SERRANO-LUNA, Jheyston; RAMIREZ-SILVA, Ana    ABREO-CARRILLO, Sergio. Electrical parameter estimation of the soil using GPR and full waveform inversion: a case study in Colombia. []. , 45, 2, pp.131-144.   15--2023. ISSN 0120-0283.  https://doi.org/10.18273/revbol.v45n2-2023008.

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A method of Full Waveform Inversion on GPR data for the estimation of subsurface electrical properties such as relative permittivity and conductivity is proposed in this paper. The GPR radar antenna used for subsurface data acquisition is a B-scan acquisition and it operates at a center frequency of 400 MHz. B-scan acquisitions are a challenge in the subsurface parameter estimation process due to lack of illumination. In addition, B-scan acquisitions are more sensitive to the starting point in estimating subsurface parameters in comparison to multiple offset acquisitions. However, despite the challenges, this type of acquisition is used because it allows portability in areas of difficult access and quick data collection, reducing processing times and costs. In this work, Full Waveform Inversion with cost function constraints was evaluated to estimate subsurface relative permittivity and conductivity using B-scan acquisitions. The proposed methods were evaluated using data collected in a study area located in Mogotes, Santander, Colombia. From the results obtained, it can be concluded that the use of regularization in the inversion process gives smoother subsurface models, also preserving discontinuities. In addition, the incoherent noise in the data is reduced by Gaussian regularization, allowing a better interpretation of the study area.

En este artículo se propone un método para la estimación de las propiedades eléctricas del subsuelo, tales como permitividad relativa y conductividad, usando inversión de onda completa sobre datos de GPR. La antena de radar GPR que se usó para la adquisición de los datos del subsuelo es de un solo canal y opera a una frecuencia central de 400 MHz. El uso de este tipo de antena implica diferentes desafíos en el proceso de estimación de parámetros del subsuelo debido a la insuficiente iluminación. Además, las adquisiciones con antenas de un solo canal y de compensación corta, son más sensibles al punto de partida en la estimación de parámetros del subsuelo, en comparación con las adquisiciones de compensación múltiple. Sin embargo, a pesar de los desafíos, se utiliza este tipo de adquisición, ya que permite la portabilidad en áreas de difícil acceso, además de una rápida toma de datos, lo cual reduce tiempos y costos de procesamiento. En este trabajo se evaluó la inversión de forma de onda completa, con restricciones en la función de costo para estimar la permitividad relativa y la conductividad del subsuelo usando adquisiciones de un solo canal. Los métodos propuestos se evaluaron usando datos recolectados en una zona de estudio ubicada en Mogotes, Santander, en Colombia. A partir de los resultados obtenidos, se puede concluir que el uso de la regularización en el proceso inverso contribuye a que la solución sean modelos del subsuelo más suaves, que preservan también las discontinuidades. Además, el ruido incoherente en las imágenes del subsuelo se reduce mediante la regularización gaussiana, lo cual permite una mejor interpretación del área de estudio.

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