Suivi de l’humidité des sols par l’analyse des signaux GNSS

Since its appearance in the 1990’s, Global Navigation Satellite System and more precisely the American system GPS (Global Positioning System) have known huge expansions. Nowadays, such developments enable this technology to provide new applications going for beyond positioning. GPS measurements realized on a field in the south of France (near Tarascon) with a dedicated station has shown a significant correlation between soil moisture and reflected GPS signals. During their propagation, GNSS waves are affected in a number of ways. Catching GPS signal at low elevations promotes multipath effect on the soil near the antenna. Signal-to-Noise-Ratio (SNR) modeling at low elevations with a sinusoid wave form allows to determine two parameters: amplitude A and phase offset ψ. The analysis of these two parameters during a period of two months show a correlation between soil moisture and GPS signals. With this method, we can easily detect rain events and we find a good correlation with soil moisture variations.; Depuis son apparition dans les années 1990, la navigation guidée par satellite et notamment le système américain GPS (Global Positionning System) a connu de nombreuses évolutions qui ouvrent aujourd’hui la porte à des utilisations nouvelles de cette technique allant bien au-delà du principe de positionnement. Des mesures GPS réalisées avec une station dédiée sur un champ cultivé près de Tarascon (13) ont permis de mettre en avant une corrélation entre humidité du sol et signaux GPS. Lors de leur propagation, les ondes GNSS sons soumis à de nombreux phénomènes perturbateurs et notamment à la réflexion sur le sol à proximité de l’antenne réceptrice. Ce phénomène est d’autant plus important lorsque l’élévation du satellite est faible. La modélisation du rapport signal sur bruit (SNR) des signaux GPS captés aux basses élévations par une sinusoïde permet de sortir deux paramètres : l’amplitude A et le décalage de phase ψ. L’analyse de l’évolution de ces paramètres sur une période de deux mois révèle une corrélation entre humidité du sol et signaux GPS. Cette technique permet une nette détection des événements pluvieux et révèle une bonne corrélation avec la variation d’humidité du sol au cours du temps.