The knowledge of the dynamics of soil water is essential in agricultural, hydrological and environmental engineering as it controls plant growth, key hydrological processes, and the contamination of surface and subsurface water. Nearby remote sensing can be used for characterizing non-destructively the hydrogeophysical properties of the subsurface. In that respect, ground penetrating radar (GPR) constitutes a promising high resolution characterization tool. However, notwithstanding considerable research has been devoted to GPR, its use for assessing quantitatively the subsurface properties is constrained by the lack of appropriate GPR systems and signal analysis methods.
In this study, a new integrated approach is developed to identify from GPR measurements the soil water content and hydraulic properties governing water transfer in the subsurface. It is based on hydrodynamic and electromagnetic inverse modeling. Research on GPR has focused on GPR design, forward modeling of GPR signal, and electromagnetic inversion to estimate simultaneously the depth dependent dielectric constant and electric conductivity of the shallow subsurface, which are correlated to water content and water quality. The method relies on an ultrawide band stepped frequency continuous wave radar combined with an off-ground monostatic TEM horn antenna. This radar configuration offers possibilities for real time mapping and allows for a more realistic forward modeling of the radar-antenna-subsurface system. Forward modeling is based on the exact solution of Maxwell's equations for a stratified medium. The forward model consists in elementary linear components which are linked in series and parallel. The GPR approach is validated for simple laboratory and outdoor conditions. GPR signal inversion enables the monitoring of the soil water dynamics, which can be subsequently inverted for estimating the soil hydraulic properties. A specifically designed hydrodynamic inverse modeling procedure which requires only water content data as input is further developed and validated to obtain the soil hydraulic properties under laboratory conditions.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:BICfB/oai:ucl.ac.be:ETDUCL:BelnUcetd-11062003-120300 |
| Date | 10 November 2003 |
| Creators | Lambot, Sébastien |
| Publisher | Universite catholique de Louvain |
| Source Sets | Bibliothèque interuniversitaire de la Communauté française de Belgique |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | text |
| Format | application/pdf |
| Source | http://edoc.bib.ucl.ac.be:81/ETD-db/collection/available/BelnUcetd-11062003-120300/ |
| Rights | unrestricted, J'accepte que le texte de la thèse (ci-après l'oeuvre), sous réserve des parties couvertes par la confidentialité, soit publié dans le recueil électronique des thèses UCL. A cette fin, je donne licence à l'UCL : - le droit de fixer et de reproduire l'oeuvre sur support électronique : logiciel ETD/db - le droit de communiquer l'oeuvre au public Cette licence, gratuite et non exclusive, est valable pour toute la durée de la propriété littéraire et artistique, y compris ses éventuelles prolongations, et pour le monde entier. Je conserve tous les autres droits pour la reproduction et la communication de la thèse, ainsi que le droit de l'utiliser dans de futurs travaux. Je certifie avoir obtenu, conformément à la législation sur le droit d'auteur et aux exigences du droit à l'image, toutes les autorisations nécessaires à la reproduction dans ma thèse d'images, de textes, et/ou de toute oeuvre protégés par le droit d'auteur, et avoir obtenu les autorisations nécessaires à leur communication à des tiers. Au cas où un tiers est titulaire d'un droit de propriété intellectuelle sur tout ou partie de ma thèse, je certifie avoir obtenu son autorisation écrite pour l'exercice des droits mentionnés ci-dessus. |
Page generated in 0.0027 seconds