или более четырех десятилетий известно, что скорость радиоволн и содержание влаги в почве сильно взаимосвязаны. Измеряя скорость радиоволн, можно косвенно измерить влажность почвы. Такие измерения могут помочь оптимизировать сельскохозяйственное орошение.
Радиолокационный радар (GPR) отображает недра с помощью радиоволн. На заре георадара факторы, контролирующие скорость волны, не были хорошо изучены. Новаторская работа в конце 1970-х годов установила эмпирическую взаимосвязь между содержанием воды и скоростью георадара. Фактически, использование рефлектометрии во временной области (TDR), которая является близким родственником георадара, широко использовалось для изучения контролируемых образцов почвы и установления взаимосвязи.
С тех пор приборы TDR стали обычным методом измерения влажности почвы. В настоящее время существует множество вариантов подхода TDR, и этот метод является общепринятым. Метод TDR ограничен, потому что требует, чтобы зонд был вставлен в почву; Измерение содержания воды производится на ограниченной площади, поэтому этот метод трудно использовать для покрытия больших площадей. С другой стороны, этот метод отлично подходит для мониторинга содержания воды в зависимости от времени в определенном месте.
Георадар всегда предлагал мощный инструмент для быстрого охвата территории, поскольку этот метод не требует прямого контакта с почвой. Георадар можно быстро перемещать по поверхности и наносить на карту большие площади. На протяжении многих лет целью была разработка георадаров в дополнение к дискретным измерениям TDR.
Возможны несколько подходов на основе георадара, но все они имеют ограниченный успех. Каждый подход может эффективно работать для определения содержания воды при привлечении опытного исследователя или оператора георадара. К сожалению, получение желаемого результата с помощью легко развертываемого устройства георадара с автоматическим анализом данных до значения содержания воды так и не было достигнуто.
Одним из наиболее эффективных способов использования георадара для оценки содержания воды было использование широкоугольного зондирования отражения и преломления (WARR). Эти измерения было сложно проводить из-за медленного сбора данных, и они ограничивались небольшими участками. Кроме того, требуется опытный оператор для проведения измерений и анализа данных.
Недавно мы представили Машина WARR который является новым новым георадаром. Эта новая система обеспечивает быстрое профилирование с практически непрерывным сбором данных зондирования WARR. Результат открыл дверь для картирования влажности почвы на больших площадях.
Forschungszentrum Jülich, университет в Германии, был пионером в использовании георадара для многих почвенных и грунтовых вод. Юлих обладает обширными возможностями для изучения сельскохозяйственных проблем и разрабатывает несколько новых и передовых прикладных геофизических методов. Хорошо контролируемые тестовые площадки позволяют тестировать технологии в самых разных проблемных областях. Некоторые уникальные интервальные исследования позволяют лучше понять, как меняются условия грунтовых вод в течение вегетационного периода.
Доктор Ян ван дер Крук и его исследовательская группа в настоящее время первыми используют WARR Machine для картирования содержания влаги в почве. Исследование кандидата наук Мануэлы Кауфманн демонстрирует жизнеспособность новой технологии. Прототип системы, развернутый в Юлихе, показан на Рисунке 1. Эта конфигурация машины WARR буксируется за транспортным средством ATV и разрабатывается, чтобы обеспечить непрерывное профилирование областей размера поля для регулярного картирования изменений содержания влаги в почве.
Профиль контролируемого испытательного поля дал предварительные результаты, показанные на Рисунке 2. Автоматический и ручной анализ данных использовался для оценки содержания воды по скорости радиоволн и сравнивался с ограниченным количеством отдельных результатов измерения WARR для одного канала. Разработка надежного автоматизированного инструмента анализа данных будет ключом к успешному внедрению этой новой технологии.
