Portal de Periódicos da CAPES

Can we map swelling clays with remote sensing?

1999; Elsevier BV; Volume: 1; Issue: 1 Linguagem: Inglês

10.1016/s0303-2434(99)85025-9

1872-826X

F.D. van der Meer,

Synthetic Aperture Radar (SAR) Applications and Techniques

Swelling soils are soils containing clay minerals that change volume with water content. The original volume of natural soils may change up to 150 percent with increasing water content, which creates major geological hazards that cause extensive damage worldwide. Current engineering practice for delineating areas of potential high swell builds on extensive laboratory analysis, including X-ray diffraction analysis for establishing clay mineralogy and Atterberg limits for deriving the swelling index. This is labour-intensive and thus expensive. Of key importance in assessing the swelling potential of soils is accurate mapping of clay mineralogy and amount (particularly of high swelling smectite and low swelling kaolinite-group minerals) and mapping of soil moisture. For applications related to slope instability processes, surface height and surface deformation need to be examined. Results from spectral analysis of clay mineral spectra presented in this paper show that careful examination of absorption bands allows the characterization and mapping of the clay mineralogy of the soil, which, in conjunction with spectral unmixing, may lead to surface fractions of the various clay minerals. This can potentially be empirically linked with current engineering tests. Remote sensing perspectives for spatial reproduction of these results are further examined in this paper. Imaging spectrometry (ie, data acquisition in many narrow spectral bands that allow images of reflectance spectra to be derived) may provide insight in surface mineralogy, while microwave remote sensing could deliver soil moisture information. Interferometric SAR (InSAR) is one method of remotely sensed elevation mapping; other remote sensing approaches include radar and laser altimetry and the derivation of digital terrain data from stereoscopic imagery (ie, Spot, MOMS, etc). This paper could form the basis for formulating a number of research projects within a framework of mapping swelling potential of soils from space. Des sols expansifs sont des sols qui contiennent des minéraux d'argile et qui changent de volume avec la teneur en eau. Le volume original des sols naturels peut changer jusqu'à 150 pourcent avec l'augmentation de sa teneur en eau, ce qui crée des dangers géologiques majeurs, causant de graves dommages à l'échelle du monde. La pratique d'ingénierie courante pour caractériser les zones potentielles de forte expansion bâtit sur une analyse étendue de laboratoire, comprenant l'analyse de diffraction par rayons X pour établir la minéralogie de l'argile et les limites d'Atterberg pour dériver l'index d'expansion. Ceci nécessite beaucoup de travail et par conséquent est cher. Une cartographie précise de la minéralogie d'argile et du montant (particulièrement la smectite à forte expansion et les minéraux du groupe kaolinite à faible expansion) et une cartographie de l'humidité du sol sont d'une importance capitale dans l'estimation du potentiel d'expansion des sols. Pour des applications relatives au processus d'instabilité des pentes, l'altitude et la déformation des surfaces doivent être examinées. Des résultats d'analyse spectrale de minéral d'argile présentés dans cet article montrent qu'un examen attentif de bandes d'absorption permet de caractériser et de cartographier la minéralogie d'argile du sol, qui, en conjonction avec une discrimination spectrale, peut conduire à des fractions de surface des différents minéraux d'argile. Ceci peut être potentiellement lié de manière empirique à des tests d'ingénierie courante. Des perspectives de télédétection pour une reproduction spatiale de ces résultats sont examinées plus avant dans cet article. Une radiométrie spectrale imageante (c-à-d, acquisition de données dans plusieurs bandes spectrales étroites qui permettent de dériver des images de spectres de réflexion) peut fournir une compréhension de la minéralogie de surface, alors que la télédétection à micro-ondes peut fournir l'information sur l'humidité du sol. SAR interférométrique (INSAR) est une des méthodes de télédétection pour des levés altimétriques; d'autres approches de télédétection comprennent l'altimétrie radar et laser et la dérivation de données numériques du terrain à partir d'images stéréoscopiques (c-à-d, Spot, MOMS, etc). Cet article pourrait servir de base pour formuler un nombre de projets de recherche à l'intérieur d'un cadre de levés de sols ayant un potentiel d'expansion, à partir de l'espace. Suelos expansibles son suelos, los cuales contienen minerales de arcilla que cambian de volumen con el contenido de agua. El volumen original de suelos naturales puede incrementar hasta 150 porciento con aumentos en el contenido de agua. Esto crea riesgos geológicos importantes, que causan extensivos daños mundialmente. La práctica ingenieril corriente para delinear áreas con alto potencial de expansión se basa en importantes análisis de laboratorio, incluyendo la difracción de rayos X para establecer la mineralogia de las arcillas y los limites de Atterberg para derivar el indice de expansión. Esto requiere una intensa mano de obra y resulta por lo tanto costoso. El mapeo preciso de la mineralogía y cantidad de arcillas (particularmente de los grupos de minerales expansibles como las esmectitas y de los grupos de minerales poco expansibles como la caolinita) y el mapeo de la humedad de los suelos tienen una importancia fundamental en la evaluación del potencial de expansión de los suelos. Para aplicaciones relacionadas con los procesos de inestabilidad de vertientes, se necesita examinar la altura y la deformación del terreno. Los resultados del análisis espectral de los minerales de arcilla presentados en este artículo muestran que una examinación cuidadosa de las bandas de absorción permite caracterizar y mapear la mineralogía de arcillas de los suelos. Esto, junto con la discriminación espectral, puede conducir a identificar las fraciones superficiales de los diversos minerales arcillosos. Dichos resultados podrían ser correlacionados empíricamente con las pruebas ingenieriles corrientes. Además, en este articulo, se examinan las perspectivas de la teledetección en la reproducción espacial de estos resultados. La espectrometría de imágenes (ie, la adquisición de datos en un gran número de bandas espectrales estrechas, que permiten derivar imágenes de espectros de reflectancias) puede suministrar información sobre la mineralogía superficial, mientras que la teledetección con micro-ondas podría dar información sobre la humedad de los suelos. El SAR interferométrico (InSAR) es un método para el mapeo de altitudes por teledetección; otros enfoques de teledetección incluyen la altimetría por radar y por laser, y la derivación de datos digitales de terreno a partir de imágenes estereoscópicas (ie, Spot, MOMS, etc). Este articulo podría formar la base para formular un número de proyectos de investigación para mapear el potencial de expansión de los suelos desde el espacio.