Modélisation du signal radar en milieu stratifié et évaluation de techniques de mesure de l'humidité du sol

Abstract

La présente étude se penche sur des problèmes reliés à l'échantillonnage de l'humidité du sol et à l'estimation du signal radar sur sols nus. Le travail se divise en deux volets. Le volet 1 évalue trois techniques de mesure de l'humidité du sol (gravimétrie, réflectométrie temporelle et sonde diélectrique) et deux protocoles d'échantillonnage. Dans le volet 2, un modèle de simulation du signal en milieu stratifié est développé, et les estimés de signal obtenus sont comparés aux estimés basés uniquement sur une valeur moyenne d'humidité du sol prise sur une profondeur fixe d'échantillonnage. Les différences entre les deux estimés dépendent de la fréquence et du choix judicieux de la profondeur d'échantillonnage; elles sont plus importantes aux faibles angles et en polarisation HV, puis W. Le modèle de simulation a aussi été utilisé pour étudier la profondeur de pénétration du signal et en déduire la profondeur optimale d'échantillonnage en tenant compte des caractéristiques du signal. Une variation de 25 [degrés] de l'angle d'incidence a peu d'effet sur la profondeur de pénétration en bande Ku; l'écart reste inférieur ou égal à 0,5 cm en bande C mais peut atteindre 1,3 cm en bande L. L'impact de la polarisation est nul en bande Ku mais croît avec l'angle d'incidence en bande C et L. A 50 [degrés], il est, en moyenne de 1 cm en bande C et de 2 cm en bande L. En polarisation W, la profondeur croît avec une augmentation de l'angle alors que l'effet est inversé en polarisation HH. Deux méthodes pour estimer la profondeur d'échantillonnage en conditions opérationnelles sont présentées. Lorsqu'on inverse un modèle pour estimer l'humidité du sol à partir du signal, ces méthodes permettent aussi d'estimer l'épaisseur de sol représentée par l'humidité ainsi estimée.