Mejoras en la determinación de la orientación de estructuras unidimensionales enterradas a partir de la aplicación de metodología SEA y el uso de formulación IPDM

BULLO, DARÍO; VILLELA, ALMENDRA; BONOMO, NÉSTOR; OSELLA, ANA

San Juan

Congreso; 27ª Reunión Científica de la Asociación Argentina de Geofísicos y Geodestas; 2014

Asociación Argentina de Geofísicos y Geodestas

Distintas metodologías de adquisición y procesado de datos de Georadar (o Ground Penetrating Radar, GPR) con cobertura múltiple permiten mejoras en la calidad de las señales primarias en relación a las señales secundarias y el ruido. En particular, la metodología de Punto Medio Común (o Common Midpoint, CMP) puede mejorar el cociente entre la amplitud primaria y el ruido e incrementa la penetración en el subsuelo (p. ej., Cedrina et al, 2011), respecto de la metodología de Cobertura Simple (o Simple Offset, SO), que es la comúnmente utilizada en GPR.  Asimismo, la metodología de Arreglos Sintéticos de Emisores (o Synthetic Emitter Array, SEA) puede producir importantes mejoras en  la continuidad y relación señal-ruido para las señales de interés, lo que ha hecho posible el análisis y/o la continuidad del procesamiento en numerosos casos desfavorables (Cedrina et al, 2010; 2011). En general, estas metodologías muestrean múltiplemente el subsuelo, permitiendo obtener  mayor información sobre cada porción del mismo, modelar frentes de ondas de manera de concentrar la energía transmitida sobre los puntos de interés, minimizando el efecto de reflectores periféricos, y reducir ruido mediante promediado.  El estudio de las propiedades invariantes de la matriz de dispersión IPDM permite derivar fórmulas que resultan útiles para el abordaje de distintos problemas. Tal es el caso de la determinación de la orientación de estructuras unidimensionales enterradas, como ser tuberías o juntas, a partir de líneas de sondeo únicas (Villela y Romo, 2013). Ello es relevante en numerosas situaciones en las cuales no es posible la adquisición según grillas de líneas que sean efectivamente bidimensionales, debido a obstáculos naturales o artificiales, como ser paredes de zanjas o pasillos estrechos. Estas aplicaciones a menudo tienen lugar en ámbitos urbanos o cerrados, en los cuales existe una gran cantidad de objetos culturales circundantes y fuentes de radiofrecuencia que adicionalmente interfieren con las señales de interés, reduciendo la calidad de los registros y las posibilidades de procesamiento e interpretación. En estos casos, las señales secundarias y el ruido limitan significativamente la precisión en la determinación de la orientación a partir de las fórmulas IPDM. En el presente trabajo evaluamos la aplicación de los métodos SEA y CMP a datos correspondientes a líneas de sondeo únicas y el posterior cálculo IPDM de la orientación de estructuras unidimensionales enterradas, con el objetivo de mejorar los resultados obtenidos mediante la metodología IPDM habitual, aprovechando las mejoras que pueden producir dichos métodos en las señales primarias de interés respecto de las señales secundarias y el ruido. Los datos son generados numéricamente a partir de modelos típicos 3D, tal como el de la Figura 1,  los cuales incluyen la estructura unidimensional en estudio (en este caso, un caño), reflectores secundarios, y el agregado de ruido. Para evaluar los resultados de la aplicación de los métodos SEA, CMP y SO, se definen indicadores que dan cuenta del nivel de señal primaria resultante respecto de las señales secundarias y el ruido, y de la continuidad de la misma.. Para el método SEA, se analizan los valores que toman estos indicadores como función del desfase temporal dt entre los elementos del arreglo y la posición xSEA del arreglo a lo largo de la línea de sondeo, obteniendo una curva dt-xSEA que los optimiza y un rango de confianza para la misma. Los métodos CMP y SO son aplicados según los procedimientos habituales. Se muestran ejemplos de secciones SEA, CMP y SO resultantes, las cuales ponen de manifiesto las mejoras producidas por los dos primeros métodos en relación con el último. En particular, se muestra cómo la metodología SEA no sólo incrementa el nivel de señal primaria, sino también la continuidad a lo largo de toda la línea de sondeo, haciendo visibles, en las zonas más periféricas, partes de la señal originalmente confusas. Se analiza qué partes de la señal primaria resultante de estos métodos proveen de información precisa sobre la orientación de la estructura por medio de la fórmula IPDM, y en base a ello se define un criterio de selección para el cálculo estadístico de la orientación. Este tipo de cálculo reemplaza el procedimiento original definido por Villela y Romo (2013), haciendo más confiable el resultado. Finalmente, se presenta un ejemplo de los histogramas que resultan de las metodologías SEA, CMP y SO y el cálculo IPDM (Figura 2), el cual muestra cómo la aplicación inicial de la metodología SEA conduce a una estimación más precisa de la orientación de la estructura enterrada.