Per finalizzare le indagini geofisiche 3D, ci si è avvalsi dell’utilizzo del georadar GPR (Ground Penetrating Radar), che consente di indagare sia il sottosuolo, sia le strutture e di rivelare in modo non invasivo l’eventuale presenza e posizione di oggetti sepolti, di oggetti metallici e di anomalie nelle strutture in muratura, utilizzando il fenomeno di riflessione delle onde elettromagnetiche.
Il metodo di analisi è basato sul principio della propagazione di impulsi elettromagnetici nei materiali e sulla loro riflessione in corrispondenza di quelle superfici di discontinuità imputabili a variazioni di permettività dei materiali investigati.
L’acquisizione dei dati avviene facendo scorrere una coppia di antenne (una trasmittente ed una ricevente) mantenute a distanza costante sulla superficie da investigare.
Nell’unità centrale dell’apparato sono generati dei segnali ad intervalli regolari che servono a sollecitare i circuiti elettronici dell’antenna trasmittente.
Da questa sono irradiati degli impulsi elettromagnetici che, propagandosi attraverso i materiali, vengono riflessi in corrispondenza delle interfacce tra materiali con caratteristiche dielettriche diverse.
Gli eventi riflessi sono captati dall’elemento ricevente e inviati nell’unità centrale per una successiva elaborazione.
L’apparecchiatura consente di visualizzare su display a colori il radargramma registrato in tempo reale, per un controllo qualità preliminare, e simultaneamente memorizza i dati su notebook associato per la successiva elaborazione con un software dedicato.
Il successivo trattamento digitale dei dati consente di migliorare l’interpretabilità dei dati acquisiti tramite operazioni di filtraggio, normalizzazione, amplificazione, ecc. al fine di rendere più evidente la presenza di eventuali anomalie.
Sull’asse orizzontale dei radargrammi sono visualizzate le progressive metriche della linea registrata mentre su quello verticale si trovano i doppi tempi di percorso (in andata e ritorno) dei tragitti riflessi.
La risoluzione orizzontale dei segnali è inversamente proporzionale alla velocità di spostamento dell’antenna, la risoluzione verticale è direttamente proporzionale alla frequenza centrale degli impulsi emessi.
L’intensità degli eventi riflessi è tanto più forte quanto il contrasto fra le variazioni dielettriche è elevato.
La profondità d’indagine non può essere stabilita a priori del rilievo ma dipende dall’assorbimento dell’energia elettromagnetica da parte dei materiali in cui essa si propaga. La profondità dipende dalla natura dei mezzi attraversati, dallo stato fisico degli elementi che li compongono e da fattori ambientali e/o locali: temperatura, umidità, presenza di cavità, ecc.
Inoltre, l’obiettivo della prospezione e la profondità di penetrazione sono vincolati alla lunghezza d’onda degli impulsi: infatti, se una struttura sepolta ha dimensioni molto piccole, essa viene rilevata soltanto con segnali di brevissima durata la cui elevata attenuazione a livello energetico ne limita però la penetrazione.
In sintesi, antenne con frequenze alte consentono una buona risoluzione fino a modeste profondità; antenne con frequenze basse offrono un dettaglio relativamente inferiore, ma permettono una maggior estensione di misura dalla superficie topografica.
La presenza di acqua o umidità nei materiali in esame, comporta un aumento della costante dielettrica relativa e quindi una diminuzione della velocità degli impulsi elettromagnetici. La conoscenza della costante dielettrica relativa è utile per determinare il tipo di materiale investigato e del suo grado di umidità.
La definizione di tali anomalie viene fornita nella fase d’interpretazione dei dati, in base alla tipologia (es. forma dell’oggetto che ha provocato la riflessione) e alla continuità planimetrica di eventi identici o, comunque, assimilabili.
E’ importante ricordare che le procedure di misura impiegate per la indagine geofisica di villa Peticia si basano su tecniche di esplorazione indiretta che hanno una serie di intrinseche limitazioni in merito alla propagazione dell’onda elettromagnetica. Quest’onda dipende dalla costante dielettrica dei materiali: in materiali argillosi ad elevata costante dielettrica o in presenza di acqua, l’attenuazione del segnale è elevata con il rischio di non rilevare eventuali discontinuità/oggetti presenti.
L’indagine geofisica non può tuttavia mai essere considerata integralmente sostitutiva dell’esplorazione diretta.
Il sistema Georadar utilizzato
Nella presente indagine è stato utilizzato un sistema georadar 3D, equipaggiato con 9 antenne schermate a 400MHz, per profondità di esplorazione entro i 3m.
Il sistema racchiude al suo interno 5 antenne trasmittenti e 4 riceventi della stessa frequenza, e l’insieme delle combinazioni tra trasmissione e ricezione fa sì che ad ogni passata si ottengano contemporaneamente 8 profili paralleli.
Gli 8 profili sono distanziati di un offset fisso di 8cm. Il loro insieme occupa una fascia di 64cm. Il sistema di posizionamento prevede l’utilizzo di un odometro e dove possibile l’interfacciamento con GPS o stazione totale.
Questo sistema molto complesso, è stato sviluppato per identificare in maniera veloce e con altissima risoluzione i reperti archeologici.
Il sistema facilita l’interpretazione del segnale evidenziando le strutture continue, ed evita di commettere errori nelle interpolazioni di profili bidimensionali.
L’acquisizione nelle 3 direzioni dello spazio rende l’acquisizione indipendente dall’orientazione spesso sconosciuta del target.
Il sistema 3D è collegato ad un laptop dal quale è possibile gestire i parametri di acquisizione e vedere in tempo reale l’acquisizione di ogni strisciata.
Il limite tecnologico della metodologia georadar 2D e 3D, è in ogni caso rappresentato dalla profondità della tavola d’acqua, poiché essa assorbe completamente il segnale elettromagnetico.
