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 methodologicalprocedures, adapted from other areas, such as seismic reflection, or developed specifically for the GPR. A summary of the advances in acquisition, processing andinterpretation 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 bysedimentary sequences of paleodunes or inactive dunes, located in the outer courtyard of the Department of Geology (DEGEO) of the Universidade Federal do Rio Grandedo 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 eachprocessing step, the changes in the signal content in the time and frequency domains were analyzed. Common midpoint (CMP) sections and hyperbolas of buried pipesconstrained 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 diversas áreas 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 interpretação é descrita no presente artigo. Algumas das técnicas analisadas foram aplicadas em dados GPR obtidos em umlevantamento realizado segundo uma malha retangular, em uma área de estudo situada no interior do campus da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN).O substrato imageado é 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 GPR é 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 tecidasalgumas considerações sobre a geometria e arquitetura dos depósitos investigados.

Palavras-chave: GPR, imageamento 3D, processamento, análise de atributos.