またはXNUMX年以上の間、電波速度と土壌水分量は強く結びついていることが知られています。 電波速度を測定することにより、土壌の含水量を間接的に測定することができます。 このような測定は、農業灌漑を最適化する可能性があります。
地中レーダー（GPR）は、電波を使用して地下をマッピングします。 GPRのごく初期の頃、波の速度を制御する要因はよく理解されていませんでした。 1970年代後半の先駆的な研究により、含水量とGPR速度の間に経験的な関係が確立されました。 実際、GPRに近いいとこである時間領域反射率測定（TDR）の使用は、管理された土壌サンプルを研究し、関係を確立するために広く使用されました。
それ以来、TDR装置は土壌の含水量を測定するための通常の方法になりました。 現在、TDRアプローチにはさまざまなバリエーションがあり、この方法は一般的に受け入れられています。 TDR技術は、プローブを土壌に挿入する必要があるため、制限されています。 含水量の測定は限られた領域で行われるため、この方法は広い領域をカバーするために容易に使用されません。 一方、この方法は、局所的な位置での水分量と時間の関係を監視するのに最適です。
GPRは、この技術が土壌との直接接触を必要としないため、迅速なエリアカバレッジのための強力な手段を提供する可能性を常に提供してきました。 GPRデバイスは表面上をすばやく移動でき、広い領域をマッピングできます。 長年にわたり、離散TDR測定を補完するGPRの開発が目標でした。
いくつかのGPRベースのアプローチが可能ですが、すべてが限られた成功しか見ていません。 熟練した研究者またはGPRオペレーターが従事している場合、各アプローチは効果的に水分含有量を取得するために機能します。 残念ながら、含水量値への自動データ分析を備えた、容易に展開可能なGPRデバイスを使用して、望ましい結果を取得することはこれまで達成されていません。
含水量を推定するためにGPRを使用するより効果的な方法のXNUMXつは、広角反射および屈折（WARR）測深を使用することでした。 これらの測定は、データ収集が遅いため実行が複雑であり、小さな領域に限定されていました。 さらに、経験豊富なオペレーターが測定を行い、データを分析する必要があります。
最近、私たちは WARRマシン これは新しいGPR機器です。 この新しいシステムは、WARRサウンディングの実質的に継続的な取得による迅速なプロファイリングを可能にします。 その結果、大面積の土壌水分マッピングを行うための扉が開かれました。
ドイツの大学であるForschungszentrumJülichは、多くの土壌および地下水用途でのGPRの使用を開拓してきました。 ユーリッヒは農業問題を調査するための広範な能力を持っており、いくつかの新しく高度な応用地球物理学的手法を開発しています。 適切に管理されたテストサイトにより、さまざまな問題領域の技術テストが可能になります。 いくつかのユニークなタイムラプス研究は、成長期に地下水の状態がどのように変化するかについての理解を大幅に強化しています。
Jan van der Kruk博士と彼の研究チームは現在、土壌含水量マッピングのためのWARRマシンの使用を開拓しています。 博士課程の候補者であるマヌエラ・カウフマンによる研究は、新技術の実行可能性を実証しています。 ユーリッヒに配備されたプロトタイプシステムを図1に示します。このWARRマシン構成ユニットは、ATV車両の後ろに牽引され、フィールドサイズの領域を継続的にプロファイリングして土壌水分量の変動を定期的にマッピングできるように開発されています。
制御されたテストフィールド全体のプロファイルにより、図2に示す予備的な結果が生成されました。自動および手動のデータ分析を使用して電波速度から含水量を推定し、限られた数の個別の単一チャネルWARR測定結果と比較しました。 信頼性の高い自動データ分析ツールの開発は、この新しいテクノロジーの展開を成功させるための鍵となります。
