باستان ژئوفیزیک یکی از زیرشاخه های ژئوفیزیک کاربردی است که با استفاده از روش های گوناگون ژئوفیزیکی به اکتشاف آثار باستانی مدفون در زمین می پردازد. سرعت بالای انجام عملیات های ژئوفیزیکی، هزینه کم در مقایسه با دیگر روش های اکتشافی، نتایج قابل اعتماد، غیرمخرب بودن این روش ها و موفقیت آمیز بودن کاربرد آنها در کاوش های باستان شناسی باعث شده که توجه باستان شناسان به ژئوفیزیک جلب شده و کاربرد آن در کاوش های باستانی روزافزون شود. توموگرافی الکتریکی مقاومت ویژه (ert) یکی از روش های مقاومت ویژه الکتریکی است؛ که در آن با بهره جستن از یک شبکه متراکم برداشت، تعداد زیادی نقطه در دو راستای جانبی و قائم اندازه گیری می شوند. این روش در مقایسه با روش های مرسوم برداشت های ژئوالکتریک سریع تر بوده، تصاویر نهایی از وضوح بالاتری برخوردار است و نتایج دقیق تر هستند. به همین دلیل به کارگیری این روش در کاوش های باستان شناسی می تواند بسیار سودمند باشد. روش رادار نفوذی به زمین (gpr) نیز با فرستادن امواج الکترومغناطیسی فرکانس بالا به زمین و اندازه گیری زمان رفت و برگشت موج در گیرنده شکل هندسی، ابعاد، عمق قرارگیری اهداف زیرسطحی و موقعیت فصل مشترک ها را در اعماق کم مشخص می کند و در نتیجه می تواند در بررسی های باستان شناسی بسیار موثر باشد. در این تحقیق سعی شده است با تلفیق نتایج هر دو روش ert و gpr، علاوه بر رسیدن به دیدی واضح تر از زیرسطح و تفسیری دقیق تر، کارآیی دو روش در کاوش های باستانی در تپه حصار دامغان بررسی و نقاط قوت و ضعف آنها نیز با یکدیگر قیاس شود. با توجه به ویژگی های محدوده مورد مطالعه فرض بر این بود که اگر بنایی در زیر سطح مدفون باشد، با توجه به متراکم تر بودن بنا نسبت به محیط دربرگیرنده احتمالاً مقاومت ویژه آن بیشتر از محیط اطرافش خواهد بود. این تباینی است که در برداشت های الکتریکی مورد نظر است. همچنین اگر این فرض درست باشد سرعت میرایی امواج gpr در محیط دربرگیرنده بیشتر از بنای مدفون خواهد بود. این امر در مقاطع به صورت بخش های با عمق نفوذ کمتر مشخص می شود. درصورتی که در زیر زمین حفره ای وجود داشته باشد (مثل کوره یا قبر) باز هم این حفره دارای مقاومت ویژه ای به مراتب بیشتر از اطراف است و تباین خصوصیات الکترومغناطیسی آن نیز به میزان قابل توجهی با اطراف متفاوت خواهد بود. در هر دو حالت وجود بنا و یا حفره در زیرسطح، تباین فیزیکی مربوطه لازم بین هدف مدفون و مواد محصور کننده اش برای هر دو روش ژئوفیزیکی وجود خواهد داشت. پس از طراحی شبکه منظم سه بعدی برداشت، برداشت ها انجام و بررسی های دو و سه بعدی صورت گرفت. نتایج هر دو روش با یکدیگر در هماهنگی بوده و حاکی از وجود دو آنومالی با شکل هندسی منظم در قسمت جنوب غربی محوطه برداشت و بافت رس ریز دانه محصور کننده آنومالی های مذکور می باشد. با توجه به شکل هندسی و ابعاد آنومالی های مذکور احتمال می رود که آنها ناشی از وجود دو دیوار متقاطع مدفون باشند. دیوارهای مدفون در روش ert با مقاومت ویژه بالا و شکل هندسی مشخص و محیط دربرگیرنده با مقاومت-ویژه پایین مشاهده می شود. در روش gpr دیوارها به صورت بخش های با عمق نفوذ بیشتر نسبت به اطراف قابل تمیز هستند. در حالت مقایسه ای روش gpr بسیار سریع تر از روش ert است. هرچند به دلیل رسانایی بالای محیط، عمق نفوذ gpr به شدت کاهش پیدا کرده است. در این بررسی روش ert علاوه بر شناسایی اعماق بیشتر قدرت تفکیک بالاتری نیز نسبت به روش gpr داشته است.

در سال های اخیر استفاده از روش gpr به دلیل دقت و سرعت بالای آن در بررسی عمق های کم زمین و در کارهای مهندسی افزایش یافته است. روش gpr براساس تفاوت در گذردهی الکتریکی نسبی دو محیط باعث شناسائی هدف می گردد. هدف این تحقیق، استفاده از روش gpr برای تقسیم بندی یا طبقه-بندی توصیفی خاک ها و تشخیص مناسب بودن آنها از نظر کشاورزی است. به همین علت، این روش برای بررسی خاک های زیر سطحی در مزرعه کشاورزی بسطام (منطقه پردیس کشاورزی دانشگاه شاهرود) به عنوان مطالعه موردی به کار گرفته شده و پروفیل های رادار به تعداد 4 پروفیل در طول خطوط شبکه معینی در سطح زمین طراحی شده و برداشت شد. سپس با پردازش و اعمال فیلترهای مناسب بر روی داده ها و تفسیر نتایج و همچنین با توجه به ارتباط بین داده های gpr و جنس یا نوع و بافت خاک و تعیین مقدار تقریبی مواد دانه ریز و دانه درشت (رس، سیلت و شن و ماسه) خاک از روی نتایج gpr، طبقه بندی توصیفی خاک های مورد مطالعه شامل رطوبت، جنس خاک از لحاظ میزان مواد دانه ریز و دانه درشت (رس، سیلت و شن و ماسه) و دیگر خصوصیات فیزیکی خاک انجام شد. علاوه بر این، به منظور تأیید و یا کالیبراسیون نتایج، با انجام حفاری دستی در مزرعه کشاورزی بسطام، تعدادی نمونه خاک از زیر سطح زمین در عمق کم نمونه برداری شد و خصوصیات و طبقه بندی این نمونه خاک ها را با انجام آزمایش تعیین بافت و تعیین میزان رطوبت در آزمایشگاه دانشکده کشاورزی دانشگاه شاهرود، انجام شده و نتایج به دست آمده از آزمایش ها با نتایج حاصل از پردازش، تحلیل و تفسیر داده های gpr برداشت شده مقایسه شد. به طور کلی نتایج حاصل از این برداشت ها انطباق خوب و قابل قبولی با نتایج آزمایشگاهی نمونه های خاک گرفته شده از عمق های مختلف و نسبتاً کم در زیر سطح زمین داشته است. عمق نسبتاً بالای نفوذ امواج رادار در قسمت مرکزی پروفیل شماره یک به مقدار رس و رطوبت کم در این قسمت نسبت داده شده که این نتیجه نیز همخوانی خوبی با نتایج آزمایشگاهی داشته است. همچنین عمق ناچیز نفوذ امواج رادار در ابتدا و انتهای پروفیل شماره سه حاکی از رسانندگی الکتریکی بالای خاک زیر سطحی به علت وجود مواد رسی متراکم و با رطوبت بالا در این قسمت ها تفسیر شده که این مطلب نیز توسط نتایج آزمایشگاهی مورد تأیید قرار گرفته است. بنابراین از روش gpr که روشی نسبتاً ارزان و سریع است، می توان برای تعیین جنس یا نوع و بافت خاک، رطوبت و مقدار تقریبی مواد دانه-ریز و دانه درشت در آن و در نهایت، برای طبقه بندی توصیفی خاک های زیر سطحی و دیگر خصوصیات فیزیکی خاک که مناسب بودن یا نبودن آنها را از نظر کشاورزی بیان می کند، استفاده نمود.