Ground-Penetrating Radar Imaging Techniques Applied in 3d Environment: Example in Inactive Dunes

Abstract

ABSTRACT. The increased use of Ground-Penetrating Radar (GPR) in several areas of knowledge has introduced an impressive number of new methodological procedures, adapted from other areas, such as seismic reflection, or developed specifically for the GPR. A summary of the advances in acquisition, processing and interpretation of GPR data is presented in this paper. Some of the techniques were applied to a 3D GPR survey in a study area, whose substrate is composed by sedimentary sequences of paleodunes or inactive dunes, located in the outer courtyard of the Department of Geology (DEGEO) of the Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), Brazil. A GPR cube was generated from a regular grid of GPR in-lines and cross-lines, spaced 0.5 m. A filtering routine was applied. For each processing step, the changes in the signal content in the time and frequency domains were analyzed. Common midpoint (CMP) sections and hyperbolas of buried pipes constrained the construction of a subsurface velocity model, allowing the migration and time/depth conversion of the radargrams. Analysis of instantaneous, amplitude, and geometrical attributes and concepts of seismic stratigraphy were applied in the migrated GPR cube to define five stratigraphic sequences and their paleo-reliefs.Based on the radar facies internal geometry, some considerations were established about the depositional environment of the surveyed area.Keywords: GPR, 3D imaging, processing, attribute analysis. RESUMO.A expansão do uso do GPR nas mais diversasáreas do conhecimento tem contribuído para o desenvolvimento de novos procedimentos metodológicos, decorrentes da adaptação de outros métodos geofísicos, principalmente a sísmica de reflexão, ou desenvolvidos especialmente para o GPR. Uma síntese dos avanços nas etapas de aquisição, processamento e interpretaçãoé descrita no presente artigo. Algumas das técnicas analisadas foram aplicadas em dados GPR obtidos em um levantamento realizado segundo uma malha retangular, em umaárea de estudo situada no interior do campus da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN).O substrato imageadoé constituído por camadas de sedimentos arenosos siliciclásticos, de origem eólica costeira, depositados sobre rochas do Grupo Barreiras.Um volume GPR foi gerado a partir de uma malha regular de linhas longitudinais e transversais, espaçadas de 0,5 m. Uma rotina de filtragem dos dados GPRé proposta, sendo as alterações no conteúdo do sinal eletromagnético (EM) analisadas nos domínios do tempo e frequência para cada etapa do processamento. Seções de ponto médio comum (CMP) e hipérboles de tubulações soterradas permitiram a confecção de um modelo de velocidades da subsuperfície e a migração e conversão tempo/profundidade dos radargramas. Análise de atributos instantâneos, de amplitude e geométricos, além de técnicas de interpretação sismoestratigráficas foram aplicadas no volume GPR migrado para definir cinco sequências estratigráficas e seus paleorelevos. Com base nas geometrias internas das radarfácies, foram tecidas algum...

GPR 3d Profile of the Adequateness of Underground Dams in a Sub-Watershed of the Brazilian Semiarid

“…As such, only large sections that may host the desired layer can be detected. According to Castro et al (2014), one of the technical limitations of GPR is the local physical characteristics, such as electromagnetic properties, because sandy soil layers containing high levels of clay, moisture and/or salinity compromise the prospection scope due to the fact that the electromagnetic wave energy is highly attenuated, which impedes diffusion to lower layers.…”

“…According to Castro et al (2014), the application of techniques for the acquisition, processing, and interpretation of GPR data acquired in two orthogonal directions illustrates the advantages of 3D surveys in the detection and imaging of buried targets and depositional features. Although there are currently no reports of the accuracy of Georadar technique for the adequate construction of dams, this technique is widely used for imaging alluvial areas (BOWLING et al, 2005;GAUW et al, 2006), which reinforces the possibility of using GPR in the sustainable water storage technology of arid and semiarid zones.…”

Perfis de alta resolução da Formação Galho do Miguel com utilização do Georadar no distrito de Guinda-MG

“…Um grande número de trabalhos utilizando o método geofísico de Georadar relacionado a sistemas eólicos já foi publicado: Silva et al, 2010, Rocha et al, 2013, Castro et al, 2015, Aranha et al, 2013 Entretanto, em metassedimentos eólicos esse método ainda não havia sido aplicado para identificar estruturas e correlacionar tipos litológicos.…”