Nesta pesquisa de doutorado foi desenvolvida uma metodologia de análise e interpretação de dados GPR (Ground Penetrating Radar) empregando a tomografia de micro-ondas. Esta ferramenta foi empregada com o objetivo de detectar e estimar a geometria de alvos que simulam artefatos comumente encontrados em sítios arqueológicos brasileiros e de um alvo orgânico que simula um corpo humano em decomposição visando estudos forenses sob condições controladas. Os dados de interesse arqueológico foram adquiridos sobre o Sítio Controlado de Geofísica Rasa (SCGR) do IAG/USP. Os dados de interesse forense foram adquiridos sobre um experimento controlado conduzido no campus da USP em Pirassununga (SP), onde um porco de aproximadamente 80 kg foi enterrado e a sua decomposição foi monitorada com o método GPR ao longo de 18 meses. Os cálculos necessários para a execução da inversão dos dados GPR através da tomografia foram implementados em linguagem Matlab, juntamente com ferramentas de remoção de background que se mostraram úteis para auxiliar a interpretação dos resultados. O programa de imageamento tomográfico foi validado a partir de dados sintéticos gerados no software GprMax a partir de modelos que simulam os alvos de interesse arqueológico instalados no SCGR. A geometria dos alvos do SCGR pôde ser bem estimada, exceto pelo alvo representado pelo muro de tijolos. Feições no solo associadas às escavações para instalação dos alvos puderam ser observadas com clareza nas imagens tomográficas. A geometria do porco, bem como o processo de decomposição foram mapeados através da tomografia mesmo em condições de baixo contraste entre as suas propriedades elétricas e as do solo. Em ambos os casos estudados as imagens tomográficas de dados GPR de 270 MHz, 400 MHz e 900 MHz permitiram extrair mais informações acerca dos alvos do que pelo uso do processamento convencional. Os resultados mostram que a tomografia de micro-ondas possui um grande potencial para aplicação em sítios arqueológicos brasileiros, bem como para aplicações forenses. / In this research a methodology for analysis and interpretation of GPR (Ground Penetrating Radar) data using microwave tomography was developed. This tool was used for detection and geometry evaluation of targets which simulate artifacts usually found at Brazilian archaeological sites and also of one organic target which simulates a decomposing human body for forensic studies under controlled conditions. The data of archaeological interest were acquired on the Geophysical Test Site (SCGR) at IAG/USP. The data of forensic interest were acquired on an experiment developed at the USP campus in Pirassununga (SP) city. In this experiment a pig with about 80 kg was buried and its decomposition was monitored through GPR profiles during 18 months. The calculations required for the GPR data inversion through microwave tomography were implemented in Matlab language, with background removal tools which were helpful for the interpretation of resulting images. The tomographic imaging program was validated using synthetic data generated by the software GprMax. The models simulate targets of archaeological interest buried at the SCGR. The geometry was well estimated for all the targets, except for the brick wall. Ground features associated to excavations done for the installation of the targets were clearly observed in the tomographic images. The pig geometry and its decomposition process were mapped through microwave tomography even under conditions of low contrast between its electric properties and those from the soil. In both studied cases the tomographic images from GPR data of 270 MHz, 400 MHz and 900 MHz allowed to extract more information about the targets than just using the conventional processing. The results show that microwave tomography has a great potential to be applied at Brazilian archaeological sites, as well as for forensic applications.

Nesta pesquisa de doutorado foi desenvolvida uma metodologia de análise e interpretação de dados GPR (Ground Penetrating Radar) empregando a tomografia de micro-ondas. Esta ferramenta foi empregada com o objetivo de detectar e estimar a geometria de alvos que simulam artefatos comumente encontrados em sítios arqueológicos brasileiros e de um alvo orgânico que simula um corpo humano em decomposição visando estudos forenses sob condições controladas. Os dados de interesse arqueológico foram adquiridos sobre o Sítio Controlado de Geofísica Rasa (SCGR) do IAG/USP. Os dados de interesse forense foram adquiridos sobre um experimento controlado conduzido no campus da USP em Pirassununga (SP), onde um porco de aproximadamente 80 kg foi enterrado e a sua decomposição foi monitorada com o método GPR ao longo de 18 meses. Os cálculos necessários para a execução da inversão dos dados GPR através da tomografia foram implementados em linguagem Matlab, juntamente com ferramentas de remoção de background que se mostraram úteis para auxiliar a interpretação dos resultados. O programa de imageamento tomográfico foi validado a partir de dados sintéticos gerados no software GprMax a partir de modelos que simulam os alvos de interesse arqueológico instalados no SCGR. A geometria dos alvos do SCGR pôde ser bem estimada, exceto pelo alvo representado pelo muro de tijolos. Feições no solo associadas às escavações para instalação dos alvos puderam ser observadas com clareza nas imagens tomográficas. A geometria do porco, bem como o processo de decomposição foram mapeados através da tomografia mesmo em condições de baixo contraste entre as suas propriedades elétricas e as do solo. Em ambos os casos estudados as imagens tomográficas de dados GPR de 270 MHz, 400 MHz e 900 MHz permitiram extrair mais informações acerca dos alvos do que pelo uso do processamento convencional. Os resultados mostram que a tomografia de micro-ondas possui um grande potencial para aplicação em sítios arqueológicos brasileiros, bem como para aplicações forenses. / In this research a methodology for analysis and interpretation of GPR (Ground Penetrating Radar) data using microwave tomography was developed. This tool was used for detection and geometry evaluation of targets which simulate artifacts usually found at Brazilian archaeological sites and also of one organic target which simulates a decomposing human body for forensic studies under controlled conditions. The data of archaeological interest were acquired on the Geophysical Test Site (SCGR) at IAG/USP. The data of forensic interest were acquired on an experiment developed at the USP campus in Pirassununga (SP) city. In this experiment a pig with about 80 kg was buried and its decomposition was monitored through GPR profiles during 18 months. The calculations required for the GPR data inversion through microwave tomography were implemented in Matlab language, with background removal tools which were helpful for the interpretation of resulting images. The tomographic imaging program was validated using synthetic data generated by the software GprMax. The models simulate targets of archaeological interest buried at the SCGR. The geometry was well estimated for all the targets, except for the brick wall. Ground features associated to excavations done for the installation of the targets were clearly observed in the tomographic images. The pig geometry and its decomposition process were mapped through microwave tomography even under conditions of low contrast between its electric properties and those from the soil. In both studied cases the tomographic images from GPR data of 270 MHz, 400 MHz and 900 MHz allowed to extract more information about the targets than just using the conventional processing. The results show that microwave tomography has a great potential to be applied at Brazilian archaeological sites, as well as for forensic applications.