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Metodologías multi-offset para la mejora de resultados de georadar y desarrollo de nuevas aplicaciones


Multi-offset methodologies for improving georadar results and development of new applications

Bullo, Darío Ezequiel

Director(a):
Bonomo, Néstor
 
Institución otorgante:
Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Fecha:
2019-04-08
Tipo de documento: 
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
 
Formato:
application/pdf
Idioma:
spa
Temas:
GPR - ARREGLOS SINTETICOS DE EMISORES - OFFSET VARIABLE - GPR - SYNTHETIC EMITTERS ARRAY - VARIABLE OFFSET
Descripción:
El objetivo general de esta Tesis ha sido llevar a cabo estudios sobre metodologías multi-offset (MO) de Georadar (GPR) por reflexión para: 1) mejorar la relación señal-ruido y la continuidad de las señales primarias recibidas en suelos y estructuras que presentan bajos niveles de respuesta y 2) evaluar la potencialidad de dichas metodologías en relación con aplicaciones novedosas de GPR. En primer lugar se investigó la utilización de metodologías MO para el estudio de estructuras cilíndricas con curvatura significativa, tales como troncos y pilares. Estas estructuras producen abundantes reflexiones múltiples que, en las secciones de datos de single-offset (SO) no pueden ser distinguidas de las reflexiones primarias de interés y que pueden ocultar a las mismas debido a sus intensidades relativamente altas. Hemos resuelto dicha ambiguedad mediante la adquisición simultánea de perfiles MO, y el modelado y ajuste de curvas teóricas para identificar a esos múltiples. Este ajuste, a su vez permite incrementar la precisión en el cálculo de la velocidad de propagación, lo que lleva a una mejora en el posicionamiento de los reflectores. Mediante la adaptación de procedimientos de migración y visualización comúnmente utilizados en prospección sobre interfases aire-suelo de baja curvatura, no periódicas, fue posible generar imágenes finales de las secciones de la estructura. Como aplicación de esta metodología, se investigó la estructura interna del pedestal cilíndrico de un monumento. El objetivo del estudio fue detectar y posicionar posibles elementos de refuerzo estructural a lo largo del pedestal, en forma confiable y precisa, para diseñar un plan seguro de seccionamiento, desarmado y reubicación por parte de los especialistas. Debido a la ubicación geográfica céntrica y aérea del monumento, el ruido ambiente predominaba frente a las señales de GPR. Este ruido pudo ser eliminado exitosamente de las secciones de datos mediante un ajuste iterativo de ondas sinusoidales sobre las trazas, y la posterior resta de las mismas. La aplicación de la metodología conjunta SO-MO permitió identificar numerosas reflexiones primarias en refuerzos de la estructura, inhomogeneidades del material, múltiples, y reflexiones externas a la estructura, con alta confiabilidad y en detalle. Las imágenes finales de las secciones del pedestal mostraron la distribución de los reflectores en su interior, con claridad y precisión, resolviendo la continuidad/discontinuidad de los elementos de refuerzo estructural a lo largo del pedestal. En segundo lugar, se estudió la aplicación conjunto de la metodología MO de Arreglos Sintéticos de Emisores unidimensionales (SEA-1D) y propiedades de rotación de la matriz de scattering (PRMS) para mejorar el cálculo de la orientación de estructuras lineales, tales como cañerías y juntas de estructuras edilicias, a partir de datos adquiridos sobre una sola línea de sondeo. Esto es importante en casos en los cuales no es posible prospectar el terreno usando grillas de líneas de sondeo con distribución 2D, debido a obstáculos en superficie, tales como objetos y desniveles pronunciados en el terreno, y se requiere una mayor precisión en el resultado que la que surge del método precedente SO-PRMS. En este sentido, la utilización del método SEA tiene como objetivo disminuir fluctuaciones en la señal primaria debidas a la interferencia de señales secundarias y ruido, y con esto aumentar la precisión en el resultado. Como paso inicial, se analizaron las características de los frentes de ondas SEA-1D necesarias para una mejora efectiva de las reflexiones SO, particularmente, en cuanto a su continuidad y nivel de señal respecto del ruido y el clutter, como función de los parámetros principales de los arreglos, esto es, el número de emisores, distancia y retardo entre los mismos. Se definió un procedimiento de optimización de los resultados SEA a través de indicadores de dichas mejoras, el cual permitió independizar los resultados de los criterios del intérprete mejorando así la metodología SEA anterior. Respecto de la metodología SO-PRMS previa, la implementación SEA1D-PRMS redujo sensiblemente las fluctuaciones en las distribuciones de azimut resultantes. También se evaluó una implementación de los métodos Common Midpoint y PRMS (CMP-PRMS). La comparación de resultados numéricos y experimentales ha demostrado que la metodología SEA-PRMS conduce a valores de azimut que son más precisos y exactos que los de los otros métodos. Por último, se ha extendido el método SEA-1D a arreglos 2D. La idea fue combinar las características beneficiosas, en cuanto a la mejora de las señales primarias, de los arreglos 1D dispuestos a lo largo de la línea de prospección (1Dx) y transversales a ella (1Dy). Se analizaron estructuras de arreglo y relaciones entre las componentes que permitieran una implementación en campo una optimización de los resultados simple y eficiente, a partir de la extensión del procedimiento anteriormente desarrollado para arreglos 1D. Se estudiaron los efectos de variar los parámetros más relevantes del arreglo. Se compararon los resultados SEA-2D, con los correspondientes a SEA-1Dx, SEA-1Dy, CMP y SO. En particular, se analizaron los modelos fundamentales de reflector extenso y difractor pequeño, a partir de los cuales se construyen otros más complejos, se realizaron experiencias simuladas numéricamente y de laboratorio. Se comprobó que los arreglos SEA-2D mejoran significativamente los resultados de las otras metodologías, tanto en relación con la continuidad de las señales como respecto del nivel de señal-ruido.
Identificador:
http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6681_Bullo
Derechos:
info:eu-repo/semantics/openAccess
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/ar/
Licencia de uso:
Licencia Creative Commons

Descargar texto: tesis_n6681_Bullo.oai

Cita bibliográfica:

Bullo, Darío Ezequiel  (2019-04-08).     Metodologías multi-offset para la mejora de resultados de georadar y desarrollo de nuevas aplicaciones.  (info:eu-repo/semantics/doctoralThesis).    Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.    [consultado:  ] Disponible en el Repositorio Digital Institucional de la Universidad de Buenos Aires:  <http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6681_Bullo>