O funcionamento do sistema GPR é baseado no envio de um pulso mínimo de energia para o interior do material, seguido pela gravação da potência com que esse pulso retorna e do tempo requerido para o recebimento de reflexos do pulso enviado. Uma série de pulsos distribuídos ao longo de uma determinada área é o que se denomina varredura (scan). Os reflexos são produzidos sempre que o pulso de energia penetra em um meio com propriedades de condutividade elétrica ou permissibilidade dielétrica diferente das do meio anterior. A potência, ou amplitude, do reflexo é determinada pelo contraste entre a condutividade e as constantes dielétricas dos dois meios. Isso significa que um pulso que passa de areia seca (constante dielétrica 5) para areia molhada (constante dielétrica 30) produzirá um reflexo muito forte, enquanto que passando de areia seca (constante 5) para um meio calcário (constante 7), produzirá um reflexo bem mais fraco.

Embora parte da energia do pulso seja refletida de volta para a antena, o pulso continua a penetrar no meio até que se dissipe (ou se atenue) ou que a unidade de controle do GPR tenha fechado sua janela de tempo (Figura 2). A razão de atenuação do sinal varia muito e depende das propriedades do material sendo atravessado pelo pulso.

Figura 2: GPR emite um pulso de energia

Materiais de alta permissibilidade dielétrica freiam a onda de radar, que não consegue uma penetração profunda. Materiais de alta condutividade também atenuam rapidamente o sinal.  A saturação hidráulica eleva dramaticamente a constante dielétrica do material, por isso a área a ser levantada deve ser previamente examinada para que se identifique uma possível penetração de água.

Metais são considerados como refletores perfeitos por não permitirem que qualquer sinal os atravesse. Materiais que estejam embaixo de placas de metal, de malha fina de metal ou de piso metálico não serão identificados pelo radar.

A antena não emite a energia do radar em linha reta. A emissão tem a forma de um cone (Figura 3).  O tempo de ida e retorno da energia que chega à base do cone é maior do que a da energia dissipada na região mais próxima à antena. Isso se dá porque a base do cone representa a hipotenusa de um triângulo reto.

Figure 3: Radar Energy is Emitted in a Cone Shape

Como leva mais tempo para aquela energia ser recebida, ela é gravada mais à frente no perfil. Quando se move a antena sobre um alvo, a distância entre eles diminui até que a antena esteja sobre o alvo e, a partir daí, volta a aumentar, quando a antena se afasta do alvo. Por essa razão, cada alvo singular aparece nos dados como uma hipérbole, ou um U invertido. O alvo está, na realidade, na amplitude de pico da onda positiva, ou seja, no alto da hipérbole. A parte de baixo da Figura 3 serve de ilustração.

Os dados são adquiridos em seções paralelas, que são posteriormente unidas e preparadas para processamento em computador, com o uso de um software especializado, como o RADAN, fornecido pela GSSI.  O computador produz então uma superfície horizontal a uma determinada profundidade. Essa superfície é chamada de fatia de profundidade ( depth slice ), o que permite que os operadores interpretem os alvos existentes em diferentes profundidades da área sendo levantada.

 Processamento dos Dados:

Em muitos casos, o operador de GPR simplesmente anota a localização de um alvo para que ele seja evitado, no futuro. Para esses clientes, talvez seja necessário apenas o uso de um único perfil, que indique a localização aproximada do alvo na superfície da área sendo pesquisada.  Outros clientes podem precisar de mapas detalhados do subsolo, com indicação de profundidade. Neste caso, o operador deverá utilizar o programa de processamento de dados de GPR da GSSI, que aplica funções matemáticas aos dados, removendo assim interferências do ambiente e permitindo fazer migrar as hipérboles e calcular a profundidade com precisão, alem de outras possibilidades de processamento.