Simulation of realistic soils for 3-D Computational models

This paper investigates the problem of simulation of realistic soils for electromagnetic 3-D computational models. The major difficulty is to take into account the heterogeneous nature of real-life soils, which is an aggregate of random and regular structures, due to environmental (climatic conditions, etc.) or human (soil tillage) processes. The developed methodology uses 3 D measurements of pertinent soil parameters, able to describe the heterogeneity of real-life soils. It can be broken down into four main tasks: (a) 3-D measurement of soil parameter(s); (b) characterization of the 3-D spatial distribution of soil parameter(s); (c) simulation of 3-D volumes with the same spatial distribution; and (d) simulation of 3-D soil permittivity maps using electromagnetic mixing model. This methodology is illustrated with the example of soil density measurement, which is evaluated with the use of a motor-driven penetrometer. / Cet article s`intéresse au problème de la simulation de sols réalistes utilisés par les modèles de propagation électromagnétique 3-D. La principale difficulté est liée à la prise en compte de la nature hétérogène des sols réels, composés d`un assemblage de structures régulières et aléatoires, introduit par des facteurs environnementaux (conditions climatiques, etc.) et humains (travail du sol). L`approche développée est basée sur la mesure 3-D de variables pertinentes, capables de décrire l`hétérogénéité des sols réels. Elle peut être décomposée en quatre taches principales : (a) mesure 3-D des paramètres du sol ; (b) caractérisation de la distributions spatiale 3-D de ces paramètres ; (c) simulation de volume possédant les mêmes distributions spatiales ; et (d) simulations de cartes 3-D de la permittivité du sol en utilisant un modèle de mélange. Cette méthodologie est illustrée par un exemple de mesure de la densité du sol, densité évaluée à l`aide d`un pénétromètre motorisé.