Prospezioni geoelettriche: ottimizzazione in acquisizione e ricostruzione 3D per problematiche ambientali e archeologiche

Il crescente interesse verso le problematiche ambientali e/o archeologiche e, soprattutto, lo specifico contributo che il geofisico puàƒ² 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 àƒ¨ stato quello di definire, mediante lࢠutilizzo della metodologia geoelettrica ed in particolare del metodo della resistivitàƒÂ , la possibilitàƒÂ  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 piàƒ¹ 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 lࢠapplicabilitàƒÂ  risulta essere molto ampia: àƒ¨ possibile realizzare prospezioni geoelettriche in qualsiasi tipo di zona. Ancora, àƒ¨ importante sottolineare che, il dettaglio con cui le informazioni sul sottosuolo possono essere determinate confrontando diverse metodologie di prospezione geofisica, àƒ¨ di notevole importanza nel momento in cui bisogna delineare delle problematiche piuttosto complesse. Pertanto àƒ¨ necessario individuare delle metodologie che consentano di ottimizzare anche i tempi di acquisizione e di elaborazione dei dati di resistivitàƒÂ  apparente, in modo da rendere questa metodologia maggiormente competitiva. In questࢠottica sono state delineate in questa tesi di dottorato, alcune importanti osservazioni, riportate di seguito. Dopo una attenta analisi sulle diverse modalitàƒÂ  di acquisizione dei dati di resistivitàƒÂ , 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 lࢠutilizzo 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 àƒ¨ fatto variare il passo di acquisizione su ogni profilo ma si àƒ¨ 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 àƒ¨ possibile evidenziare le seguenti osservazioni: ࢠ¢ Quando il passo di campionatura tra i dati àƒ¨ confrontabile con la distanza tra i vari profili da realizzare, àƒ¨ possibile ottenere una ricostruzione 3D del sottosuolo che non dipende dalla direzione di acquisizione dei dati: la ricostruzione 3D àƒ¨ correlabile sia con quella 3DX che 3DY. Non àƒ¨ necessario acquisire i dati lungo entrambe le direzioni della maglia. Questa osservazione àƒ¨ possibile verificarla anche quando i profili da realizzare presentano una certa inclinazione rispetto alle strutture da individuare (modello 3, pag. 79). ࢠ¢ Quando la distanza tra i profili aumenta ed in particolare àƒ¨ pari al doppio del passo di campionatura utilizzato lungo ogni profilo, àƒ¨ possibile individuare una direzione per la quale àƒ¨ 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 àƒ¨ correlabile con quella ottenuta utilizzando dati acquisiti su entrambe le direzioni di una maglia. Questa direzione àƒ¨ possibile individuarla se e quando esistono informazioni a priori di carattere geo/archeologico sulla zona oggetto di indagine. Eࢠstato possibile osservare quanto esposto, per tutti e tre i modelli sintetici ricostruiti. ࢠ¢ Quando la distanza tra il profili àƒ¨ pari al triplo del passo di campionamento, àƒ¨ necessario acquisire lungo entrambe le direzioni per avere una buona ricostruzione del sottosuolo. Infatti, quando la copertura areale dei dati diminuisce, àƒ¨ importante ai fini di una corretta ricostruzione delle strutture, anche il numero di volte e le modalitàƒÂ  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 paritàƒÂ  di profili da realizzare, risulta essere piàƒ¹ 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), àƒ¨ possibile osservare che: . Il confronto tra le tre diverse modalitàƒÂ  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 proporzionalitàƒÂ  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 difficoltàƒÂ  logistiche relative al posizionamento dei due poli remoti, àƒ¨ preferibile utilizzare per lࢠacquisizione dei dati in campagna, il dispositivo Dipolo-Dipolo. . Quando sono presenti nel sottosuolo diverse strutture a varie profonditàƒÂ  e sovrapposte tra loro e di diverse dimensioni, e non àƒ¨ possibile realizzare un campionamento fitto dei dati, àƒ¨ 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 lࢠanalisi 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), àƒ¨ 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, àƒ¨ possibile ottenere una buona ricostruzione anche attraverso ricostruzioni pseudo 3D.