Géoradar - Principes et applications

Abstract

Le georadar (en anglais GPR pour Ground Penetrating Radar ) est une technique de prospection geophysique non destructive fondee sur l’analyse des phenomenes de propagation (refraction, reflexion et diffraction) des ondes electromagnetiques hautes frequences (10 MHz a 2 GHz) dans le sous-sol. Le georadar, initialement de nature impulsionnelle, est fonde sur l’excitation du sous-sol, a partir d’une antenne d’emission, par un train d’impulsions de duree courte (1 a 50 ns) afin de detecter, a l’aide d’une antenne de reception, les echos successifs associes aux contrastes de permittivites ou de conductivites rencontres par les ondes electromagnetiques au cours de leur propagation. Ces contrastes temoignent de la presence de cibles enfouies ou de stratifications du sous-sol. L’utilisation du georadar frequentiel est bien plus recente en raison des contraintes instrumentales qui lui sont associees, et il fait l’objet d’un nombre important de travaux de recherche actuels. C’est le deplacement du radar a la surface ou dans le sol qui permet d’acquerir des traces (coupes radar ou « scans ») sur une fenetre temporelle, et de former des radargrammes (ou images radar) de la structure du sous-sol. On distingue les applications visant a detecter des objets ou des anomalies de celles ayant pour objectif la determination des proprietes intrinseques du sous-sol. Les applications sont multiples : geologie, hydrologie, glaciologie, environnement, prospection miniere, neotectonique, archeologie, genie civil... Parmi ces applications, on peut citer la localisation d’objets enfouis metalliques ou non metalliques tels que les câbles, les conduites, les fondations, les ferraillages, les cavites, les zones alterees, les mines et la caracterisation des proprietes intrinseques des materiaux geologiques (sols, roches) ou artificiels (beton, l’asphalte ou le bois). Chaque type d’application requiert une mise en œuvre experimentale specifique (acquisition en reflexion ou transmission, echantillonnage spatial, cartographie 2D ou 3D, frequence nominale de l’excitation...) et des traitements associes aux signaux bruts (filtrage, migration, inversion des donnees) afin de reconstituer un modele du sous-sol. L’amelioration de la detection par un systeme georadar tient actuellement au developpement de nouvelles techniques de traitement du signal et de tomographie. Nous presentons ici les diverses etapes qui conduisent a la definition des parametres optimaux d’acquisition en prospection georadar.