A agricultura de precisão pode ser definida como o gerenciamento da produção levando em consideração a variabilidade espacial da produtividade e dos fatores a ela relacionados, visando otimizar os insumos e permitindo a diminuição nos custos de produção. Uma forma de mapeamento de fatores do solo é o monitoramento da condutividade elétrica que permite inferir sobre variáveis como textura, salinidade, teor de água, entre outros. Os mapas de condutividade elétrica do solo não excluem a análise de amostras em laboratório, porém fornecem uma orientação na execução de amostragens estratégicas através da identificação de zonas homogêneas. Esse trabalho dá continuidade a estudos de monitoramento da condutividade elétrica do solo, utilizando um sensor de condutividade elétrica por contato, em áreas experimentais aonde vêm sendo obtidas informações da variabilidade espacial dos fatores do solo e da produção. Não se tem, até o momento, o domínio da qualidade da informação relacionada à condutividade elétrica para solos brasileiros, sendo necessários estudos aprofundados, especialmente para as regiões de maior importância agrícola do país. Por outro lado, no solo, o teor de água é fortemente relacionado a várias de suas características físicas, inclusive a condutividade elétrica. Antecipando-se a problemas de interpretação da condutividade elétrica que possam advir da falta de informação do teor de água no solo, o objetivo do trabalho foi monitorar espacialmente o teor de água e modelar sua influência na condutividade elétrica. Foram realizadas análises estatísticas clássicas, análises exploratórias dos dados e análises geoestatísticas, gerando parâmetros para a obtenção de mapas interpolados das variáveis condutividade elétrica, teor de água e argila, estimando, através da krigagem, valores dessas variáveis em locais não amostrados e também possibilitando análises de regressões polinomiais entre as variáveis. Por meio das regressões foi possível observar que no solo grande parte da variação do teor de água pode ser explicada pela variação do teor de argila. Em uma das áreas, onde as amplitudes dos teores de argila são maiores, a variabilidade espacial da condutividade elétrica mostrou ser dependente do teor de água e conseqüentemente do teor de argila. Em outra área o teor de água não apresentou influência na variabilidade espacial da condutividade elétrica. / Precision agriculture can be defined as the production management taking into account the spatial variability of yield and factors related, aiming to optimize the inputs and allowing the decrease of production costs. A way to monitor soil properties is by using electrical conductivity sensors which allows inferring about variables such as texture, salinity, moisture, etc. Maps of soil electrical conductivity do not exclude samples analysis in laboratory, however, they give an orientation in the execution of strategic samplings by the identification of homogeneous areas. This work gives continuity to studies of monitoring of the soil electrical conductivity, using an electrical conductivity sensor for contact, in experimental areas where has been obtained information of space variability of soil factors and yield. Information related to soil electrical conductivity is not well known for Brazilian soils, so it is important to conduct studies, especially for the agricultural areas of the country. On the other hand, soil moisture is strongly related the several of its physical properties, besides electrical conductivity. Foreseeing problems of interpretation of electrical conductivity information that can occur because of lack of information of soil moisture, the objective of this work was to spatially monitor soil moisture and to model its influence on electrical conductivity. Classic statistical analyses, data exploratory analyses and geoestatistic analyses were accomplished, generating parameters for interpolation maps of the: electrical conductivity, variables moisture and clay, estimating, through kriging, values of those variables in no sampled places and also making possible polynomials regressions analyses among the variables. Through the regressions it was possible to observe that, in the soil, great part of the moisture variation can be explained by the clay variation. In one of the areas, where the range of clay rate are larger, the spatial variability of the electrical conductivity showed to be dependent on the moisture and consequently on the clay. In another area the moisture not present any influence in the spatial variability of the electrical conductivity.

O presente estudo objetivou a análise, em lavouras sob semeadura direta, da distribuição vertical e horizontal da resistência à penetração medida por valores georreferênciados do Índice de Cone (IC) e a influência do teor de água do solo, permitindo assim a interpolação para análise de relações causa e efeito. Fatores importantes como o teor de argila, silte, densidade, espaço poroso e teor de matéria orgânica do solo também foram monitorados. Utilizou-se um penetrômetro hidráulico eletrônico, receptores de GPS, amostradores de solo e programas computacionais para o tratamento e obtenção dos resultados em três áreas de estudo sob semeadura direta. Os resultados foram apresentados na forma de mapas em diferentes profundidades, os quais permitem a visualização da espacialidade dos atributos, e pela regressão entre os dados interpolados através da função que apresentou o coeficiente de determinação (R2) mais elevado. Constatou-se a ocorrência de valores maiores para o IC nas profundidades compreendidas de 0,1 a 0,2 m em todas as áreas estudadas. Observou-se também valores menores de IC em locais com maior teor de matéria orgânica, a qual coincidiu com maiores teores de argila e silte em uma das áreas para a qual estes três atributos foram monitorados. A visualização das relações entre fatores nos mapas e a regressão adequada entre os valores interpolados dos atributos destes nem sempre foram possíveis, mas quando houve esta possibilidade, a inter-relação entre o IC e o teor de água, assim como todas as relações espaciais com os demais atributos do solo estudados foram visíveis nos mapas e constatáveis pelo modelo ajustado. O IC foi influenciado principalmente pelo teor de água, densidade e espaço poroso do solo. No entanto seu valor também variou em decorrência de outras inter-relações existentes, as quais estão relacionadas aos teores de argila, silte e matéria orgânica. / The objective of this study is to measure the vertical and horizontal distribution of cone index (CI) values in no- till systems and the influence of soil water content. Data were interpolated allowing for cause and effect analysis. Other important factors as clay and silte content, bulk density, porous space and organic matter content had been monitored. A hydraulically penetrometer was used together with GPS receiver, soil auger and computer programs to collect and analize the data in tree different areas. Results allowed for the generation of maps of the attributes on different depts, and the regression among the interpolated data, choosing the models with the higher determination coefficient (R2). It was evidenced, in all areas, high CI values at depth betwen 0,1 to 0,2 m. Lower values of CI occurred, in one of the areas, in the same place of higher organic matter, in the same located of higher clay and silt content. The visualization of relationship between two factors in the maps and the regression among the interpolated values extracted from those maps was not always possible, but when that possibility took place, the relationship between the CI and water content, as the other spatial relations, was visible in the maps and achievable by the modeling of the data extracted from them. The CI was first influenced by the water content, bulk density and porous space. Nevertheless it also varied as function of clay, silte and organic matter content.

A agricultura de precisão pode ser definida como o gerenciamento da produção levando em consideração a variabilidade espacial da produtividade e dos fatores a ela relacionados, visando otimizar os insumos e permitindo a diminuição nos custos de produção. Uma forma de mapeamento de fatores do solo é o monitoramento da condutividade elétrica que permite inferir sobre variáveis como textura, salinidade, teor de água, entre outros. Os mapas de condutividade elétrica do solo não excluem a análise de amostras em laboratório, porém fornecem uma orientação na execução de amostragens estratégicas através da identificação de zonas homogêneas. Esse trabalho dá continuidade a estudos de monitoramento da condutividade elétrica do solo, utilizando um sensor de condutividade elétrica por contato, em áreas experimentais aonde vêm sendo obtidas informações da variabilidade espacial dos fatores do solo e da produção. Não se tem, até o momento, o domínio da qualidade da informação relacionada à condutividade elétrica para solos brasileiros, sendo necessários estudos aprofundados, especialmente para as regiões de maior importância agrícola do país. Por outro lado, no solo, o teor de água é fortemente relacionado a várias de suas características físicas, inclusive a condutividade elétrica. Antecipando-se a problemas de interpretação da condutividade elétrica que possam advir da falta de informação do teor de água no solo, o objetivo do trabalho foi monitorar espacialmente o teor de água e modelar sua influência na condutividade elétrica. Foram realizadas análises estatísticas clássicas, análises exploratórias dos dados e análises geoestatísticas, gerando parâmetros para a obtenção de mapas interpolados das variáveis condutividade elétrica, teor de água e argila, estimando, através da krigagem, valores dessas variáveis em locais não amostrados e também possibilitando análises de regressões polinomiais entre as variáveis. Por meio das regressões foi possível observar que no solo grande parte da variação do teor de água pode ser explicada pela variação do teor de argila. Em uma das áreas, onde as amplitudes dos teores de argila são maiores, a variabilidade espacial da condutividade elétrica mostrou ser dependente do teor de água e conseqüentemente do teor de argila. Em outra área o teor de água não apresentou influência na variabilidade espacial da condutividade elétrica. / Precision agriculture can be defined as the production management taking into account the spatial variability of yield and factors related, aiming to optimize the inputs and allowing the decrease of production costs. A way to monitor soil properties is by using electrical conductivity sensors which allows inferring about variables such as texture, salinity, moisture, etc. Maps of soil electrical conductivity do not exclude samples analysis in laboratory, however, they give an orientation in the execution of strategic samplings by the identification of homogeneous areas. This work gives continuity to studies of monitoring of the soil electrical conductivity, using an electrical conductivity sensor for contact, in experimental areas where has been obtained information of space variability of soil factors and yield. Information related to soil electrical conductivity is not well known for Brazilian soils, so it is important to conduct studies, especially for the agricultural areas of the country. On the other hand, soil moisture is strongly related the several of its physical properties, besides electrical conductivity. Foreseeing problems of interpretation of electrical conductivity information that can occur because of lack of information of soil moisture, the objective of this work was to spatially monitor soil moisture and to model its influence on electrical conductivity. Classic statistical analyses, data exploratory analyses and geoestatistic analyses were accomplished, generating parameters for interpolation maps of the: electrical conductivity, variables moisture and clay, estimating, through kriging, values of those variables in no sampled places and also making possible polynomials regressions analyses among the variables. Through the regressions it was possible to observe that, in the soil, great part of the moisture variation can be explained by the clay variation. In one of the areas, where the range of clay rate are larger, the spatial variability of the electrical conductivity showed to be dependent on the moisture and consequently on the clay. In another area the moisture not present any influence in the spatial variability of the electrical conductivity.

O presente estudo objetivou a análise, em lavouras sob semeadura direta, da distribuição vertical e horizontal da resistência à penetração medida por valores georreferênciados do Índice de Cone (IC) e a influência do teor de água do solo, permitindo assim a interpolação para análise de relações causa e efeito. Fatores importantes como o teor de argila, silte, densidade, espaço poroso e teor de matéria orgânica do solo também foram monitorados. Utilizou-se um penetrômetro hidráulico eletrônico, receptores de GPS, amostradores de solo e programas computacionais para o tratamento e obtenção dos resultados em três áreas de estudo sob semeadura direta. Os resultados foram apresentados na forma de mapas em diferentes profundidades, os quais permitem a visualização da espacialidade dos atributos, e pela regressão entre os dados interpolados através da função que apresentou o coeficiente de determinação (R2) mais elevado. Constatou-se a ocorrência de valores maiores para o IC nas profundidades compreendidas de 0,1 a 0,2 m em todas as áreas estudadas. Observou-se também valores menores de IC em locais com maior teor de matéria orgânica, a qual coincidiu com maiores teores de argila e silte em uma das áreas para a qual estes três atributos foram monitorados. A visualização das relações entre fatores nos mapas e a regressão adequada entre os valores interpolados dos atributos destes nem sempre foram possíveis, mas quando houve esta possibilidade, a inter-relação entre o IC e o teor de água, assim como todas as relações espaciais com os demais atributos do solo estudados foram visíveis nos mapas e constatáveis pelo modelo ajustado. O IC foi influenciado principalmente pelo teor de água, densidade e espaço poroso do solo. No entanto seu valor também variou em decorrência de outras inter-relações existentes, as quais estão relacionadas aos teores de argila, silte e matéria orgânica. / The objective of this study is to measure the vertical and horizontal distribution of cone index (CI) values in no- till systems and the influence of soil water content. Data were interpolated allowing for cause and effect analysis. Other important factors as clay and silte content, bulk density, porous space and organic matter content had been monitored. A hydraulically penetrometer was used together with GPS receiver, soil auger and computer programs to collect and analize the data in tree different areas. Results allowed for the generation of maps of the attributes on different depts, and the regression among the interpolated data, choosing the models with the higher determination coefficient (R2). It was evidenced, in all areas, high CI values at depth betwen 0,1 to 0,2 m. Lower values of CI occurred, in one of the areas, in the same place of higher organic matter, in the same located of higher clay and silt content. The visualization of relationship between two factors in the maps and the regression among the interpolated values extracted from those maps was not always possible, but when that possibility took place, the relationship between the CI and water content, as the other spatial relations, was visible in the maps and achievable by the modeling of the data extracted from them. The CI was first influenced by the water content, bulk density and porous space. Nevertheless it also varied as function of clay, silte and organic matter content.

L'eau fait partie intégrante de la vie sur notre planète et joue un rôle important dans les études pour évaluer l'impact du changement climatique. La recherche des ressources en eau est donc très importante pour la communauté scientifique du "climat" non seulement en surveillant de près le budget régional et mondial des ressources en eau, mais aussi pour comprendre les changements dans la fréquence et l'intensité des événements météorologiques ponctuels. Cela est particulièrement vrai pour les phénomènes météorologiques extrêmes, qui ont de grands impacts socio-économiques. L'impact des tempêtes tropicales plus ou plus intenses, des méga-neiges ou des coupes de poussières est l'un des principaux domaines de la recherche climatique. Le but de mon travail de recherche est de fournir des moyens d'évaluer l'impact des changements climatiques sur les ressources en eau et de trouver des outils flexibles permettant une gestion durable de l'eau. Des études récentes ont montré que l'on peut tirer parti des ondes émises en continu par les constellations du système mondial de navigation par satellite (GNSS) pour mesurer l'humidité du sol. Cette technique de télédétection opportuniste, connue sous le nom de réflectométrie GNSS (GNSS-R), consiste à comparer l'interférence des ondes réfléchies par le sol et celles provenant directement des satellites. Dans ma thèse, je me suis concentré sur la base GNSS-R sur le rapport signal-sur-bruit (SNR) enregistré par un récepteur GNSS conventionnel avec une unique antenne pour récupérer les variations d'humidité du sol. Beaucoup d'études ont montré l'efficacité de la méthode sur les sols argileux, et j'ai démontré dans ma thèse qu'elle était tout aussi efficace sur les sols sableux à condition d'appliquer la méthode du déroulement de phase. Cette méthode que je propose a été appliquée avec succès pour déterminer les variations locales d'humidité du sol: (1) 100% du sable dans le terrain de jeu de volleyball (Toulouse, France); et (2) >85% de sable dans la zone critique sahélienne de Dahra (Sénégal). En outre, la mesure précise et continue des niveaux d'eau des rivières est un élément important de la gestion des ressources en eau, afin d'obtenir une estimation continue du débit de la rivière dans le monde. La précision de la technique GNSS-R pour l'altimétrie fluviale est son pas d'échantillonnage élevé permet de suivre les événements hydrologiques extrêmes. Deux méthodes, les moindres carrés et la technique "Larson", ont été appliquées avec succès pour déterminer les variations des hauteurs au Vietnam: (1) sur la fleuve Rouge (21 ° 2'44.04 "N, 105 ° 51'48.86" E) où les événements et changements morphologiques associés aux événements hydrologiques (tempête tropicale) en 2016; et (2) sur le delta du Mékong (9 ° 31'38.63 "N, 106 ° 12'2.01" E) où les eaux continentales interagissent avec les eaux océanique. Mon travail montre que le GNSS-R est une alternative puissante et un complément significatif aux techniques actuelles de mesure de la gestion des ressources en eau en établissant un lien entre les différentes résolutions temporelles et spatiales actuellement obtenues par les outils conventionnels (in-situ capteurs, télédétection radar, etc.). Cette technique présente le grand avantage d'être basic sur le réseau pérenne du constatation GNSS et peut donc être utilisé sur n'importe quelle station GNSS. Par conséquent, en implantant une chaîne de traitement SNR, on peut automatiquement suivre les variations des environnementaux fondamentaux, i.e. la hauteur de la rivière, la pente locale de la surface de l'eau, les zones inondées, les variations d'humidité du sol et même la hauteur de végétation. / Water is an integral part of life on our planet and it plays an important role in climatic changes. Water resources research is, therefore, very important for the climate communities to not only closely monitor the regional and global water supply budget, but to also understand changes in frequency of occurrence and strength of individual weather events. This is especially true for extreme weather events, which have great societal and economic impacts. Whether we will have more or more intense tropical storms, mega-snow events, or dust-bowls in the near or far future climate. This is one of the key focus areas of climate research. The aim of my PhD work is to provide some answers to assess the impact of future climate change threats on water resources. And we are trying to find the adaptive tools needed for sustainable water resources management. In an effort to optimize water resource management, it is crucial to improve soil moisture situation awareness. With the advent of remote sensing, soil moisture is systematically monitored at the global scale but at the expense of the temporal and/or spatial resolution. Recent studies suggested to take advantage of continuously emitted waves by the Global Navigation Satellite System (GNSS) constellations, to retrieve soil moisture. This opportunistic remote sensing technique, known as GNSS Reflectometry (GNSS-R), consists in comparing the interference of reflected waves by the ground and those which come directly from satellites. In my thesis, I focused on GNSS-R technique base on the signal-to-noise ratio (SNR) recorded by conventional GNSS receiver with single antenna to retrieve soil moisture variations. Previous studies show the efficiency of this methodology for clay soil and I demonstrate for the first time, it's efficiency for sandy soil using Unwrapping phase method. This method that I propose has been successfully applied to determine local soil moisture variations of : (1) 100% of sand in Volleyball playground (Toulouse, France); and (2) >85% of sand in the Sahelian critical zone of Dahra (Senegal). In addition, accurate and continuous measurement of river water levels is an important element in water resource management, to obtain an ongoing estimate of the river's flow around the world. The accuracy of GNSS-R technique for river altimetry is useful for detection of extreme hydrological events and to show the competition between continental and oceanic water near coastal area. The two methods, Least Square and "Larson" methods, has been successfully applied to determine local variations in Vietnam of: (1) the Red river (21°02'44.04"N, 105°51'48.86"E) to identify flood events and morphological changes associated to the hydrological events (tropical storm) in 2016; and (2) the Mekong river delta (9°31'38.63"N, 106°12'2.01"E) where continental water interacts with oceanic water. My work shows that GNSS-R is a powerful alternative and a significant complement to the current measurement techniques for managing water resource by establishing a link between the different temporal and spatial resolutions currently achieved by conventional tools (in-situ sensors, remote sensing radar, etc.). This technique has a great advantage based on already-developed and sustainable GNSS satellites networks and can be applied to any GNSS geodetic station. Therefore, by installing a processing chain of the SNR acquisitions, we are able to monitor various environmental parameters i.e. height river, local slope of water surface, flooded areas, soil moisture variations and even vegetation/plant height.