بررسی های باستان شناسی منطقه تپه حصار دامغان با استفاده از مدل سازی پیشرو و وارون داده های رادار نفوذی به زمین

چکیده:

روش رادار نفوذی به زمین (GPR) یک روش ژئوفیزیکی غیر مخرب است که قادر به آشکارسازی انواع ناهمگنی های زیرسطحی و نیز شناسایی انواع اهداف مدفون در اعماق کم است. در پژوهش حاضر مدل سازی پیشرو و وارون داده های GPR با هدف کاربرد در زمینه باستان شناسی، انجام شده است. منطقه مورد مطالعه، منطقه باستانی تپه حصار دامغان است که در این منطقه با هدف بررسی های باستان شناسی زیرسطحی، تعدادی پروفیل GPR با استفاده از یک سامانه GPR مجهز به آنتن های پوشش دار با فرکانس مرکزی ۲۵۰ مگاهرتز، برداشت شده است. برای دست یابی به هدف، نگاشت راداری نهایی مطلوب داده های واقعی GPR منطبق بر یکی از پروفیل های برداشت در این منطقه، با اعمال مراحل پردازشی مختلف مانند تصحیح اشباع سیگنال، فیلترهای میان‌گذر، کنترل بهره خودکار و بردارنده زمینه بر روی ‌داده‌های خام، با استفاده از نرم افزار Reflexw آماده سازی شد. سپس پاسخ GPR مدل مصنوعی متناظر با نگاشت راداری منطبق بر این پروفیل، به روش تفاضل محدود حوزه زمان (FDTD) دوبعدی، شبیه سازی شد. در ادامه برای اعتبارسنجی تعبیر و تفسیر برداشت های GPR واقعی به منظور آشکارسازی و شناسایی اهداف مدفون، از روش مدل سازی وارون با حل یک مسأله بهینه سازی، استفاده شد. نتایج این پژوهش بر اساس بررسی میزان تطابق نگاشت راداری داده های واقعی GPR با پاسخ GPR مدل مصنوعی تولید شده متناظر با آن، ضمن تأیید درستی تفسیر زیرسطحی انجام شده در منطقه باستانی تپه حصار دامغان، قابلیت کاربرد این روش را در زمینه بررسی های باستان شناسی نشان می دهد.

Abstract: Ground penetrating radar (GPR) method is a non-destructive geophysical method that is used to detect subsurface heterogeneities and also recognition of various shallow targets. In present research, forward and inverse modeling of GPR data applied for archeological study has been made. The study area is Tappeh Hissar, Damghan, in which GPR data along several survey lines have been acquired using 250 MHz shielded antenna for archeological investigations. To achieve the goal, the real radargram of a survey line in the area has been obtained after applying different processing operations containing signal saturation correction and applying band-pass, auto-gain control and background removal filters on the GPR data using Reflexw software. Then, the synthetic radargram corresponding to the real radargram has been simulated using finite-different time domain (FDTD) method. Afterward inversion method with solution of an optimization problem was employed for validation of interpretation of GPR radargram in order to detect buried targets. The results of this research, that are based on the agreement between the radargram obtained from the real GPR data and the synthetic radargram corresponding to the real radargram, confirm the correctness of the interpretation of subsurface archeological investigations in the area, and thus, indicate the capability of application of GPR method for archeological exploration.