Soldovieri, Maria Grazia (2006) Prospezioni geoelettriche: ottimizzazione in acquisizione e ricostruzione 3D per problematiche ambientali e archeologiche. [Tesi di dottorato] (Unpublished)

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Item Type: Tesi di dottorato
Uncontrolled Keywords: Prospezione Geolettrica, Modellistica tridimensionale, Ottimizzazione per l'acquisizione dei dati di resistività
Date Deposited: 31 Jul 2008
Last Modified: 30 Apr 2014 19:24
URI: http://www.fedoa.unina.it/id/eprint/1039

Abstract

Il crescente interesse verso le problematiche ambientali e/o archeologiche e, soprattutto, lo specifico contributo che il geofisico può fornire nel redimere un progetto di riqualificazione ambientale o nella determinazione delle strutture presenti nel sottosuolo per ottimizzare uno scavo archeologico, ha fornito degli importanti input per questa tesi di dottorato. Infatti, fine ultimo di questa tesi di dottorato è stato quello di definire, mediante l’utilizzo della metodologia geoelettrica ed in particolare del metodo della resistività, la possibilità di ottimizzare la risoluzione in varie problematiche geologiche e/o archeologiche sia in termini di acquisizione che di elaborazione e ricostruzione del sottosuolo investigato. Pertanto, sono state modellizzate diverse situazioni geologiche ed archeologiche al fine di individuare lo schema di acquisizione dei dati che consentisse una buona ricostruzione delle strutture da definire riducendo il numero di misure da eseguire. Le prospezioni geoelettriche, rispetto ad altre tipologie di prospezione geofisiche, prevedono dei tempi di acquisizione dei dati sicuramente molto più lunghi rispetto a quelli necessari per investigare una zona attraverso, ad esempio, il metodo magnetico o il metodo elettromagnetico. Il vantaggio della metodologia geoelettrica, risiede nel fatto che l’applicabilità risulta essere molto ampia: è possibile realizzare prospezioni geoelettriche in qualsiasi tipo di zona. Ancora, è importante sottolineare che, il dettaglio con cui le informazioni sul sottosuolo possono essere determinate confrontando diverse metodologie di prospezione geofisica, è di notevole importanza nel momento in cui bisogna delineare delle problematiche piuttosto complesse. Pertanto è necessario individuare delle metodologie che consentano di ottimizzare anche i tempi di acquisizione e di elaborazione dei dati di resistività apparente, in modo da rendere questa metodologia maggiormente competitiva. In quest’ottica sono state delineate in questa tesi di dottorato, alcune importanti osservazioni, riportate di seguito. Dopo una attenta analisi sulle diverse modalità di acquisizione dei dati di resistività, sono state confrontate diverse tipologie di acquisizione 3D. Sono state realizzate delle ricostruzioni del sottosuolo considerando acquisizioni 3D (i dati sono acquisiti contemporaneamente lungo la direzione X, Y e XY di una maglia), acquisizioni 3DX o 3DY (acquisizioni eseguite solo lungo una direzione e i dati poi sono stati elaborati con algoritmi di inversione 3D) e pseudo 3D (acquisizioni eseguite lungo profili, inversione dei dati mediante l’utilizzo di algoritmi 2D e visualizzazione pseudo 3D dei dati). Le ricostruzioni 3D e 3DX o 3DY, sono state confrontate anche riducendo il numero di profili acquisiti realizzando delle maglie in cui non si è fatto variare il passo di acquisizione su ogni profilo ma si è variata la copertura areale di acquisizione aumentando la distanza tra i profili secondo multipli interi del passo di campionatura. Queste ricostruzione sono state fatte analizzando 3 modelli sintetici. Da questa analisi è possibile evidenziare le seguenti osservazioni: • Quando il passo di campionatura tra i dati è confrontabile con la distanza tra i vari profili da realizzare, è possibile ottenere una ricostruzione 3D del sottosuolo che non dipende dalla direzione di acquisizione dei dati: la ricostruzione 3D è correlabile sia con quella 3DX che 3DY. Non è necessario acquisire i dati lungo entrambe le direzioni della maglia. Questa osservazione è possibile verificarla anche quando i profili da realizzare presentano una certa inclinazione rispetto alle strutture da individuare (modello 3, pag. 79). • Quando la distanza tra i profili aumenta ed in particolare è pari al doppio del passo di campionatura utilizzato lungo ogni profilo, è possibile individuare una direzione per la quale è ancora possibile affermare che la ricostruzione non dipenda dal numero dei dati acquisiti: esiste una direzione, ortogonale alla direzione di massimo allungamento della struttura da individuare, la cui ricostruzione è correlabile con quella ottenuta utilizzando dati acquisiti su entrambe le direzioni di una maglia. Questa direzione è possibile individuarla se e quando esistono informazioni a priori di carattere geo/archeologico sulla zona oggetto di indagine. E’ stato possibile osservare quanto esposto, per tutti e tre i modelli sintetici ricostruiti. • Quando la distanza tra il profili è pari al triplo del passo di campionamento, è necessario acquisire lungo entrambe le direzioni per avere una buona ricostruzione del sottosuolo. Infatti, quando la copertura areale dei dati diminuisce, è importante ai fini di una corretta ricostruzione delle strutture, anche il numero di volte e le modalità con le quali le anomalie dovute alla presenza delle diverse strutture presenti, sono state campionate. Dalle ricostruzioni eseguite sul secondo modello sintetico realizzato, si evince chiaramente che, a parità di profili da realizzare, risulta essere più opportuno eseguire dei profili scegliendo una campionatura fitta lungo una sola direzione piuttosto che realizzare profili in entrambe le direzioni (figg. 3.20, 3.21, 3.22, 3.23 per acquisizioni con dispositivo Dipolo-Dipolo, figg. 3.27, 3.28, 3.29 per acquisizioni con dispositivo Polo-Polo e figg. 3.33, 3.34, 3.35 per acquisizioni Wenner-Schlumberger). Per quanto riguarda i diversi dispositivi che sono stati utilizzati per elaborare i vari confronti (Polo-Polo, Dipolo-Dipolo e Wenner-Schlumberger), è possibile osservare che: . Il confronto tra le tre diverse modalità di acquisizione del dispositivo Polo-Polo (in linea, complete data set data e cross-diagonal data) consente di evidenziare che nelle ricostruzioni 3D non esiste una proporzionalità diretta tra numero di acquisizione dei dati e ricostruzioni ottenute. . Le ricostruzioni ottenute elaborando i dati acquisiti con dispositivo Polo-Polo in linea sono correlabili con le ricostruzioni ottenute con dati acquisiti con dispositivo Dipolo-Dipolo; pertanto, considerando le difficoltà logistiche relative al posizionamento dei due poli remoti, è preferibile utilizzare per l’acquisizione dei dati in campagna, il dispositivo Dipolo-Dipolo. . Quando sono presenti nel sottosuolo diverse strutture a varie profondità e sovrapposte tra loro e di diverse dimensioni, e non è possibile realizzare un campionamento fitto dei dati, è preferibile utilizzare in luogo del dispositivo Dipolo-Dipolo il Wenner-Schlumberger in quanto questo dispositivo risulta essere meno sensibile alla variazione della copertura areale di misure (secondo modello sintetico). I risultati raggiunti attraverso l’analisi dei modelli sintetici sono stati verificati anche con dati reali. Infatti, grazie alla collaborazione con il Laboratorio mobile di archeogeofisica, del Centro Regionale di Competenza per lo Sviluppo ed il Trasferimento dell'Innovazione Applicata ai Beni Culturali e Ambientali (Innova), è stato possibile realizzare diverse campagne di acquisizione. Sono state affrontate sia problematiche di tipo archeologico che ambientale. I risultati hanno consentito di ottenere delle chiare ricostruzioni tridimensionali del sottosuolo attraverso una acquisizione di dati, con dispositivo Dipolo-Dipolo Assiale, lungo una sola direzione e con distanza tra i vari profili confrontabile con il passo di campionatura scelto. In tutte le ricostruzioni elaborate con dati reali, il confronto eseguito tra le ricostruzioni 3D e quelle pseudo 3D, consente di osservare che, le ricostruzioni pseudo 3D non consentono una buona ricostruzione del sottosuolo nel caso in cui le strutture da analizzare risultino essere piuttosto complesse. Infatti, nel caso in cui bisogni individuare delle strutture che sono allungate rispetto ad una direzione, è possibile ottenere una buona ricostruzione anche attraverso ricostruzioni pseudo 3D. Quando invece, bisogna definire delle strutture di tipo diverso in cui la forma è ben definita nelle tre direzioni dello spazio, è necessario elaborare delle ricostruzioni 3D. Le ricostruzioni 3DX nelle zone di discarica, hanno consentito di delimitare dettagliatamente il limite tra il corpo di rifiuti e l’effetto dovuto alla presenza del telo. Il confronto con i dati di caricabilità, ha consentito di confermare che il percolato risulta essere raccolto all’interno del corpo di discarica.

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