Simulação e inversão de ondas eletromagnéticas em diferentes meios geológico-geotécnicos

• Autor(a) principal: Gomes, Maria da Graça
• Data de Publicação: 2010
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/29054
• topic: Propagação de ondas; Ondas eletromagnéticas; Simulação numérica; Geofísica; Ground penetrating radar (GPR); Simulation; 1-D EM wave propagation; Inverse problem; Optimization

Este trabalho trata da simulação da propagação de ondas eletromagnéticas (1-D) em meios geológicos de propriedades físicas conhecidas (espessura, condutividade e permissividade elétrica), do registro das ondas EM refletidas (dados sintéticos) para uma antena receptora, e do uso desse registro em algoritmos de inversão e otimização que procuram estimar as propriedades físicas dos meios geológicos. Adotou-se modelos geológicos estratificados de pequena espessura (< 1,2 m) e altas frequências para a onda eletromagnética (800, 1000 e 1200 MHz). A propagação da onda eletromagnética é modelada por meio da resolução das equações de Maxwell no método FDTD. Os métodos de inversão Quasi-Newton e Otimização Ant Colony modificado são aplicados sobre os dados sintéticos para estimar os parâmetros elétricos para cada camada geológica. Ambos os métodos foram aplicados alternadamente para aumentar a precisão e a convergência ao longo da profundidade. Os métodos de inversão foram capazes de estimar simultaneamente duas propriedades eletromagnéticas do modelo geológico: a permissividade elétrica e a condutividade elétrica. Os métodos de inversão alcançaram bons resultados quando executados simultaneamente sobre os dados sintéticos em 3 diferentes frequências. Exemplos de estimativas dos perfis de condutividade e permissividade elétricas unidimensionais são apresentados, com e sem inserção de ruídos nos dados. Os resultados indicam que a combinação dos métodos de inversão (ACO modificado e Quasi-Newton) pode fornecer bons resultados para as estimativas dos parâmetros físicos de meios geológicos e geotécnicos em meios rasos. Além disso, essa combinação de métodos de inversão abre novas perspectivas para o processamento de dados georradar multi-canais. As investigações também mostram que a simulação dos perfis sintéticos por meio do método FDTD pode propagar erros em espessuras maiores de subsolo, devido ao fato de ser um método explícito.