Desarrollo de aplicaciones de georadar y cálculo de atributos de los datos para la mejora de resultados - Zabala Medina, Peter (2023)
En este trabajo de tesis, en primer lugar, se llevan a cabo nuevas aplicaciones del método geofísico de georadar (GPR, por Ground Penetrating Radar) en temas de investigación interdisciplinaria. Estos temas son el estudio de ambientes sedimentarios de interacción fluvio-eólica ubicados en el NOA, ambientes sedimentarios de la llanura costera sur del Río de la Plata, y sitios arqueológicos del NOA, en los cuales colaboran físicos, geólogos y arqueólogos. En segundo lugar, a partir de estos datos, se investigan técnicas de procesamiento alternativas a las convencionales, para mejorar la detectabilidad, calidad del mapeo y nivel de detalles de las capas naturales y estructuras culturales del suelo. Específicamente, se evalúa el cálculo de atributos de los datos de GPR para mejorar la interpretación del suelo en situaciones complejas o problemáticas, debidas a patrones de reflexión poco contrastantes, discontinuos, con geometrías intrincadas y/o con variaciones de amplitud y forma significativas en la mediana y larga escalas espaciales. En el primer estudio realizado, el método GPR es utilizado para caracterizar e interpretar un campo sedimentario de interacción fluvio-eólica ubicado en el Valle de Guandacol, provincia de La Rioja. Se evalúan diferentes configuraciones de emisión con el objetivo de optimizar las respuestas electromagnéticas de los reflectores del suelo. Se define un conjunto de líneas de prospección sobre dunas, interdunas, mesoformas eólicas y canales fluviales. Los complejos patrones de reflexión de las distintas unidades sedimentarias son posprocesados utilizando diferentes atributos de los datos, como la inclinación, curvatura, paralelismo y frecuencia RMS. La información que se obtiene del análisis conjunto de los datos y sus atributos es utilizada para definir tipos de paquetes de reflectores, y proponer un modelo conceptual que relaciona los principales paquetes con la evolución temporal del campo de interacción fluvio-eólica del Valle de Guandacol. En el segundo estudio llevado a cabo, se utiliza una metodología conjunta de GPR, tomografía de resistividad eléctrica y ondas sísmicas superficiales para obtener información sobre la distribución, geometría, estructura, extensión y variaciones de facies de las secuencias estratigráficas superiores en la llanura costera sur del Río de la Plata. Los resultados geofísicos son interpretados conjuntamente, y complementados con la información de perforaciones, con los objetivos principales de determinar la extensión de las secuencias sedimentarias del Holoceno, y la distribución espacial y características geométricas de los sistemas de cordones de playa y depósitos de mareas intercordones asociados. El cálculo de atributos de los datos de GPR es utilizado para determinar con precisión dichas características en los sectores con patrones de reflexión con bajo contraste y alta variabilidad lateral, relacionados con los cordones de playa y depósitos intercordones. Se evalúan atributos tales como inclinación, curvatura, varianza y frecuencia media, así como combinaciones de ellos para optimizar los resultados. El tercer estudio de aplicación se relaciona con la investigación con GPR del sitio arqueológico Palo Blanco, provincia de Catamarca, caracterizado por construcciones realizadas con muros de barro. Los objetivos principales de este estudio son obtener información sobre la existencia de estas estructuras, su distribución espacial y otras características espaciales de tamaño menor. En este contexto, se evalúa un conjunto amplio de atributos de los datos de GPR, que incluye atributos instantáneos, de reflexión, texturales, y de intervalo, con la finalidad de mejorar distintos aspectos de las imágenes convencionales de los muros. Se analizan las ventajas y debilidades de cada uno de ellos. Los atributos analizados son clasificados en tres categorías: 1) atributos que producen imágenes con calidad inferior a la estándar, 2) atributos que mejoran características específicas de las imágenes, con desempeño comparable o ligeramente superior al estándar y, 3) atributos que mejoran la mayoría de las características relevantes de las imágenes. Los trabajos que se describen en esta tesis demuestran la utilidad de los métodos geofísicos considerados, particularmente GPR, para estudiar los tipos de ambientes sedimentarios y blancos arqueológicos descriptos. Los resultados obtenidos en los ambientes y subambientes sedimentarios investigados contribuyen a la comprensión de la evolución geológica de las regiones a las cuales pertenecen, la previsión del uso sustentable de recursos y la preservación de esos ambientes, mientras que los resultados que se obtienen respecto de las estructuras arqueológicas de barro proporcionan información relevante para su conocimiento y conservación. Por su lado, los ejemplos de cálculo de atributos que se incluyen en este trabajo muestran su utilidad para facilitar y mejorar la interpretación del suelo en casos con patrones de reflexión complejos y con baja visibilidad, al incrementar la precisión, nivel de detalles y confiabilidad de los resultados. Esto es importante no solo respecto de las aplicaciones consideradas, sino también de otras aplicaciones que incluyen objetos de estudio con patrones de reflexión que muchas veces resultan similares a los descriptos, tal como acuíferos, vertidos de líquidos, depósitos de residuos, rellenos y cavidades.