IL GEORADAR (GPR-GROUND PENETRATING RADAR

IL GEORADAR (GPR-GROUND IL GEORADAR (GPR-GROUND PENETRATING RADAR)PENETRATING RADAR)

Metodo elettromagnetico d’indagine sub-superficiale per indagini non distruttive ad alta

risoluzione del terreno.

SCOPO: identificare strutture e oggetti sotterranei sfruttando la propagazione

delle onde.


Antenna trasmittente che invia nel sottosuolo il segnale elettromagnetico

Diffusione dell’onda nel sottosuolo

se colpisce un oggetto o una superficie con caratteristiche elettriche e magnetiche diverse da quelle del mezzo in cui si sta diffondendo, parte dell’energia viene riflessa e torna verso la superficie, mentre il resto continua a propagarsi verso il basso


L’onda che torna in superficie è intercettata da un’antenna ricevente e registrata per le elaborazioni successive; essa è

costituita dalla sovrapposizione degli echi dei diversi bersagli che si trovano nel diagramma di radiazione dell’antenna trasmittente.


LIMITI APPLICATIVI:

Presenza di materiali umidi

Disturbi elettromagnetici

Irregolarità del suolo

Ambienti coperti

VANTAGGI:

grazie alla continuità delle sezioni, si ottiene un dettaglio unico

rapidità esecutiva

possibilità di esaminare qualsiasi superficie

informazione volumetrica e tridimensionale del sottosuolo e perfetta ubicazione dei reperti


GPR

Sistema di acquisizione (S.A.) Trasduttore (antenna)

MONOCANALE o MULTICANALE

SIR-2 SIR-10

La scelta dell’antenna, con frequenze comprese tra i 50 e i 2500 Mhz, dipende dalle caratteristiche del suolo, dalla natura/dimensioni degli oggetti ricercati e dalla profondità e dalla risoluzione che si vuole ottenere.


Frequenza (Mhz)

Durata impulso (ns)

Risoluzione (cm)

Penetrazione (m)

Peso (kg)

100 10 10 2-18 35

300 3 3 1-8 31

500 2 2 0.5-4 4

1000 0.75 1 0.1-1 1.8

Esempi e caratteristiche di antenne usate a scopi archeologici


ANALISI SITO

INFORMAZIONI GEOLOGICHE TERRENO

IMPOSTAZIONE MAGLIA DI MISURA, ORIENTAMENTO PROFILO E SCELTA ANTENNA

RILEVAMENTI TOPOGRAFICI

Prima del rilievo con il GPR….


L’antenna, trascinata sul suolo da un operatore, invia una quantità di energia elettromagnetica tramite impulsi emessi ad una certa frequenza. Un apparato ricevente ottiene gli echi prodotti dalle variazioni geologiche e produce

un’immagine sul monitor e registra questi radargrammi.

AQUISIZIONE, ELABORAZIONE E INTERPRETAZIONE DATI

L’elaborazione dei dati si basa su una stazione formata da un Pc, con installati software che consentono di elaborare i dati provenienti dalle antenne.

filtraggi per la rimozione dei disturbi e del rumore, l’elaborazione topografica

L’interpretazione si basa sull’esperienza dell’operatore, che deve riconoscere anomalie di ampiezza, fase e frequenza del segnale alle varie profondità.

deviazioni di una situazione normale; la correlazione fra vari profili di queste deviazioni consente l’individuazione di strutture d’interesse

archeologico attraverso la percezione di forme geometriche

Per rendere più comprensibile il risultato delle indagini, è possibile applicare delle procedure che consentano di dare maggiore amplificazione alle anomalie di scarsa

potenza.

Una rappresentazione con falsi colori delle sezioni che permette di accentuare i minimi contrasti presentati nella

scala di grigio

COSTI

• Il Georadar è uno dei metodi geofisica più costosi; lo strumento in sé costa dai 15000 ai 50000 euro;

• È necessario avere a disposizione minimo due persone;

• Il noleggio di un o strumento con operatore si aggira attorno ai 850 -900 Euro giornalieri, mentre altre società propongono l’esecuzione di un’indagine con prezzo al metro che si aggira dai 6,20 ai 10,00 €/m con un ulteriore spesa di trasporto degli strumenti di 260 euro ed un costo di spostamento degli strumenti per ciascun profilo di 100 Euro.

GEORADAR IN ITALIA

Guardando all’evoluzione della tecnologia GPR in Italia il progetto Archeoradar rappresenta il primo passo verso lo

sviluppo di un sistema radar da utilizzare esclusivamente in ambito archeologico.

collaborazione tra la Soprintendenza per i Beni Archeologici del Molise, la

società I.D.S., il Dipartimento di Ingegneria Civile dell’Università di Pisa ed il Ministero dell’Istruzione

Archeoradar è un dispositivo in grado di monitorare il terreno fino ad una profondità di oltre 5 metri, rivelando la forma e la posizione

degli elementi interrati.

GEORADAR IN ITALIA

Caratteristiche:

•non reca danni meccanici, chimici o fisici all’area sottoposta ad indagine

•è possibile variare capacità di penetrazione e risoluzione (basse frequenze = max. penetrazione; alte frequenze = max. risoluzione)

•informazione volumetrica del sottosuolo

•posizionamento molto preciso

Vantaggi ed applicazioni:

•programmazione della priorità dello scavo

•possibilità di programmare le opere pubbliche per non interferire con i resti archeologici

•redazione di mappature complessive e di dettaglio

•studio ed analisi di pavimentazioni, pareti, murature e strutture di vario genere

•indagini su statue ed affreschi

GEORADAR A SEPINO-ALTILIA

Sepino-Altilia è un’antica città romana del V-VI secolo a.C. dove si sviluppò il

primo centro abitato del popolo dei Sanniti Pentri.

All’interno di questo sito archeologico sono state condotte indagini archeoradar nelle aree del:

Teatro

Foro

Macellum

Terme

l’edificio più importante della città, risalente al II-IV sec.

d.C, situato all’interno della città e più precisamente nella zona nord, a

ridosso delle mura di cinta

era il centro di tutte le attività della città

era l’antico mercato, chiamato macellum perché

era il luogo adibito al macello delle carni

GEORADAR A TIVOLI

STRUMENTO: GEORADAR RIS

AREA INDAGATA: STADIO

FIG: configurazione del RIS/S Unità di acquisizione sul campo

GEORADAR A TIVOLI

FIG: mappa termografica dello stadio, che rispecchia le mappe ottenute col georadar.

Presenza di una struttura obliqua rispetto al modulo di copertura della scansione, a una profondità di 0,80-1,00 metri.

Questa struttura era ampia circa 0,80 metri e lunga 15

GEORADAR A TIVOLI

Lo scavo successivo ha rivelato la presenza di un canale scavato nel terreno, ricoperto con una lastra di travertino; due le ipotesi della sua funzione: un canale di scolo per l’acqua piovana o un canale per

convogliare le acque termali della villa.

GEORADAR ALL’ESTERO

• GIAPPONE (Komochi-Mura)

• SPAGNA (Valenza)

• USA (Arizona e Florida)

• GRECIA (Gortina)

GEORADAR IN GIAPPONE

SITO: villaggio di Komochi-Mura, parte centrale del Giappone.

TERRENO: spesso strato di pomice derivante dall’eruzione del vicino vulcano Futatsudake del VI secolo.

DURATA INDAGINE GPR: 10 anni.

SCOPO: ritrovare l’antico villaggio.

STRUMENTO UTILIZZATO: Georadar-2

Velocità di propagazione delle onde elevata, grazie alla costante dielettrica molto bassa

GEORADAR IN GIAPPONE

RISULTATI: l’utilizzo del GPR ha permesso l’individuazione di:

due diversi tipi di abitazioni

tombe (Kofun)

Pit-dwelling

Surface-dwelling

quadrate

circolari

GEORADAR IN SPAGNA

SITO: Cattedrale di Valenza.

TERRENO: la Cattedrale sorge su un’area di depositi di origine alluvionale (ghiaia, sabbia, argilla).

STRUMENTO USATO: Georadar con frequenza di 500 Mhz (compromesso tra la potenza necessaria e la risoluzione richiesta per individuare oggetti di piccole dimensioni)

SCOPO: avere informazioni riguardo ad alcuni documenti e vecchie mappe e per monitorare e analizzare l’estensione e la potenziale pericolosità di una chiazza di umidità sul pavimento.

Planimetria della cattedrale e localizzazione dei profili GPR: (1) navata centrale, (2) navate laterali, (3) ambulacro, (4) transetto, (5) altare. Le frecce indicano le direzioni lungo le quali si sono acquisiti i profili GPR (denominati con P1, P2, ecc ).

GEORADAR IN SPAGNA

STRUTTURE INDIVIDUATE:

Cripte

Muro della costruzione romanica

Tombe

Ossari

Bacino sotterraneo che origina la grande chiazza di umidità sul pavimento

Riflessione prodotta da tre tombe sotto il pavimento della cattedrale.

(a) Profilo P1 ottenuto lungo la navata centrale. (b) Profilo P5 ottenuto nelle

vicinanze dell’altare, (ogni tacca indicata in superficie corrisponde ad un metro).

(1)muro romanico, (2) cripta di “Capuchinos”, (3) cripta, (4) tomba.

Profilo acquisito lungo una cappella laterale della cattedrale,

dove si individua la possibile presenza di un ossario (profilo P8).

GEORADAR IN ARIZONAIl villaggio di Elden Pueblo, che sorgeva in questa zona intorno

al 1200 fu uno dei maggiori centri abitati della zona. Le abitazioni avevano struttura molto semplice: veniva scavata una buca nel terreno, intorno ad essa venivano erette delle

mura di pietra a poi il tutto veniva ricoperto con legna o pelli di animali. Un'altra particolarità del villaggio erano le tombe.

Durante le sepolture venivano posizionate delle pietre vicino alla testa ed ai piedi delle salme. Le dimensioni di queste pietre

sono tali da generare delle forti riflessioni facilmente individuabili nei profili acquisiti e questo permette di

individuare e definire precisamente la zona dove dovrà essere effettuato lo scavo.

Mappa dei reperti già noti individuati con il GPR.

Le anomalie indicate con le lettere A, B, C, D, E localizzano le strutture tratteggiate nella mappa di figura precedente.

GEORADAR IN FLORIDAI dati acquisiti nella località di Sebastian sono stati utilizzati per verificare la presenza di

relitti lungo la costa per testare l'efficienza del GPR lungo i terreni costieri; la profondità di penetrazione delle onde è limitata in questa zona dalla presenza di acque.

Le spiagge e le dune della zona sono costituite prevalentemente da granelli di quarzo e frammenti di conchiglie.

I dati sono stati acquisiti lungo cinque spiagge e lungo alcune dune sabbiose vicino alla costa.

La scelta della localizzazione dei profili è stata effettuata sulla base di studi sulle correnti oceaniche ed in base alla presenza di oggetti precedentemente scoperti.

Interpretazione del profilo

ottenuto col georadar

GEORADAR A GORTINACAMPAGNA DI SCAVO 2004

(TEATRO DI PYTHION)

UNIVERSITA’ DI PADOVA

GEORADAR SIR 3000

SCOPO: VERIFICARE LA PRESENZA O ASSENZA DI ANOMALIE SIGNIFICATIVE IN ALCUNI SETTORI

DEL TEATRO NON ANCORA INDAGATI

• zona retrostante la cavea (AREA 1)

• zona extrateatro a nord del muro est-ovest di chiusura dell’edificio (AREA 2)

GEORADAR A GORTINA

PROBLEMA PER L’UTILIZZO DEL GEORADAR:

• la forte irregolarità del piano campagna, alterato dalla presenza di elementi lapidei di grandi dimensioni e sporadici

laterizi, condiziona il recupero delle informazioni, non consentendo una aderenza continua del dipolo al suolo.

• la consistenza estremamente farraginosa del terreno, in larga parte risultato dell’accumulo di riporti esterni e dello sfaldamento della malta dei crolli delle strutture del teatro,

ha limitato fortemente il recupero delle informazioni

SCARSE ANOMALIE RINVENUTE

Anomalie diffuse a 1 metro circa di profondità, interpretate come blocchi di crollo derivanti dalle sostruzioni del sovrastante ordine di scalinate

CONCLUSIONE

Con questi pochi ma significativi esempi abbiamo dimostrato come il GPR possa essere utilizzato in

ricerche archeologiche con buoni risultati in situazioni ed ambienti molto diversi tra loro.

Però è importante che oltre, a questa tecnica, si utilizzino altre metodologie di indagine geofisica contemporaneamente, in modo da avere maggior

quantità e accuratezza dei dati .

IL GEORADAR (GPR-GROUND PENETRATING RADAR

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