TRATTAMENTO INFORMATICO AVANZATO DI SEGNALI ELETTROMAGNETICI RIFLESSI MULIFOLD

riassunto della tesi

IL PRESENTE LAVORO DI TESI AFFRONTA GLI ASPETTI TEORICI E LE APPLICAZIONI DELLA TECNICA DI PROSPEZIONE GEOFISICA GROUND PENETRATING RADAR. NELL'AMBITO DELLA PARTE SPERIMENTALE SONO STATE IN PARTICOLARE SVILUPPATE E SPERIMENTATE METODOLOGIE INNOVATIVE DI ACQUISIZIONE ED ELABORAZIONE DATI PER L'INDAGINE GPR A COPERTURA MULTIPLA.

LA TESI E' ARTICOLATA NEI SEGUENTI CAPITOLI:

• IL PRIMO CAPITOLO (CENNI DI FISICA DEL CAMPO ELETTROMAGNETICO) TRATTA LA TEORIA GENERALE DELLA PROPAGAZIONE DEI CAMPI ELETTROMAGNETICI, SOFFERMANDOSI SUI COMPORTAMENTI DEI SUOLI E DELLE ROCCE. SONO ILLUSTRATI I DIVERSI MODELLI DISPERSIVI IN FUNZIONE DEL TIPO DI SOSTANZA, DELLA GEOMETRIA DEI GRANI, DEL CONTENUTO IN ACQUA DEI TERRENI.
• NEL SECONDO CAPITOLO (RIFLESSIONI E RIFRAZIONI DI UN'ONDA ELETTROMAGNETICA) SONO TRATTATI I FENOMENI CHE PERMETTONO LA RICOSTRUZIONE DELLA STRUTTURA SUBSUPERFICIALE A PARTIRE DAI DATI REGISTRATI IN SUPERFICIE. SONO ANALIZZATI ALCUNI MODELLI MATEMATICI DI RIFLESSIONE DI PERTURBAZIONI ELETTROMAGNETICHE SU MEZZI STRATIFICATI O CARATTERIZZATI DA PROFILI DISPERSIVI BEN DEFINITI.
• IL TERZO CAPITOLO (CARATTERISTICHE DELLO STRUMENTO) E' DEDICATO ALLO STRUMENTO IMPIEGATO NELLA PROSPEZIONE E ALLE VARIE TECNICHE DI ACQUISIZIONE. CI SI SOFFERMA SULLA FORMA DELL'ONDINA EMESSA E SULLE CARATTERISTICHE DEI PATTERNS DI RADIAZIONE SU MEZZI A DIVERSA CONDUTTIVITA' E PERMITTIVITA'. INFINE VIENE EVIDENZIATA L'EQUIVALENZA TRA IL FORMALISMO ELETTROMAGNETICO E SISMICO, UNA RELAZIONE IMPORTANTISSIMA POICHE' PERMETTE L'UTILIZZO DELLE TECNICHE SISMICHE NELL'ELABORAZIONE DEI DATI.
• NEL QUARTO CAPITOLO (TEORIA DELL'ELABORAZIONE DEL SEGNALE DIGITALE) SONO TRATTATI GLI ALGORITMI LARGAMENTE UTILIZZATI IN SISMICA E CHE POSSONO ESSERE IMPIEGATI NEL PROCESSING GPR. SONO ANALIZZATE LE TECNICHE DI FILTRAGGIO (FILTRI DIRETTI, DECONVOLUZIONI, FILTRI DI VELOCITA', MIGRAZIONE) UTILIZZATE PER RIMUOVERE I VARI TIPI DI RUMORE NEL DOMINIO TEMPORALE E DI FREQUENZA.
• IL QUINTO CAPITOLO (INDAGINE GPR) PRENDE IN ESAME I FATTORI DI ATTENUAZIONE CHE AGISCONO SULL'IMPULSO IMMESSO NEL TERRENO DURANTE LA PROPAGAZIONE. SONO DESCRITTE LE TECNICHE DI GUADAGNO SIA IN AMPIEZZA CHE IN FREQUENZA. VENGONO RIPORTATE ANCHE LE GEOMETRIE DI CAMMINO DELL'ONDA E LE MODALITA' DI CORREZIONE NMO PER RIPORTARE I SEGNALI PROVENIENTI DA UNO STESSO PUNTO AD UNA CONDIZIONE DI OFFSET NULLO. VIENE TRATTATO ANCHE IL PROBLEMA DELLE STRUTTURE INCLINATE E LA LORO ESATTA POSIZIONE NEL SOTTOSUOLO (MIGRAZIONE).
• IL SESTO E ULTIMO CAPITOLO (STUDIO DI UN SITO SULLE EX TERME AQUILEIESI CON LA TECNICA GPR A COPERTURA MULTIPLA) DESCRIVE I SINGOLI PASSI COMPIUTI PER L'ELABORAZIONE DEI DATI SPERIMENTALI, SPIEGANDO I PARAMETRI E LE PROCEDURE ADOTTATE NELLE VARIE FASI DELL'ELABORAZIONE. INFINE E' STATA INTERPRETATA LA SEZIONE FINALE INTEGRANDO L'ANALISI DEI DATI A COPERTURA MULTIPLA 2D CON LE INFORMAZIONI OTTENUTE DURANTE L'ELABORAZIONE, ED IN PARTICOLARE CON I RISULTATI DELL'ANALISI DI VELOCITA'.
  
  

CONCLUSIONI

Il lavoro svolto in questa tesi mostra la validità della tecnica GPR multifold per le indagini geofisiche ad alta risoluzione. Il confronto tra la sezione near trace del profilo e la sezione finale mette in evidenza un netto e sostanziale miglioramento in termini di rapporto segnale/rumore e risoluzione verticale e laterale. Tali risultati sono diretta conseguenza dell’applicazione di tecniche a copertura multipla e, in particolare, delle procedure di stack. Durante l’elaborazione si è notato che: Le singole acquisizioni devono essere fatte accuratamente sulla stessa linea e possibilmente su una superficie non con variazioni di quota per evitare le correzioni statiche. Un corretto recupero delle ampiezze relative dei segnali riflessi richiede una eliminazione preliminare dei segnali ad alta energia che contaminano il record, quale le onde dirette (air wave, ground wave) e le rifratte (lateral waves). Tali segnali possono essere rimossi solamente nel caso siano state adottate tecniche a copertura multipla. I record single fold non consentono quindi un corretto recupero dell’ampiezza. Per il calcolo accurato delle velocità è richiesta una copertura molto elevata. Poche tracce per CDP comportano una maggiore incertezza nella ricerca manuale della correzione NMO. In fase di stack è necessario selezionare l’intervallo di offset ottimale per evitare i fenomeni di stretching la NMO e le deformazioni dell’ondina legate ai fenomeni di dispersione e non trascurabili al di sopra di una certa soglia, variabili per i diversi materiali indagati. Questa tecnica di acquisizione dati, in avanzata fase sperimentale, si è dimostrata abbastanza efficace nell’individuare reperti a varie profondità. Un suo notevole pregio, tra l’altro, è quello di far conoscere con esattezza l’ubicazione di obiettivi di interesse in maniera completamente non distruttiva, senza dover danneggiare l’ambiente procedendo a tentoni con scavi o carotaggi. Al fine di migliorare la risoluzione delle strutture individuate nella linea, in un prossimo futuro è in programma un’ulteriore campagna di acquisizione dati sullo stesso sito, però con antenne da 400 MHz. Il metodo GPR a copertura multipla può essere utilizzato non solo nel campo archeologico ma anche in tutte le applicazioni ad alta risoluzione, come ad esempio nella ricerca di vuoti in strutture edili particolari (dighe, pilastri, ecc.), nella rilevazione della velocità e profondità di materiali inquinanti oleosi penetrati nel terreno, nella misurazione di spessori (ghiaccio, manti stradali, massicciate, ecc.) ed in altre numerosi campi di indagine applicati ad obiettivi di interesse ingegneristico ed ambientale.

Parte della tesi e' presente nel lavoro "MULTIFOLD GPR TECHNIQUES FOR THE EXPLORATION OF ARCHAEOLOGICAL SITES" presentato al SEG ANNUAL MEETING DENVER 10-15\11\96 (PIPAN M., FINETTI I., FERIGO F., CARCIONE J.M.)

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Se oggi dovessi riscrivere la tesi, alla luce delle conoscienze acquisite, farei un lavoro "assai" diverso ... comunque se c'è qualcuno che desidera leggerla lo stesso ... lo faccia pure. Ogni commento-discussione-proposta è ben accetta!!

nota: Ogni capitolo e' composto da un file PS di testo e un file PS contenete le figure. Sono file ps zippati, ed ognuno ha una password di accesso. Richiedila direttamente al mail

Creato 09/23/98