Across the UK, sandy beaches and dunes protect coastal infrastructure from waves and extreme water levels during large‐scale storms, while providing important habitats and recreational opportunities. Understanding their long‐term evolution is vital in managing their condition in a changing climate. Recently, ground‐penetrating radar (GPR) methods have grown in popularity in geomorphological applications, yielding centimetre‐scale resolution images of near‐surface stratigraphy and structure, thus allowing landscape evolution to be reconstructed. Additionally, abrupt changes in palaeo‐environments can be visualized in three dimensions. Although often complemented by core data, GPR allows interpretations to be extended into areas with minimal ground‐truth control. Nonetheless, GPR data interpretation can be non‐intuitive and ambiguous, and radargrams may not initially resemble the expected subsurface geometry. Interpretation can be made yet more onerous when handling the large 3D data volumes that are facilitated with modern GPR technology. Here we describe the development of novel semi‐automated GPR feature‐extraction tools, based on ‘edge detection’ and ‘thresholding’ methods, which detect regions of increased GPR reflectivity which can be applied to aid in the reconstruction of a range Quaternary landscapes. Since reflectivity can be related to lithological and/or pore fluid changes, the 3D architecture of the palaeo‐landscape can be reconstructed from the features extracted from a geophysical dataset. We present 500 MHz GPR data collected over a buried Holocene coastal dune system in North Wales, UK, now reclaimed for use as an airfield. Core data from the site, reaching a maximum depth 2 m, suggest rapid vertical changes from sand to silty‐organic units, and GPR profiles suggest similar lateral complexity. By applying thresholding methods to GPR depth slices, these lateral complexities are effectively and automatically mapped. Furthermore, automatic extraction of the local reflection power yields a strong correlation with the depth variation of organic content, suggesting it is a cause of reflectivity contrast. GPR‐interpolated analyses away from core control thus offer a powerful proxy for parameters derived from invasive core logging. The GPR data collected at Llanbedr airfield highlight a complex dune system to a depth of 2.8 m, probably deposited in several phases over ~700 years, similar to elsewhere in North Wales.

中文翻译：

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揭示埋藏的风沙景观：使用3D探地雷达重建晚新世沙丘环境

在整个英国，沙滩和沙丘可保护沿海基础设施免受大规模风暴期间的海浪和极端水位的影响，同时提供重要的栖息地和娱乐机会。了解它们的长期演变对于在不断变化的气候中管理其状况至关重要。近年来，探地雷达（GPR）方法在地貌学应用中变得越来越流行，产生了近地表地层和结构的厘米级分辨率图像，从而可以重建景观演化。此外，古环境的突然变化可以从三个方面进行可视化。尽管GPR常常得到核心数据的补充，但GPR允许将解释扩展到对地面控制最小的区域。但是，GPR数据解释可能是非直觉的和模棱两可的，雷达图可能最初并不类似于预期的地下几何形状。当处理由现代GPR技术推动的大型3D数据量时，解释可能会变得更加繁重。在这里，我们描述了基于“边缘检测”和“阈值”方法的新型半自动GPR特征提取工具的开发，这些工具可检测GPR反射率增加的区域，这些区域可用于辅助重建第四纪地貌。由于反射率可能与岩性和/或孔隙流体的变化有关，因此可以根据从地球物理数据集提取的特征来重建古地貌的3D结构。我们提供了在英国北威尔士的一个全新世掩埋的沿海沙丘系统上收集的500 MHz GPR数据，该数据现已被回收用作飞机场。来自网站的核心数据，达到最大深度2 m，表明从沙子到粉质有机物单元的快速垂直变化，GPR剖面表明相似的横向复杂性。通过对GPR深度切片应用阈值化方法，可以有效地自动绘制这些横向复杂度。此外，自动提取局部反射功率与有机物含量的深度变化具有很强的相关性，表明这是反射率差异的原因。GPR插值分析远离核心控制，因此可以为侵入式核心测井得出的参数提供强大的代理。在兰伯德机场收集的GPR数据突显了一个复杂的沙丘系统，其深度为2.8 m，可能在约700年的多个阶段内沉积，类似于北威尔士的其他地方。GPR曲线表明相似的横向复杂性。通过对GPR深度切片应用阈值化方法，可以有效地自动绘制这些横向复杂度。此外，自动提取局部反射功率与有机物含量的深度变化具有很强的相关性，表明这是反射率差异的原因。GPR插值分析远离核心控制，因此可以为侵入式核心测井得出的参数提供强大的代理。在兰伯德机场收集的GPR数据突显了一个复杂的沙丘系统，其深度为2.8 m，可能在约700年的多个阶段内沉积，类似于北威尔士的其他地方。GPR曲线表明相似的横向复杂性。通过对GPR深度切片应用阈值化方法，可以有效地自动绘制这些横向复杂度。此外，自动提取局部反射功率与有机物含量的深度变化具有很强的相关性，表明这是反射率差异的原因。GPR插值分析远离核心控制，因此可以为侵入式核心测井得出的参数提供强大的代理。在兰伯德机场收集的GPR数据突显了一个复杂的沙丘系统，深度达2.8 m，可能在约700年的多个阶段内沉积，类似于北威尔士的其他地方。此外，自动提取局部反射功率与有机物含量的深度变化具有很强的相关性，表明这是反射率差异的原因。GPR插值分析远离核心控制，因此可以为侵入式核心测井得出的参数提供强大的代理。在兰伯德机场收集的GPR数据突显了一个复杂的沙丘系统，其深度为2.8 m，可能在约700年的多个阶段内沉积，类似于北威尔士的其他地方。此外，自动提取局部反射功率与有机物含量的深度变化具有很强的相关性，表明这是反射率差异的原因。GPR插值分析远离核心控制，因此可以为侵入式核心测井得出的参数提供强大的代理。在兰伯德机场收集的GPR数据突显了一个复杂的沙丘系统，其深度为2.8 m，可能在约700年的多个阶段内沉积，类似于北威尔士的其他地方。