Le procedure numeriche per la diagnostica
Come ben noto dalla letteratura, l’indagine con georadar presuppone una fase di analisi del segnale finalizzata ad estrarre il contenuto informativo dai radargrammi. Tale fase può essere eseguita manualmente o in modo automatico utilizzando specifici algoritmi. Ovviamente questa seconda modalità è da preferire poiché, oltre a ridurre i tempi esecutivi di alcuni ordini di grandezza, consente di abbattere il margine di soggettività implicito nell’analisi manuale.
Per lo scopo specifico è indispensabile implementare algoritmi ad hoc, non essendo attualmente disponibili codici commerciali dedicati. Questi algoritmi dovranno essere sviluppati con riferimento ad un sistema tridimensionale di coordinate cilindriche in cui l’asse verticale coincida con la direzione individuata dall’asse del tronco dell’albero e l’origine possa essere posta in corrispondenza del punto in cui l’asse interseca il piano orizzontale dove si può ritenere finisca il fusto e abbia inizio l’apparato radicale.
L’algoritmo si articola nelle seguenti parti:
- identificazione dei target: la radice viene individuata attraverso la localizzazione del vertice delle iperboli di riflessione; ovviamente, tali iperboli sono tanto più visibili quanto maggiore è il contrasto elettromagnetico tra la radice e il suolo in cui è immersa, quindi la visibilità – benché in genere sempre accertata per dimensioni della radice superiori alla risoluzione dell’antenna – può variare con il variare dell’umidità o della densità;
- calcolo della profondità: sulla base di una stima della velocità di propagazione del segnale radar nel suolo, una volta calcolato il tempo di ritardo della riflessione al vertice dell’iperbole, si calcola la profondità attesa per l’elemento radicale nella sezione;
- stima delle dimensioni: misurando l’ampiezza dell’angolo definito dalle rette di asintoto dell’iperbole che identifica la radice, è possibile stimarne la dimensione diametrale secondo equazioni validate in letteratura;
- tracking dei tratti continui: l’algoritmo segue i vertici delle iperboli individuando in una matrice tridimensionale le posizioni adiacenti e correlandole in un vettore cui quindi corrisponde un elemento radicale continuo; si avranno quindi tanti vettori quanti risultano gli elementi radicali continui;
- ricostruzione di una geometria continua: infine i tratti continui, di cui al punto precedente, vengono filtrati in modo da individuare elementi radicali appartenenti allo stesso ramo radicale, in modo da avere un’immagine numerica 3D delle radici, interpolando anche eventuali tratti non riconosciuti dall’algoritmo di tracking.