous studies on the detection of hyperbolic axes of common-mode signals. The dimension of the Hough space was reduced on the basis of a priori knowledge of the possible allowable speed of electromagnetic waves in the medium. As a result of the work of the created software, the speed of propagation of an electromagnetic wave in space above the local object and the real part of the complex relative permittivity are calculated, which makes it possible to determine the electrophysical properties of the medium. Testing of the developed algorithm was carried out on the results of field georadar measurements and synthetic data. The accuracy of the results of the algorithm was 98.6 %, which indicates the adequacy of its applicability for studying ice in permafrost layers.