Nuevos métodos de análisis cuantitativo de datos de georradar mediante el estudio de la influencia de las propiedades electromagnéticas del medio

• Autores: David Paredes Palacios
• Directores de la Tesis: Jesús María Díaz Curiel (dir. tes.), Barbara Biosca Valiente (codir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Politécnica de Madrid ( España ) en 2024
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: José Antonio Grande Gil (presid.), Lucia Arevalo Lomas (secret.), Natalia Caparrini Marín (voc.), Pedro Carrasco García (voc.), Rafael Medina Ferro (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Investigación, Modelización y Análisis del Riesgo en Medio Ambiente por la Universidad Politécnica de Madrid
• Calificación: Sobresaliente Cum Laude
• Materias:
  • Ciencias de la tierra y del espacio
    • Geofísica
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Archivo Digital UPM
• Resumen

  • La prospección geofísica mediante georradar permite la identificación de ciertos elementos o estructuras presentes en el subsuelo, con gran rapidez y un alto grado de resolución. Es por ello, que el objetivo general planteado en esta tesis consiste en el análisis de las propiedades electromagnéticas del medio a partir de datos de georradar, mediante el planteamiento de tres objetivos específicos orientados al análisis cuantitativo y numérico de las señales. El primer objetivo propuesto consiste en el desarrollo de herramientas que permitan el estudio de pavimentos asfálticos mediante el análisis de la señal de georradar y más concretamente en la caracterización automática de capas y en el análisis del contenido de humedad. El segundo objetivo específico se centra en analizar los datos de georradar en el espectro de frecuencias para obtener la frecuencia dominante y el ancho de banda como índices que se pueden relacionar con la presencia de ciertos contaminantes en el medio investigado. El tercer y último de los objetivos definidos consiste en el desarrollo de un método experimental que permita obtener valores de permitividad eléctrica, por la importancia de este parámetro en la determinación de la velocidad de propagación de las señales de georradar. Los estudios derivados del análisis de la señal de georradar para la evaluación de pavimentos asfálticos han demostrado que, a partir de la comparación de amplitudes mediante el coeficiente de correlación de Pearson, junto con otros criterios basados en la información contenida en la curva envolvente y en los datos procedentes de puntos de control, es posible obtener una caracterización automática de los reflectores de interés. Además, mediante el análisis del grado de atenuación de la señal de georradar se ha conseguido identificar en los radargramas aquellas zonas con alto contenido en humedad. Por otro lado, la metodología propuesta para la optimización del análisis del ancho de banda y de la frecuencia dominante ha permitido delimitar las zonas contaminadas en un caso de estudio, asociándolas a aquellas en las que se produce una variación notable con respecto al espectro de frecuencias promedio de los perfiles de georradar. En cuanto a las medidas realizadas con el analizador de impedancias, se ha conseguido cuantificar la influencia de la humedad y de la conductividad en los valores de la permitividad eléctrica del medio. Este parámetro resulta determinante para poder calcular la velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas durante el proceso de atribución de profundidades en el ámbito de aplicación del georradar. Como conclusión general se puede afirmar que la interpretación cuantitativa de los datos de georradar debería reemplazar a la tradicional interpretación visual de los radargramas. Por ello, las diferentes metodologías propuestas en esta tesis resultan de especial interés para ciertas investigaciones, como la caracterización de zonas contaminadas o el análisis del grado de humedad. En lo referente a la metodología propuesta en el análisis de las aplicaciones del georradar para el estudio de pavimentos asfálticos, se ha conseguido desarrollar una herramienta que permite, por un lado, la delimitación de capas del firme de una carretera de forma automática y por otro, cuantificar la presencia de humedades en el mismo por su relación con la atenuación de las señales de georradar. En cuanto al análisis conjunto del ancho de banda y la frecuencia dominante, la metodología propuesta ha demostrado su capacidad para obtener rápidos resultados relacionados con la presencia de ciertos contaminantes en el subsuelo, que a su vez dependen directamente de la conductividad y del grado de atenuación del medio investigado. Finalmente, en relación a la determinación de la permitividad eléctrica a partir del analizador de impedancias, se puede destacar que el método experimental desarrollado ofrece una fuerte estabilidad en las medidas realizadas para un amplio rango de frecuencias.