350 rub
Journal Radioengineering №3 for 2009 г.
Article in number:
Use of Georadar for Investigating the Heterogeneities of the Upper Layer of the Soil of Coniferous Forest
Keywords: synthesized aperture georadar microwave physics penetration Inhomogeneity structure of ground surface
Authors:
A.A. Kalinkevich, M.S. Krylova, V.M. Masyuk, V.N. Marchuk
Abstract:
Electromagnetic radiation of VHF band characterizes with high penetrability in vegetation and upper layers of ground. When the ground is exposed to radiation at an angle to the vertical by means of side-looking radar with synthesized aperture (SAR) in this waveband the backscattering coefficient depends not only on roughness of the ground surface but dielectric inhomogeneity of the upper layers of the ground too. One can expect that the main contribution to the backscattering is given by inhomogeneities with sizes commensurable with radar wavelength. Inhomogeneity structure in subsurface layers is a very complicated point in research. An attempt to investigate inhomogeneities by means both georadar and direct method of augering is made. As a result we obtain a confirmation that the upper layers of ground do have nonuniform structure, especially in a forest area. Analysis of spacial spectra of heterogeneities at different depths has shown that the spacial heterogeneity fluctuations indicated by georadar are concentrated at a depth of 1 meter. The further investigation has shown that the inhomogeneity pattern differs for two different forest areas. In case of forest with high backscattering it is observed more intensive spectral components in the range space commensurable with wave number of VHF channel of the SAR. One should consider the provided results as preliminary ones since it has been unclear up to date how and by means of which methods one can carry out the detailed investigation of dielectric inhomogeneities in the upper layers of ground in large forest areas. Keywords: synthesized aperture, georadar, microwave physics, penetration, Inhomogeneity structure of ground surface
Pages: 98
References
  1. Israelsson Hans, Ulander Lars M., Torleif Martin, Askne Jan I.H. A Coherent Scattering Model to Determine Forest Backscattering in the VHF-Band. - IEEE Trans.on Geoscience and Remote Sensing, 2000, vol. 38, no.1, January, pp.238 - 248.
  2. Smith J., Ulander Lars M. A Model Relating VHF-Band Backscatter to Stem Volume of Coniferous Boreal Forest. - IEEE Trans.on Geoscience and Remote Sensing, 2000, vol.38, no. 2, March, pp.728-740.
  3. Смирнов В.В. Органическая масса в некоторых лесных фитоценозах европейской части СССР. - М.: Наука, 1971.
  4. Карпачевский Л.О., Киселева Н.К., Попова С.И. Пестрота почвенного покрова под широколиственно-еловым лесом. - Почвоведение, 1968, №1, с. 10-24.
  5. Лещанский Ю.И., Лебедева Г.Н., Шумилин В.Д. Электрические параметры песчаного и глинистого грунтов в диапазоне сантиметровых, дециметровых и метровых волн. - Изв. вузов. Сер. Радиофизика, 1971, т. 14, № 4, с. 563-569.
  6. Чубаров В.И. Питание грунтовых вод песчаной пустыни через зону аэрации. - М.: Недра, 1972.
  7. Ulabi F. Radar signatures of the Earth surface and control of resources renewal. - Proceeding IEEE, 1982, vol. 70, nо. 12, pp. 43-61.
  8. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почвы. Изд. 3. - М.: Агропромиздат, 1986, с. 149-157.
  9. Арманд Н.А., Лукин Д.С., Чубинский Н.П. Современные проблемы подповерхностной радиолокации. В кн. Сверхширокополосные системы в радиолокации и связи. Конспект лекций, Научный совет Российской Академии наук по комплексной проблеме «Распространение радиоволн», Муромский институт Влад. ГУ.
  10. Марчук В.Н., Смирнов В.М. Применение георадаров серии «Герад» для решения научных и инженерно-физических задач. - Труды Всероссийской научной конференции «Сверхширокополосные сигналы в радиолокации, связи и акустике», Муром, 1-3 июля 2003, с. 455-459.
  11. Калинкевич А.А., Кутуза Б.Г.,Крылова М.С. и др. - Об опыте использования георадарных данных для интерпретации РЛИ, получаемых с помощью ИМАРК. - Труды 2-й Международной конференции «Акустооптичекие и радиолокационные методы измерений и обработки информации» (ARMIMP - 2007), Россия, Суздаль, сентябрь 25-27, 2007, с.9-16.
  12. Марчук В.Н. Методики проведения экспериментов по радиолокационному подповерхностному зондированию Земли и планет земной группы. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук, Фрязино, 2008.
  13. Финкельштейн М.И. и др. Подповерхностная радиолокация. - М.: Радио и связь, 1994.
  14. Марпл С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения. - М.: Мир, 1990.
  15. Хаттон Л., Уэрдингтон М., Дж.Мейкин. Обработка сейсмических данных. - М.: Мир, 1989.