IL GEORADAR (GPR-GROUND PENETRATING RADAR) Metodo elettromagnetico d’indagine subsuperficiale per indagini non distruttive ad alta risoluzione del terreno.
SCOPO: identificare strutture e oggetti sotterranei sfruttando la propagazione delle onde.
IL GEORADAR (GPR-GROUND PENETRATING RADAR) 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
IL GEORADAR (GPR-GROUND PENETRATING RADAR)
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.
IL GEORADAR (GPR-GROUND PENETRATING RADAR) VANTAGGI: LIMITI APPLICATIVI: Presenza di materiali umidi Disturbi elettromagnetici Irregolarità del suolo Ambienti coperti
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
IL GEORADAR (GPR-GROUND PENETRATING RADAR) GPR Sistema di acquisizione (S.A.)
Trasduttore (antenna) 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.
MONOCANALE o MULTICANALE
SIR-2
SIR-10
IL GEORADAR (GPR-GROUND PENETRATING RADAR) 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
IL GEORADAR (GPR-GROUND PENETRATING RADAR) Prima del rilievo con il GPR…. IMPOSTAZIONE MAGLIA DI MISURA, ORIENTAMENTO PROFILO E SCELTA ANTENNA
ANALISI SITO
RILEVAMENTI TOPOGRAFICI
INFORMAZIONI GEOLOGICHE TERRENO
IL GEORADAR (GPR-GROUND PENETRATING RADAR) AQUISIZIONE, ELABORAZIONE E INTERPRETAZIONE DATI 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. 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:
Vantaggi ed applicazioni:
•non reca danni meccanici, chimici o fisici all’area sottoposta ad indagine
•programmazione della priorità dello scavo
•è possibile variare capacità di penetrazione e risoluzione (basse frequenze = max. penetrazione; alte frequenze = max. risoluzione)
•possibilità di programmare le opere pubbliche per non interferire con i resti archeologici
•informazione volumetrica del sottosuolo
•redazione di mappature complessive e di dettaglio
•posizionamento molto preciso
•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
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
Foro
Macellum
Terme
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
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
FIG: mappa termografica dello stadio, che rispecchia le mappe ottenute col georadar.
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
Pit-dwelling Surface-dwelling
quadrate tombe (Kofun) 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 ARIZONA Il 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 FLORIDA I 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 GORTINA CAMPAGNA 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 .