地中レーダー（GPR）の主なタイプと特徴

レーダー（Radio Detection and Ranging）は、電波の速度・方向・高度を測定して、移動体や静止体を検出する電子機器です。航空管制、速度取締り、気象観測など幅広い分野で利用されています。その中で、地表下を破壊せずに画像化するシステムを「地中レーダー（Ground Penetrating Radar、GPR）」と呼びます。岩石、土壌、水、氷、人工構造物などさまざまな地下構造を測定・マッピングでき、考古学調査、資源探査、土木工事、三次元地形画像化など多様な用途に活用されています。

インパルス型地中レーダー

• インパルスレーダーは、時間に対する反射エネルギーを取得します。UHF（超高周波）やVHF（超高周波）帯の高周波波を発射し、散乱・反射波を受信・増幅します。部品コストが低く、単純なパルス波形生成で実装できるため商業的に広く普及しています。ただし、画像解像度はパルス幅に依存し、限界があります。インパルス型GPRは、時間領域・周波数領域のいずれでもデータ収集に利用されます。

連続波（CW）型地中レーダー

• 連続波レーダーは、周波数に対する反射エネルギーを連続的に取得します。一定帯域幅内で周波数をスイープし、反射波を周波数ごとにマッピングして地下物体からの散乱エネルギーを測定します。

ステップ周波数レーダー

• ステップ周波数レーダーは、固定帯域幅を線形に段階的に変化させながら反射エネルギーを送信します。必要に応じて周波数変調も行われます。深部の弱い信号が強い信号に埋もれないよう、側方散乱の補正やステップ周波数レーダーで測定可能な非曖昧距離を考慮した処理が行われます。

その他の地中レーダー

• 超広帯域レーダー、合成開口レーダー（SAR）、ノイズソースレーダー、任意波形レーダーなど、さまざまなバリエーションがあります。また、ボアホール（掘削孔）用に特化したカスタムGPRも開発されています。