Geoforensics: modelado 3D innovador de datos GPR para cementerios e investigaciones criminales
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Geoforensics: modelado 3D innovador de datos GPR para cementerios e investigaciones criminales

Escrito por TB Kelly y el profesor GD Wach - Universidad de Dalhousie

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Geoforensics es la aplicación de técnicas geológicas / geofísicas a investigaciones forenses y arqueológicas. Es posible que se necesiten representaciones precisas del subsuelo, pero no se pueden obtener mediante técnicas invasivas que puedan perturbar el terreno en áreas culturalmente sensibles o áreas que involucren una investigación criminal. El radar de penetración terrestre (GPR) es una técnica geofísica probada, no destructiva y no invasiva que se utiliza ampliamente para obtener imágenes del subsuelo en una amplia gama de aplicaciones. Las reconstrucciones del subsuelo que utilizan GPR se han presentado típicamente como secciones transversales verticales y horizontales en 2D, lo que da como resultado una visualización de los objetos del subsuelo y sus extensiones espaciales. Con el desarrollo de un nuevo software, el modelado 3D de datos GPR está emergiendo como el nuevo estándar. A pesar de estos nuevos desarrollos, sigue habiendo un examen y prueba inadecuados de estas técnicas, especialmente para decidir si su aplicación está justificada y es ventajosa.

Este estudio aplicó una encuesta de cuadrícula GPR en un cementerio de cementerio (Figura 2). para producir y evaluar reconstrucciones modeladas en 2D y 3D de los lugares de enterramiento del cementerio (Figuras 3-5).

Dos de los objetivos del estudio fueron (1) demostrar un método de flujo de trabajo único (Figura 1) para visualizar los datos en 3D y (2) proporcionar una mejor comprensión del subsuelo utilizando un modelo 3D para mostrar con precisión el tamaño y la forma de los objetos y sus relaciones espaciales.

Flujo de trabajo para la investigación del sitio
Figura 1
Flujo de trabajo para la investigación del sitio, la recopilación de datos y el procesamiento de datos.

La recopilación y el procesamiento de datos se logró utilizando sensores y software pulseEKKO ™ Sistema SmartCart GPR y EKKO_Project ™ software, respectivamente. El componente de modelado 3D se logró utilizando la plataforma de software Petrel ™ E & P de Schlumberger, que está personalizada para la industria del petróleo.

Área de estudio

El área de estudio es un cementerio de la iglesia ubicado en Nueva Escocia, Canadá, aproximadamente a 44 km al noroeste de la capital de Halifax. El área de estudio consistió en 30 por 40 metros (1,200 m2) sección sur del cementerio y resultó en un total de 40 radargramas separados (la distancia total de los perfiles fue de 1,352.5 m); 25 orientados de norte a sur y 15 de este a oeste (Figura 2). El espacio entre líneas era de aproximadamente 1 my se ajustó para evitar ubicaciones de lápidas y otras características superficiales. Se utilizaron antenas de frecuencia central de 200 MHz con una separación de 0.5 m para todas las líneas.

Imagen de Google Map que indica la ubicación y la edad de la tumba
Figura 2
El área de estudio, que indica la ubicación / antigüedad del sitio de la tumba, la ubicación / número de la línea GPR y el contorno del modelo (línea discontinua).

Construcción de modelos y resultados

Los radargramas procesados ​​se exportaron desde EKKO_Project ™ en Petrel ™ y se interpola para generar 40 cortes de profundidad 2D del subsuelo, uno cada 0.1 m hasta una profundidad total de 4 m. El método de interpolación en Petrel ™ implicó la importación de cortes de profundidad 2D e interpolación de datos para crear un volumen 3D sólido. Esto es común para mostrar y comprender la forma 3D y la relación espacial de los objetos enterrados. En la literatura de GPR, los modelos 3D se muestran en una o una combinación de cuatro formas diferentes (Figura 3).

cuatro modelos 3D
Figura 3
Varias formas en que los modelos 3D se muestran típicamente (a) La sección en un solo plano causa dificultades para interpretar la forma y la relación espacial de los objetos. (b) La sección en los planos x, y y z proporciona una interpretación parcial de la forma y la relación espacial de los objetos. Un filtro de transparencia parcial (c) y un filtro de transparencia completo (d) pueden dificultar las relaciones de profundidad de los objetos.

Una combinación de la Figura 3b yd proporcionó el mejor renderizado del modelo 3D. Usando un filtro de transparencia para eliminar el componente de señal de reflexión de baja amplitud, las reflexiones de alta amplitud permanecen, que se muestran como bloques 3D. Los rojos y amarillos de gran amplitud sugieren objetos enterrados y muestran la forma y el tamaño con precisión. Combinando los radargramas 2D y el modelo 3D, es posible alcanzar una comprensión intuitiva del subsuelo.

un render del modelo
Figura 4
Un render del modelo. (a) Las técnicas de visualización en 3D de la Figura 2b yd dieron la mejor visualización de la forma y el tamaño de los objetos del subsuelo. Las secciones transversales 2D y el corte de profundidad aumentan la comprensión de las relaciones espaciales entre los objetos. (b) Vista en planta de las secciones transversales relativas a la ubicación de los lugares de enterramiento. (c) Vista en planta que muestra varios reflejos de gran amplitud en la parte suroeste del modelo, que probablemente sean enterramientos sin marcar.

Por ejemplo, GPR Line 35 cruza los entierros 8, 16, 17 y 32 (Figura 2). La Figura 5 muestra el radargrama de la Línea 35: sin procesar (arriba), ganado (medio) y la sección transversal que es parte del modelo 3D (abajo). El radargrama sin procesar indica reflectores hiperbólicos débiles que se disipan por debajo de los 3 m. El radargrama obtenido revela reflectores hiperbólicos más claros y abundantes y sugiere tres regiones de interés: (1) a 10 m, (2) a 17 - 20 m, y (3) a 28 - 30 m a lo largo del radargrama. Una sección transversal del modelo 3D muestra las tres zonas con mayor intensidad. El área de gran amplitud en la posición 9 - 12 m corresponde al entierro 8. El área de alta amplitud de 17 a 21 m corresponde a los entierros 16 y 17. La zona de amplitud moderada entre 27 - 30 m corresponde al entierro 32.

Datos GPR
Figura 5
La línea GPR 35 de tendencia de oeste a este. (Arriba) El radargrama sin procesar que muestra reflectores hiperbólicos débiles. (Medio) El radargrama ganado que muestra hipérbolas más claras y abundantes. (Abajo) Una sección transversal del modelo 3D que muestra tres zonas de gran amplitud, interpretadas como enterramientos.

Conclusiones

Los resultados de este estudio demostraron la capacidad de (1) mapear con precisión un cementerio, distinguiendo los sitios de enterramiento entre sí, (2) identificar sitios de enterramiento desconocidos y (3) crear un modelo 3D en general más intuitivo y fácilmente manipulable para optimizar la visualización. , un requisito clave para ayudar con la interpretación de datos GPR. Esperamos que nuestros hallazgos sean valiosos para los estudios geoforensicos y arqueológicos y las investigaciones criminales.

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