La zona del sottosuolo più prossima alla superficie è molto rilevante dal punto di vista geologico ed essendo molto complessa, non può essere caratterizzata solo con le tecniche di campionamento diretto. Di conseguenza metodi indiretti quali quelli geofisici risultano fondamentali sia per ridurre il numero di misure dirette, sia per cogliere eterogeneità a piccola, media e larga scala. La scelta delle tecniche da usare dipende da fattori quali risoluzione, profondità d'investigazione e sensitività di ciascuna tecnica rispetto all'oggetto investigato. Inoltre, per una migliore comprensione di tale porzione di sottosuolo, sullo stesso sito vengono integrate diverse tecniche geofisiche. I dati geofisici acquisiti in campagna vengono in genere interpretati usando schemi d'inversione separati per ciascuna tecnica, ad esempio interpretando (invertendo) separatamente i dati di resistività elettrica o di sismica a rifrazione ed usando il risultato di una delle due tecniche come vincolo per l'altra. Il modello risultante può però presentare notevoli ambiguità nel passaggio dalle proprietà fisiche all'interpretazione geologica. Un modello invece più preciso viene ottenuto attraverso l'inversione congiunta, cioè invertendo contemporaneamente dati acquisiti con diverse metodologie geofisiche.
L'obiettivo del progetto di ricerca è di realizzare un¿inversione integrata e multiparametrica di due diversi tipi di dati geofisici, cioè quelli di resistività elettrica e di sismica a rifrazione entrambi acquisiti in superficie con la finalità di ottenere una caratterizzazione ad alta risoluzione della porzione di suolo prossima alla superficie. In particolare si propone di utilizzare i metodi di resistività elettrica e di tomografia sismica a rifrazione poiché l'integrazione di tali metodi ad alta risoluzione può fornire un valore aggiunto in applicazioni ingegneristiche ed ambientali, come la caratterizzazione geotecnica di un sito e l'individuazione delle risorse idrologiche.
Il progetto si pone l¿obiettivo di ottenere mappe di saturazione o porosità ad alta risoluzione della parte più superficiale del sottosuolo che siano molto accurate ed affidabili. Le mappe così ottenute possono quindi risultare utili in molte applicazioni, quali l¿agricoltura, la caratterizzazione di terreni su cui costruire un edificio o una discarica, consentendo quindi di mirare e minimizzare i campionamenti diretti. Tale obiettivo prevede l¿implementazione di un algoritmo di inversione integrata dei dati di resistività elettrica e di sismica a rifrazione in Python. In particolare, per il modello della sismica a rifrazione si confronteranno i risultati ottenuti attraverso diversi tipi di algoritmi, implementando in Python l¿algoritmo relativo al metodo che viene considerato il più stabile e veloce, cioè il Fast Marching Method. Inoltre lo scopo del progetto è quello di testare tali algoritmi per modelli molto complessi ed eterogenei del sottosuolo così da capire se essi possano essere utilizzati non per specifiche geometrie di sottosuolo. In base ai risultati ottenuti sarà quindi possibile capire anche la validità delle relazioni petrofisiche utilizzate e quali miglioramenti apportare nelle fasi di acquisizione, processing, modellazione ed inversione dei dati geofisici.