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A wireless data transmission system was developed and implemented for use in real-time 3D geophysical sensing. Server and Client applications were designed to run on a stationary computer and a mobile computer attached to the geophysical sensor, respectively. Several methods for optimizing communication over wireless networks using commonly available hardware were tested and compared, and a scheme for varying the size of transmissions in accordance with the recent performance of the wireless network was chosen. The final system was integrated with a 3D Ground Penetrating Radar (GPR) system and tested in a field experiment that spanned two weeks and involved the acquisition of 16 data volumes. The system performed successfully throughout the experiment and provided necessary feedback to assist in the error-free acquisition of all data volumes. Future development of the system is discussed in order for the system to support an automated wireless geophysical sensor network with multiple client sensors moved around the survey area by automated robots.

This study characterizes the development and migration of blowouts within Padre Island National Seashore (PAIS). A combination of aerial photographs and Light Detection and Ranging (LIDAR) are used to track the migration of eighteen blowouts, while Ground-penetrating Radar (GPR) is used to investigate the subsurface at two smaller sites in the study area. This data, coupled with beach morphology and changing anthropogenic factors, helps understand why the dune blowouts develop and are restricted to a particular section of the National Seashore. Aerial Photographs taken at least twice a decade since 1969 were used to track blowouts. Each blowout was digitized in order to understand its morphometric characteristics by studying its length, width, area, segmentation, perimeter, and the width of the neck, when present, through the foredune. The velocity and direction of movement were also calculated. Cluster analysis was used to analyze the blowouts using these morphological variables. Based on this data, blows appear to group into two morphologically different clusters. Blowouts grouped into Cluster 1 are longer, thinner, have smaller perimeters and areas, smaller throat widths, and are furthest from the beach access road. A lower dune elevation leads to a larger wave runup to crest height ratio. A larger ratio suggests that the dunes are more easily overtopped during large storms, thus scarping, a precursor to blowout development, is increased. Cluster 2 blowouts tend to be longer, wider, and stabilized faster leading to a more undulated perimeter in addition to a smaller wave runup potential due to a higher dune elevation. Historically blowouts covered the entire northern portion of PAIS. In the 1970’s the portion of the beach north of Park Road 22 was designated as non-driving. Since then all blowouts in this section have revegetated, while, blowouts in the driving section are still active. Beach driving pulverizes seaweed leading to less deposition along the dune toe and therefore a lower elevation of the backshore. As a result there is a greater wave runup in storms leading to an increase in susceptibility to scarping, and therefore, blowouts. Despite the fact that storms are the primary mechanism for blow development, anthropogenic effects, such as vehicle traffic, flatten the beach profile allowing for lower areas to become inundated during storms. This, along with decreased sediment budget and increased storm frequency increases the potential for blowouts to form events and leave the island vulnerable to an increased rate of sea level rise. GPR surveys were completed at two sites; an active blowout with a foredune that is not completely reestablished (Site 1) and a blowout that is stabilized by vegetation (Site 2). Six GPR surveys were completed at Site 1 and four surveys were completed at Site 2 that show the preservation of historic phases, surfaces, and facies used to interpret sequences and compare to aerial photography and LiDAR data. Site 1 moves through five phases that begin in 1969 and end at the present location, while Site 2 moves through three active phases and then ends in a fourth phase by becoming completely stabilized with vegetation in 2010.

Submitted by Souza Tanajura Augusto (cast@ufba.br) on 2012-12-12T13:59:56Z No. of bitstreams: 1 Dias.pdf: 24361426 bytes, checksum: 0e4d906633ce8a15229770aaad819bf5 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-12-12T13:59:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dias.pdf: 24361426 bytes, checksum: 0e4d906633ce8a15229770aaad819bf5 (MD5) / Centro de Pesquisa em Geofísica e Geologia / Neste trabalho apresento os resultados de investigações rasas (ground penetrating radar - GPR, pipeline current mapper - PCM e eletrorresistividade) aplicada ao mapeamento de dutos situados em áreas distintas (terrestres e travessias de rios) da costa nordestina brasileira. O objetivo é estabelecer uma correlação direta da qualidade dos dados de GPR com características geológicas das áreas. Para isto utilizamos análises granulométricas de solos e de rochas, assim como valores de resistividade elétrica do meio. Neste trabalho o método PCM foi utilizado para orientar as investigações com o GPR e subsidiar maiores informações na localização dos dutos principalmente em áreas onde o GPR não obteve bons resultados. Os radargramas obtidos têm sua qualidade correlacionada com laudos granulométricos e em laguns casos comparados com a resistividade elétrica bem como com a saturação de fluidos. A aplicabilidade do método é revelada pelo gráfico que correlaciona a qualidade dos radargramas (razão sinal/ruído) com o teor de argilosidade do terreno. Exibindo um decréscimo da razão sinal/ruído com o aumetno da argilosidde. A resistividade elétrica também serviu para contribuir na aplicabilidade do método GPR, mostrando que quanto maior a resistividade elétrica do terreno, melhor a qualidade dos dados (razão sinal/ruído). Estes parâmetros evidenciam as limitações do método GPR em áreas onde a quantidade de argila predomina como a fração dominante do sedimento e os valores de resistividade elétrica são baixos. / Pós Graduação em Geofísica da UFBA

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Ground-penetrating radar (GPR) is often used to locate utilities like pipes and cables in the subsurface. In many GPR surveys, a full grid pattern is performed even if the goal is to locate just a few utilities. This approach results in extended operational time. The aim of this project was to develop an adaptive search pattern for utility mapping that uses as short a path as possible, and that could be applied to an autonomous single-channel GPR system in the future. The search pattern was developed and simulated with Python. Animation and static plots were generated to demonstrate and evaluate its performance. A few pipe configurations were created for testing and performance evaluation. The result of the project is a search pattern that can traverse and map a network of utilities. It is able to find and map most pipes in test configurations but there are corner cases that need more attention. It can be used as a guide for a human operator, which means that a computer tells the operator how to move the system. The efficiency of the search pattern was evaluated. On a fairly sparse network of pipes, it can reduce the time consumption by at least 50% compared to the corresponding grid search.

As recentes descobertas de reservas petrolíferas em reservatórios carbonáticos tem aumentado o interesse neste tipo de reservatório. Entretanto, a escassez em informações a respeito deste tipo de sistema tem motivado a intensificação nos estudos para melhor entendimento dos mesmos. Um dos temas mais importantes envolve a modelagem da arquitetura do sistema poroso, pois através da modelagem que se extraem parâmetros importantes, tais como porosidade e geometria dos reservatórios, que influenciam nas reservas e na produção de petróleo. A proposta do presente trabalho é realizar a modelagem das rochas carbonáticas do Membro Morro do Chaves (Formação Coqueiro Seco), considerados análogos aos reservatórios carbonáticos da Formação Lagoa Feia, Bacia de Campos. Esta modelagem foi realizada a partir de um levantamento GPR 3D composto por linhas fixed-offset na Pedreira do Atol (AL). O volume/cubo 3D resultante foi interpretado com a utilização das metodologias radar-estratigráfica e atributos sísmicos DIP e Coerência. A interpretação radar-estratigráfica permitiu a caracterização de sete unidades litoestratigráficas, cada qual representada por sua assinatura geofísica. O atributo sísmico DIP auxilia na individualização das unidades lito-estratigráficas e na determinação do mergulho dos refletores. Através da integração desta interpretação e das informações já publicadas sobre esta área foi possível corroborar a interpretação dos diversos litotipos mapeados na Pedreira bem como o ambiente deposicional associado. Através do atributo Coerência foi possível interpretar as zonas descontínuas dentro do volume GPR. Estas foram associadas a falhas ou fraturas nas rochas, que constitui informação primordial na definição da porosidade e permeabilidade das rochas estudadas. O rumo das falhas mapeadas é coincidente com o arcabouço estrutural regional do embasamento na região. Uma possível interpretação é a de que essas falhas do embasamento possam ter atuado como fatores condicionantes na sedimentação das coquinas. / Recent petroleum reserves discoveries in carbonates reservoirs have increased the interest in this kind of reservoir. However, deficit information about this kind of system has motivating new researches to reach best understanding about this subject. Modeling of architecture in a porous system is an example of this research, because through modeling is possible to extract important parameters, such as porosity and geometry of reservoirs, which have influence on petroleum reserves and production. The purpose of the present work is modeling the Morro do Chaves Member (Coqueiro Seco Formation) carbonate reservoir, which could be used like an analogue to Lagoa Feia Formation carbonate reservoir, located in Campos Basin. The present modeling was realized from acquisition of 3D GPR composed by fixed-offset lines in Pedreira do Atol, located in Alagoas State. The 3D volume was interpreted applying radar-stratigraphic methodology and seismic attributes (DIP and Coherence). These methodologies allowed characterize seven litostratigraphic units, each one represented by its geophysics signature. The seismic attribute DIP helps to discriminate litostratigraphic units and to determine reflectors dip. Through integration of present interpretation and published data of this area was possible to be sure about mapped sequences and associated depositional environment. Coherence attribute turned possible to interpret incoherence zones inside of 3D GPR volume. These incoherencies were associated to faults or fractures on the rocks. This information is very important to estimate porosity and permeability of rocks in this area. The strikes mapped rocks are coincident to basements regional structural framework. One possible interpretation is that these basement faults could have acted as conditioning factors during coquinas sedimentation.

As recentes descobertas de reservas petrolíferas em reservatórios carbonáticos tem aumentado o interesse neste tipo de reservatório. Entretanto, a escassez em informações a respeito deste tipo de sistema tem motivado a intensificação nos estudos para melhor entendimento dos mesmos. Um dos temas mais importantes envolve a modelagem da arquitetura do sistema poroso, pois através da modelagem que se extraem parâmetros importantes, tais como porosidade e geometria dos reservatórios, que influenciam nas reservas e na produção de petróleo. A proposta do presente trabalho é realizar a modelagem das rochas carbonáticas do Membro Morro do Chaves (Formação Coqueiro Seco), considerados análogos aos reservatórios carbonáticos da Formação Lagoa Feia, Bacia de Campos. Esta modelagem foi realizada a partir de um levantamento GPR 3D composto por linhas fixed-offset na Pedreira do Atol (AL). O volume/cubo 3D resultante foi interpretado com a utilização das metodologias radar-estratigráfica e atributos sísmicos DIP e Coerência. A interpretação radar-estratigráfica permitiu a caracterização de sete unidades litoestratigráficas, cada qual representada por sua assinatura geofísica. O atributo sísmico DIP auxilia na individualização das unidades lito-estratigráficas e na determinação do mergulho dos refletores. Através da integração desta interpretação e das informações já publicadas sobre esta área foi possível corroborar a interpretação dos diversos litotipos mapeados na Pedreira bem como o ambiente deposicional associado. Através do atributo Coerência foi possível interpretar as zonas descontínuas dentro do volume GPR. Estas foram associadas a falhas ou fraturas nas rochas, que constitui informação primordial na definição da porosidade e permeabilidade das rochas estudadas. O rumo das falhas mapeadas é coincidente com o arcabouço estrutural regional do embasamento na região. Uma possível interpretação é a de que essas falhas do embasamento possam ter atuado como fatores condicionantes na sedimentação das coquinas. / Recent petroleum reserves discoveries in carbonates reservoirs have increased the interest in this kind of reservoir. However, deficit information about this kind of system has motivating new researches to reach best understanding about this subject. Modeling of architecture in a porous system is an example of this research, because through modeling is possible to extract important parameters, such as porosity and geometry of reservoirs, which have influence on petroleum reserves and production. The purpose of the present work is modeling the Morro do Chaves Member (Coqueiro Seco Formation) carbonate reservoir, which could be used like an analogue to Lagoa Feia Formation carbonate reservoir, located in Campos Basin. The present modeling was realized from acquisition of 3D GPR composed by fixed-offset lines in Pedreira do Atol, located in Alagoas State. The 3D volume was interpreted applying radar-stratigraphic methodology and seismic attributes (DIP and Coherence). These methodologies allowed characterize seven litostratigraphic units, each one represented by its geophysics signature. The seismic attribute DIP helps to discriminate litostratigraphic units and to determine reflectors dip. Through integration of present interpretation and published data of this area was possible to be sure about mapped sequences and associated depositional environment. Coherence attribute turned possible to interpret incoherence zones inside of 3D GPR volume. These incoherencies were associated to faults or fractures on the rocks. This information is very important to estimate porosity and permeability of rocks in this area. The strikes mapped rocks are coincident to basements regional structural framework. One possible interpretation is that these basement faults could have acted as conditioning factors during coquinas sedimentation.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-02-13T15:55:49Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_Versão_Atualizada.pdf: 11780717 bytes, checksum: ebae4c73ebda2a950ff52becb084b253 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-13T15:55:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_Versão_Atualizada.pdf: 11780717 bytes, checksum: ebae4c73ebda2a950ff52becb084b253 (MD5) Previous issue date: 2015-02-27 / FACEPE / As formações geológicas da superfície, tais como formações aluviais,são geralmente constituídos por processos de erosão, transporte e sedimentação, causando considerável heterogeneidade nos parâmetros hidráulicos do solo e no fluxo de água. O conhecimento da arquitetura sedimentar e da distribuição de litofácies são de fundamental importância para a análise do armazenamento das águas subterrâneas. A presente pesquisa teve como objetivo aplicar uma abordagem hidrogeofísica, a partir da caracterização geofísica (Radar de Penetração no Solo) das estruturas sedimentares, da caracterização hidráulica in situ (Testes de infiltração Beerkan) e da modelagem matemática (Hydrus 1D) para a verificação do comportamento hidráulico na área escolhida. As identificações das litofácies através do GPR foi possível a partir da visualização dos principais elementos do subsolo, por meio da velocidade de propagação da onda eletromagnética e da reflexão do sinal GPR e suas alterações. Na medida em que as camadas deposicionais vão apresentando mudanças no conteúdo de água, na granulometria, no tipo de sedimento e na orientação dos camadas, o lençol freático, as estruturas sedimentares e os contatos litológicos tendem ser identificados, o que torna o método eficaz para a investigação voltada à hidrogeologia. Para obtenção das propriedades hidráulicas do solo, como as curvas de retenção da água no solo e da condutividade hidráulica, foi utilizado o modelo BEST (Beerkan Estimation of Soil Transfer Parameters through Infiltration Experiments) também conhecido como Beerkan. Através do programa Hydrus, foi realizada uma simulação simplificada da dinâmica da água no solo em função de alguns cenários considerados no estudo para estimar o armazenamento de água no subsolo em função da precipitação considerada. Foi realizada uma aplicação nas aluviões do leito seco do rio do alto Capibaribe no município de Santa Cruz do Capibaribe. Os resultados mostraram que o GPR foi eficiente no imageamento da subsuperficie a partir do conhecimento da geometria e da estratigrafia do aquífero do leito seco do rio. Observou-se que a heterogeneidade das camadas influi na hidrodinâmica da água no solo e que o Beerkan e o Hydrus são ferramentas adequadas para o melhor entendimento do armazenamento das aluviões de leito secos de rios do semiárido nordestino. / The geological surface features, such as alluvial formations, are often made of erosion, transport and sedimentation, causing considerable heterogeneity in the hydraulic parameters of the soil and the water flow. The knowledge of the sedimentary architecture and distribution of lithofacies are of fundamental importance for the analysis of groundwater storage. This proposed study aims to apply a hydrogeophysics approach from the geophysical characterization (Ground Penetrating Radar) of the sedimentary structures, in situ hydraulic characterization (Beerkan infiltration tests) and mathematical modeling (Hydrus 1D) to checking hydraulic behavior in the chosen area. The identification of lithofacies through the GPR was possible from the view of the main elements of the basement, through the propagation velocity of the electromagnetic wave and the reflection of the GPR and its amendments. Inasmuch as the depositional layers are showing changes in water content in grain size, type of pellet and the orientation of the layers, the water table, sedimentary structures and lithologic contacts tend to be identified, which makes efficient method for the investigation focused on hydrogeology. To obtain the hydraulic properties of the soil, such as water retention curves in soil and the hydraulic conductivity, BEST (Beerkan Estimation of Soil Transfer Parameters through Infiltration Experiments) model was used, also known as Beerkan. Through Hydrus program, a simplified simulation of dynamic water was held in the soil due to some scenarios considered in the study to estimate the underground water storage due to the precipitation considered. The application of the reseach was made in the alluvium of the dry bed of the upper Rio Capibaribe in Santa Cruz do Capibaribe. The results showed that the GPR was effective in imaging the subsurface from the knowledge of geometry and stratigraphy of the aquifer dry river bed. It was observed that the heterogeneity of layers influences the water hydrodynamics in the soil and the Beerkan and Hydrus are suitable tools to better understand the storage of dry bed of alluvial rivers of the northeastern semiarid region.

[pt] Riscos geológicos, tais como os escorregamentos, são os maiores causadores dos desastres naturais em ambientes urbanos. Além dos impactos ambientais negativos, este fenômeno implica em consequências socioeconômicas, uma vez que existe a necessidade de reparos imediatos da área degradada. A avaliação de risco, principalmente em áreas urbanizadas, é necessária para se evitar os possíveis desastres e assegurar a qualidade de vida da população no entorno. No presente trabalho, a avaliação de risco foi realizada em três seções da encosta do Morro Dois Irmãos, localizada na Gávea, Rio de Janeiro, que sofreram sucessivas rupturas após intensas precipitações. A avaliação e classificação do risco pela abordagem qualitativa foi determinada utilizando a metodologia proposta pelo Ministério das Cidades e IPT e do GIDES-CPRM através da realização da vistoria em campo. A encosta foi classificada como de risco alto a muito alto ao escorregamento. Os resultados da abordagem quantitativa, obtidos pelas análises determinísticas de estabilidade com base no método de Morgenstern-Price, evidenciaram que as superfícies de ruptura crítica das seções apresentam fator de segurança menor que 1,5. Já nas análises probabilísticas de estabilidade FOSM, foram obtidas probabilidades de ruptura de 0,19, 0,14 e 0,08 sendo as seções classificadas como Perigoso no que diz respeito ao nível de desempenho esperado. Com isso, o índice de vulnerabilidade local encontra-se na faixa de 0,7 a 0,8. Para as seções analisadas, são necessárias ações como forma de mitigar e recuperar a área ambiental e socialmente. / [en] Geological hazards, such as landslides, are the biggest cause of natural disasters in urban environments. In addition to the negative environmental impacts, this phenomenon implies socioeconomic consequences, since there is a need for immediate repairs to the degraded area. Risk assessment, especially in urbanized areas, is necessary to avoid possible disasters and ensure the quality of life of the surrounding population. In the present work, the risk assessment was carried out in three sections of the slope of Morro Dois Irmãos, located in Gávea, Rio de Janeiro, which suffered successive ruptures after intense rainfall. The assessment and classification of risk by the qualitative approach was determined using the methodology proposed by the Ministry of Cities and IPT and GIDES-CPRM through field inspection. The slope was classified as high to very high slip risk. The results of the quantitative approach, obtained by deterministic stability analysis based on the Morgenstern-Price method, showed that the critical rupture surfaces of the sections have a safety factor lower than 1.5. In the FOSM stability probabilistic analyses, rupture probabilities of 0.19, 0.14 and 0.08 were obtained, with the sections classified as Dangerous with regard to the expected performance level. As a result, the local vulnerability index is in the range of 0.7 to 0.8. For the analyzed sections, actions are needed as a way to mitigate and recover the area environmentally and socially.