Yere nüfuz eden radar ile toprak nem haritalama
Soil moisture mapping using ground penetrating radar
- Tez No: 940025
- Danışmanlar: PROF. SABRİ KOÇER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Necmettin Erbakan Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 70
Özet
Bu çalışma, kontrollü laboratuvar ortamında hazırlanmış homojen toprak bölgeleri içinde dielektrik geçirgenlik (εr) ve hacimsel su içeriği (θ) dağılımının yüksek çözünürlükle yeniden yapılandırılması amacıyla, FWI yönteminin uygulanmasını sunmaktadır. Ters çözüm modeli, Sébastien Lambot tarafından geliştirilen ve anten sisteminin içsel yansıma, iletim ve geri yansıma katsayılarını dikkate alan teorik anten karakterizasyon modeline dayanmaktadır. Geniş alan uygulamalarından farklı olarak, bu çalışmada yöntem küçük ölçekli ve yüksek hassasiyetli bir ortamda, değerlendirilmiştir. Deney düzeneği, çapı 54 cm ve derinliği 8 cm olan silindirik bir kap içerisinde yer alan iki ayrı kendi içinde homojen toprak bölgesinden oluşmaktadır: (1) merkeze yerleştirilen, saddece kumdan oluşan nemli bölge (14 cm çapında), (2) çevresini saran, orta derecede nemli kumlu toprak. Ölçümler LiteVNA64 cihazına bağlı log-periyodik anten ile, toprak yüzeyinden 10 cm yüksekte gerçekleştirilmiştir. 2500–2737 MHz frekans aralığında alınan S_11 verileri, hava ve su üzerindeki referans ölçümleri temel alınarak Lambot modeline göre karakterize edilmiştir. Zamana dönüştürülen ölçüm verileri, farklı dielektrik permittivite değerleri için önceden hesaplanmış teorik Gₓₓ(t) yanıtlarını içeren Look-Up Table (LUT) ile karşılaştırılmıştır. En düşük hata (misfit) ile eşleşen değer belirlenmiş ve Topp (1980) modeli kullanılarak hacimsel su içeriğine dönüştürülmüştür. Elde edilen dielektrik permittivite ve volumetrik su içeriği haritaları Gaussian filtreleme ile yumuşatılmış ve yüzeydeki nem dağılımını yüksek çözünürlükle ortaya koymuştur. Bu sonuçlar, Lambot'un teorik modeli ve LUT destekli FWI yönteminin, küçük ölçekli ve sınırlı alanlarda gerçekleştirilen toprak nemi analizlerinde etkin, hızlı ve güvenilir bir yaklaşım sunduğunu ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
This study presents the application of the Full Waveform Inversion (FWI) method for high-resolution reconstruction of dielectric permittivity (εr) and volumetric water content (θ) distributions within homogeneous soil regions prepared in a controlled laboratory environment. The inversion model is based on the theoretical antenna characterization model developed by Sébastien Lambot, which accounts for internal reflection, transmission, and backscattering coefficients of the antenna system. In contrast to large-scale field applications, this study evaluates the method within a small-scale, high-precision environment. The experimental setup consists of two distinct homogeneous soil regions contained in a cylindrical container with a diameter of 54 cm and a depth of 8 cm: (1) a moist central region composed solely of sand (14 cm diameter), and (2) a moderately moist sandy soil surrounding this central region. Measurements were performed using a log-periodic antenna connected to a LiteVNA64 device, positioned 10 cm above the soil surface. S_11 data collected within the frequency range of 2500–2737 MHz were characterized according to Lambot's model, based on reference measurements conducted over air and water. Time-converted measurement data were compared against a Look-Up Table (LUT) containing theoretical Gₓₓ(t) responses pre-calculated for varying dielectric permittivity values. The value with the lowest misfit error was selected and subsequently converted into volumetric water content using Topp's (1980) model. The resulting dielectric permittivity and volumetric water content maps were smoothed using Gaussian filtering, providing high-resolution insights into surface moisture distribution. These results demonstrate that Lambot's theoretical model and the LUT-supported FWI method offer an effective, rapid, and reliable approach for soil moisture analysis in small-scale and confined environments.
Benzer Tezler
- Yere nüfuz eden radarlarda öğrenme tabanlı yeni kargaşa giderme yöntemleri
New learning-based clutter removal methods in ground penetrating radar
EYYUP TEMLİOĞLU
Doktora
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. IŞIN ERER
- Yere nüfuz eden radar verilerinde tel tespiti için aktarım ve çok görevli öğrenme yöntemleri
Transfer and multi task learning methods for wire detection from ground penetrating radar data
ENVER AYDIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SENİHA ESEN YÜKSEL
- Yapay sinir ağları ve K-en yakın komşu algoritması ile toprak çeşitliliğinin belirlenmesi
Determination of soil diversity with artificial neural networks and k nearest neighbor algorithm
ERAY DENİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Arel ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN YILDIRIM
- Detection of human vital signs through obstructive barriers using UWB GPR
Engel arkası hayati bulguların geniş bantlı yere nüfus eden radar ile tespiti
CANSU BÜYÜKHAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA İNCİ ÇİLESİZ
YRD. DOÇ. DR. SAEID KARAMZADEH
- Yere nüfuz eden radar sisteminin zaman uzayında sonlu farklar yöntemi ile modellenmesi
Finite difference time domain method modeling of a ground penetrating radar system
ENGİN ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERKAN AKSOY