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Geoforensik ist die Anwendung geologischer/geophysikalischer Techniken auf forensische und archäologische Untersuchungen. Genaue Darstellungen des Untergrunds sind möglicherweise erforderlich, können jedoch nicht durch invasive Techniken erreicht werden, die den Boden in kulturell sensiblen Gebieten oder Gebieten, in denen strafrechtliche Ermittlungen erforderlich sind, stören können. Bodendurchdringendes Radar (GPR) ist eine bewährte, zerstörungsfreie und nicht-invasive geophysikalische Technik, die in großem Umfang zur Abbildung des Untergrunds in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet wird. Untergrundrekonstruktionen mit GPR wurden typischerweise als vertikale und horizontale 2D-Querschnitte dargestellt, was zu einer Visualisierung von Untergrundobjekten und ihrer räumlichen Ausdehnung führte. Mit der Entwicklung neuer Software kristallisiert sich nun die 3D-Modellierung von GPR-Daten als neuer Standard heraus. Trotz dieser neuen Entwicklungen bleibt eine unzureichende Prüfung und Erprobung dieser Techniken, insbesondere bei der Entscheidung, ob ihre Anwendung gerechtfertigt und vorteilhaft ist.
In dieser Studie wurde eine GPR-Rastervermessung auf einem Friedhof auf einem Kirchhof angewendet (Abbildung 2). 2D- und 3D-modellierte Rekonstruktionen der Friedhofsgräber anzufertigen und auszuwerten (Abbildungen 3-5).
Zwei der Studienziele bestanden darin, (1) einen einzigartigen Arbeitsablauf (Abbildung 1) zur Visualisierung der Daten in 3D zu demonstrieren und (2) ein besseres Verständnis des Untergrunds mithilfe eines 3D-Modells zu ermöglichen, um die Größe und Form von vergrabenen Objekte und ihre räumlichen Beziehungen.
Die Datenerhebung und -verarbeitung erfolgte mit einem Sensors & Software pulsEKKO™ SmartCart GPR-System und EKKO_Project ™ Software bzw. Die 3D-Modellierungskomponente wurde mit der Petrel™ E & P-Softwareplattform von Schlumberger realisiert, die auf die Erdölindustrie zugeschnitten ist.
Untersuchungsgebiet
Das Untersuchungsgebiet ist ein Kirchenfriedhof in Nova Scotia, Kanada, etwa 44 km nordwestlich der Hauptstadt Halifax. Das Untersuchungsgebiet umfasste die 30 mal 40 Meter (1,200 m² großen)2) südlicher Abschnitt des Friedhofs und ergab insgesamt 40 separate Radargramme (Gesamtabstand der Profile betrug 1,352.5 m); 25 orientiert Nord-Süd und 15 orientiert Ost-West (Abbildung 2). Der Zeilenabstand betrug ungefähr 1 m und wurde angepasst, um Grabsteinstellen und andere Oberflächenmerkmale zu vermeiden. Für alle Leitungen wurden die 200 MHz Mittenfrequenzantennen mit einem Abstand von 0.5 m verwendet.
Modellbildung und Ergebnisse
Die verarbeiteten Radargramme wurden exportiert aus EKKO_Project ™ in Petrel™ und interpoliert, um 40 2D-Tiefenschnitte des Untergrunds zu erzeugen, einer alle 0.1 m bis zu einer Gesamttiefe von 4 m. Bei der Interpolationsmethode in Petrel™ wurden die 2D-Tiefenschnitte importiert und die Daten interpoliert, um ein solides 3D-Volumen zu erstellen. Dies ist üblich, um die 3D-Form und die räumliche Beziehung von vergrabenen Objekten anzuzeigen und zu verstehen. In der GPR-Literatur werden 3D-Modelle auf eine oder eine Kombination von vier verschiedenen Arten angezeigt (Abbildung 3).
Eine Kombination aus Abbildung 3b und d lieferte das beste Rendering des 3D-Modells. Unter Verwendung eines Transparenzfilters zum Entfernen der Reflexionssignalkomponente geringer Amplitude bleiben die Reflexionen hoher Amplitude zurück, die als 3D-Blöcke angezeigt werden. Die Rot- und Gelbtöne mit hoher Amplitude deuten auf vergrabene Objekte hin und zeigen die Form und Größe genau an. Durch die Kombination der 2D-Radargramme und des 3D-Modells ist ein intuitives Verständnis des Untergrunds möglich.
Beispielsweise durchquert die GPR-Linie 35 die Bestattungen 8, 16, 17 und 32 (Abbildung 2). Abbildung 5 zeigt das Radargramm für Linie 35: unbearbeitet (oben), gewonnen (Mitte) und der Querschnitt, der Teil des 3D-Modells ist (unten). Das unverarbeitete Radargramm weist auf schwache hyperbolische Reflektoren hin, die sich unterhalb von 3 m auflösen. Das gewonnene Radargramm zeigt klarere und reichlichere hyperbolische Reflektoren und schlägt drei interessante Regionen vor: (1) bei 10 m, (2) bei 17 – 20 m und (3) bei 28 – 30 m entlang des Radargramms. Ein Querschnitt durch das 3D-Modell zeigt die drei Zonen intensiver. Der Bereich mit hoher Amplitude an Position 9 – 12 m entspricht der Bestattung 8. Der Bereich mit hoher Amplitude von 17 – 21 m entspricht den Bestattungen 16 und 17. Die Zone mit mittlerer Amplitude zwischen 27 – 30 m entspricht der Bestattung 32.
Schlussfolgerungen
Die Ergebnisse dieser Studie zeigten die Fähigkeit, (1) einen Friedhof genau zu kartieren, Begräbnisstätten voneinander zu unterscheiden, (2) ansonsten unbekannte Begräbnisstätten zu identifizieren und (3) ein insgesamt intuitiveres, leicht manipulierbares 3D-Modell zu erstellen, um die Visualisierung zu optimieren , eine wichtige Voraussetzung für die Interpretation von GPR-Daten. Wir erwarten, dass unsere Ergebnisse für geoforensische und archäologische Studien sowie strafrechtliche Ermittlungen von Wert sind.
