GPR Aerotransportado: Cómo ver bajo el suelo con Drones y SPH Engineering

Imagen 1. Funcionamiento del Georradar.

 

Ese rebote es captado por la antena receptora. El equipo mide con precisión de nanosegundos cuánto tardó la señal en ir y volver. O sea, el valor bruto que entrega el GPR es TIEMPO.

•    Si rebota rápido → El objeto está cerca de la superficie.
•    Si tarda más → Está en lo profundo.

 

¿CÓMO INTERPRETAMOS ESTE TIEMPO?

Imagen 2. Radargrama con diferentes hipérbolas.

 

¿Por qué? Porque el radar "ve" el objeto antes de estar justo encima de él y lo sigue viendo un poco después de pasarlo. Nuestro trabajo (y el del software de procesamiento) es tomar esos ecos deformados y reconstruir la realidad del subsuelo, o sea interpretar este dato como un objeto.

Así, lo que para un ojo inexperto son solo manchas y rayas en una pantalla, para nosotros es una radiografía clara de estratos geológicos, servicios enterrados o, como veremos a continuación, el fondo de una laguna.

 

DE ARRASTRAR LA CAJA A ESCANEAR DESDE EL CIELO

Históricamente, el GPR ha sido sinónimo de contacto físico. La metodología clásica exigía que la antena estuviera pegada al suelo para transmitir la energía. Esto significaba una sola cosa: arrastrar el equipo. Ya fuera en un carrito con ruedas (en el mejor de los casos) o en un trineo pesado tirado por el operador, la toma de datos era una prueba de resistencia.  

Imagen 3. Antigua metodología de trabajo con GPR.

 

El problema no era solo el peso, sino el entorno. Para hacer una malla de levantamiento con el GPR decente en un cerro o una zona virgen, primero había que abrir cancha. Cuadrillas enteras debían entrar con machetes a rozar vegetación, nivelar caminos o arriesgarse a caminar sobre zonas de relaves inestables o pendientes peligrosas.

Cubrir unas pocas hectáreas podía tomar semanas de caminata lenta y sistemática.
La regla era simple, "Si no se puede caminar, no se puede medir". Zonas pantanosas, lagunas tóxicas o quebradas abruptas quedaban simplemente como zonas ciegas en el mapa.

La llegada de los drones significó una oportunidad nueva, pero también una pregunta difícil, ¿Se puede separar la antena del suelo sin perder la señal?

Durante años, la respuesta fue no. Levantar la antena significaba perder energía (la señal rebota en la superficie). Pero la evolución de la tecnología de drones y sensores cambió la situación.

Hoy, gracias a antenas de baja frecuencia diseñadas específicamente para "lanzar" la señal desde el aire (como la línea ZondAero de Radsys) y a sistemas de vuelo inteligente como los de SPH Engineering, hemos roto esa barrera.

Imagen 4. GPR aerotransportado Radsys ZondAero LF.

 

EL DESAFÍO TÉCNICO: VOLAR PEGADO AL SUELO

Llevar el GPR al aire fue un desafío técnico mayor que el magnetómetro. ¿Por qué? Porque las ondas de radar pierden mucha energía al viajar por el aire antes de tocar el suelo. Para que funcione, el dron no puede volar "más o menos" bajo; tiene que volar muy bajo y constante, copiando cada desnivel del terreno como una sombra.

Aquí es donde la integración de SPH Engineering brilla nuevamente. Gracias al sistema True Terrain Following (seguimiento real del terreno), logramos mantener la antena a la distancia del suelo (generalmente entre 0.5m a 2m), sin importar si el cerro sube o baja bruscamente. Esto nos permite usar antenas de baja frecuencia (como la Radsys ZondAero de 75-400MHz) para lograr profundidades impresionantes sin perder resolución. Esto supone un aumento significativo en la cobertura y además acceso a sectores que antiguamente eran imposibles de levantar.

 

DE LA TEORÍA A LA PRÁCTICA

Caso de Estudio: Batimetría sin tocar el agua

Muchas veces nos preguntan: ¿Puede un georradar ver a través del agua? La respuesta corta es: Sí, siempre que sea agua dulce. Y la respuesta larga la pueden ver en la imagen adjunta.

Imagen 5. Radargrama con perfil de laguna Caren.

 

Este radargrama corresponde a un vuelo sobre una laguna. Lo que se ve es el perfil crudo del subsuelo acuático:

• La zona superior es la columna de agua, que actúa como un medio transparente para nuestras antenas de baja frecuencia.
• La línea diagonal nítida que cruza la imagen es el fondo de la laguna, mostrando una pendiente que baja desde 150ns hasta los 200ns aproximadamente, lo que puede transformarse usando la velocidad de transmisión en ese medio, para obtener la profundidad, aproximadamente 1.8m hasta los 4m de profundidad.
  

Imagen 6. Fondo de la laguna visualizada en radargrama.

 

¿Por qué es revolucionario? Tradicionalmente, obtener este perfil requería un bote, una ecosonda y personal navegando (a veces en aguas de relave o zonas inestables). Con la integración SPH + GPR Aerotransportado, obtuvimos esta batimetría volando, sin que nadie pusiera un pie en el agua y cubriendo la zona en minutos.

Imagen 7. Planificación de vuelo de experiencia.

 

Imagen 8. Batimetría en laguna de agua dulce con GPR.

 

Las pruebas fueron simples en esta experiencia, un vuelo a 1m de altura del pelo de agua sobre agua dulce, con una velocidad de vuelo baja por seguridad, y con una antena de 300Mhz con el fin de encontrar el “fondo” de la laguna. Los resultados ya fueron mostrados arriba, evidenciando muy claramente la factibilidad de usar el GPR para estos fines montado en un dron.

También realizamos el mismo vuelo con una antena de 100Mhz, solo para ver las diferencias en cuanto a resolución del sistema. Aquí una comparativa.

Imagen 9. Radargrama con antena de 300Mhz.

 

Imagen 10. Radargrama con antena de 100Mhz.

 

Uno muestra el fondo plano, otro muestra una capa superior al fondo más duro, esta es una evidencia clara de la resolución que diferencia y es vital entre una antena y otra.

 

CONCLUSIÓN

Si algo nos ha enseñado este ciclo de pruebas y validaciones, es que la geofísica ha entrado en una nueva etapa gracias a la revolución tecnológica.

Hasta hace poco, hablar de GPR era hablar de logística pesada, caminatas interminables y zonas inaccesibles. El gran avance tecnológico de los últimos años no ha sido solo hacer volar el sensor, sino lograr que esa integración sea operativamente sencilla y confiable.
Gracias a sistemas inteligentes como los de SPH Engineering, la complejidad de volar manteniendo una altura constante al suelo (algo humanamente imposible de hacer a mano por mucho tiempo) se ha vuelto una tarea automatizada. Esto ha transformado al GPR aerotransportado: pasó de ser una curiosidad experimental a una herramienta industrial robusta.

¿Cuál es el gran aporte de tenerlo aerotransportado?

• Adiós a las zonas ciegas: Pantanos, relaves, lagunas o cerros abruptos ya no son excusa. Si el dron puede volarlo, podemos medirlo.
• Seguridad operacional: Cambiamos el riesgo de una cuadrilla caminando sobre terreno inestable por la seguridad de un piloto operando desde una zona segura.
• Velocidad de respuesta: Lo que antes tomaba semanas de planificación y ejecución, hoy se resuelve en jornadas de vuelo de alta eficiencia.

En Geocom estamos convencidos de que esta tecnología no viene a reemplazar al geofísico, sino a darle un plus gigantesco a su captura de datos y flujos de trabajo en general. La capacidad de ver lo invisible (ya sean inchancables, fugas o estratos) sin tocar el suelo, es un cambio de paradigma que llegó para quedarse y que poco a poco se convirte en un estándar en la industria.