Modèles théoriques et mesures de la diffusion du rayonnement électromagnétique dans le domaine optique et radar par des sols avec des surfaces lisses et rugueuses

Theorical models and measurements of electromagnetic waves scattering in optical radar range by smooth and rough soil surfaces

• Auteur / Autrice : Daniela Despan
• Direction : Bernard Cervelle
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des géomatériaux
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Université de Marne-la-Vallée (1991-2019)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interférométrie

Réflectance

Résumé

Dans la premiere partie de la these un modele theorique original pour l'influence de la rugosite sur les proprietes de reflectance bidirectionnelle optique des sols est propose et valide par des mesures dans le laboratoire sur des surfaces aleatoires avec statistique rigoureusement controlee et connue. Nous indiquons comment des lois d'invariance affine peuvent etre exploitee dans la quantification des proprietes de reflectance des surfaces naturelles. Il est suffisant de simuler ces proprietes pour un nombre restreint mais representatif de profiles canoniques. Cette methode pourrait constituer un outil puissant de classification et caracterisation geomorphologique des surfaces naturelles a partir de leurs proprietes de reflectance. La deuxieme partie est consacree a l'analyse de la liaison entre le profil d'humidite d'un sol, la rugosite de surface et la phase du signal radar retrodiffuse. Dans le cas des surfaces lisses une relation deterministe est trouvee theoriquement et verifiee experimentalement, entre la phase et les valeurs du taux d'humidite et du gradient de taux d'humidite dans les couches superieures du sol. Nous montrons l'importance de la non-homogeneite du profil d'humidite pour la valeur de la phase du champ retrodiffuse. Dans le cas des surfaces rugueuses la phase est une variable aleatoire et nous etudions sa statistique. Nous introduisons le modele des ondes elementaires independantes qui montre que l'origine de la decorrelation dans la situation experimentale analysee est la diffusion dans le volume. Nous analysons des donnees experimentales de retrodiffusion radar sur des echantillons de sols de surfaces rugueuses avec differents parametres de rugosite et differents profils d'humidite, et nous trouvons un accord qualitatif avec nos approches theoriques. Les resultats obtenus offrent la possibilite des etudes conjointes et synergiques de caracterisation des surfaces des sols. Nous discutons comment la complementarite des methodes optiques et radar peut etre exploitee pour l'extraction de l'information sur le profil de rugosite et sur la distribution d'humidite dans les couches superieures du sol