Способ дистанционного определения профиля влажности и интегрального влагосодержания почвы

Способ дистанционного определения профиля влажности и интегрального влагосодержания почвы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение м.б, использовано при решении широкого круга задач агрометеорологии , мелиорации, сельского , лесного, хоз-ва, геологии и др. Цель изобретения - повышение точности . Измеряют яркостные т-ры Т и Тд одновременно на двух длинах волн участка почвы, на к-ром определяется профиль ее влажности. По тарировочной зависимости Тд (W) определяют величину влажности W в поверхностном слое почвы. По тарировочной зависимости (W) находят значение диэл. прон1 аемости , , соответствующее значению влажности W. По результатам измерений Т находят значение градиента диэл. проницаемости асв поверхностном слое почвы. По тарировочной зависимости (W) находят значение градиента влажности а J соответствующее значению с . Наземными методами определяется значение влажности Wg в слое стационарной влажности Zc. Расчетным путем находят козф. а полинома 2-й степени W(Z), кгрым моделируется искомый профиль влажности почвы. Интегрирование функции W(Z) по любому отрезку OZ позволяет получить интегральное влагосодержание в слое OZ,. 2 ил. с $ СО с ю СП) со 05 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 N 22/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3987638/31-09 (22) 20.12.85 (46) 30.07.87,Бюл. Н 28 (71) Институт радиотехники и электроники АН СССР (72) Е.А.Реутов и А.M.lóòêo (53) 621.317.39:533.275 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 98574.1, кл, G О! N 22/04, 1982.

Исследование земли из космоса.

1985, У 1, с.73-87. (54) СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОФИЛЯ ВЛАЖНОСТИ И ИНТЕГРАЛЬНОГО ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ ПОЧВЫ (57) Изобретение м.б. использовано при решении широкого круга задач агрометеорологии, мелиорации, сельского, лесного хоз-ва, геологии и др, Цель изобретения - повышение точнося р ти. Измеряют яркостные т-ры Т> и Т>

2 одновременно на двух длинах волн участка почвы, на к-ром определяет, SU„„ З26968 И ся профиль ее влажности. По тарировочной зависимости Т (W) определяg у11 ют величину влажности W в поверхностном слое почвы. По тарировочной зависимости E(W) находят значение диэл. проницаемости Е,, соответствующее значению влажности W По резулья татам измерений Т> и Т1 находят

1 значение градиента диэл. проницаемости айв поверхностном слое почвы.

По тарировочной зависимости f (W) находят значение градиента влажности а соответствующее значению q, На 1 E земными методами определяется значение влажности W в слое стационарной влажности Zq. Расчетным путем нахое дят коэф. ар полинома 2-й степени

W(Z), к-,рым моделируется искомый иро- (/) филь влажности почвы. Интегрирование функции W(Z) по любому отрезку OZ позволяет получить интегральное влагосодержание в слое OZ„. 2 ил.

1 13269

Изобретение относится к дистанци- . онным способам контроля влажности почв и может быть применено для дистанционного определения профиля влаж5 ности и интегрального влагосадержания почвы при решении широкого круга задач агрометеорологии, мелиорации, сельского, лесного хозяйства, геологии и др. 10

Цель изобретения — повышение точности, На фиг.1 приведена тариравочная зависимость Тлл (W) на фиг,2 — тарировачная зависймость Я(M), 15

Способ дистанционного определения профиля влажности и интегрального влагосодержания почвы заключается в следующем.

Проводят измерения яркостной тем- 20 пературы Т> и ТЛ одновременно на г двух длинах волн (например, Л, = 10 см и Л = 30-40 см) участка почвы, на котором требуется определить профиль влажности почвы. По тарировочной зави- 5 симости ТЛ (M) (фиг,1) определяют ве1 личину влажности M в поверхностном слое почвы. По тарировочной зависимости Я(И) (фиг.2) находят значение диэлектрической проницаемости о, соот- 30 ветствующее значению влажности М,.

11 9

По результатам измерений ТЛ, ТЛ находят значение градиента диэлектрической проницаемости а в поверхност6 ном слое почвы из соотношения 35

3I2. (ТЛ, — Тл,) /Е.( (Л-g) г где С вЂ” известный постоянный коэфI фициент, 40

По тарировочной зависимости с(Ч) (фиг.2) находят значение градиента влажности ащ, соответствующее значение градиента диэлектрической прони- 45 цаемости а ", наземными методами определяют значение влажности Мс в слое стационарной влажности Z, Расчетным путем находят коэффициент а полинома второй степени W(Z)=M +a„z а z, ког торым моделируется искомый профиль влажности почвы

W c Mo - avilZe а

Ег с

Таким образом получают функцию

M(Z) в виде M(Z) = MогааЕ+атЕ . Интегрирование этой функции по любому отрезку (О;Z„) позволяет получить интегральное влагосодержание в . слое (О; Е„):

M,„= — — W(Z) dZ.

Z

Профиль влажности W{Z) реальных почв с высокой степенью точности описывается в виде полинома второй степени M(Z) =- М à Z- a Z . Интенсиво- W ность радиотеплаваго излучения почвогрунтов характеризуется величиной яркостнай температуры Т . Зависимость величины Т от влажности поверхностного слоя почвы хорошо изучена (фиг.1, где о — плотность почвы; W — влажность поверхностного слоя почвы). Использование результатов измерений ТЛ, Т на двух дли z пах волн дециметрового диапазона

Л„ и Л,(где Я ) Л,) позволяет определить не только влажность Wд поверхностного слоя почвы, но и градиент влажности а в поверхностном слое почвы — тл - С (Л, -л, )/Е / "/а /, (1) где Е, и а — значения диэлектриI ческой проницаемости на поверхности почвы и градиент диэлектрической проницаемости соответственно.

Из выражения (1) легко найти а (Т л„— Tp<) ffo/ г с,(л, -a,)

Наилучшие результаты в определении градиента а достигаются в том случае, если различие длин волн и Лг максимально. Однако большая длина волны Л2 ограничена влиянием космического фона, т ° е. длинами волн ч0-50 см, а меньшая ограничена са стороны коротких волн диапазоном 8—

10 см, что связана с чувствительностью к влажности и влиянием шероховатостей почвы. Па тариравочной зависимости t:.(M), зная величины Ео и а, легко определить соответствующие значения влажности W и градиено та влажности ао, Влажность почвы наиболее изменчи-. ва в верхних слоях, С глубиной вариации влажности и во времени и в пространстве уменьшаются, а на глубинах порядка 80-100 см диапазон изменений влажности не превышает 0,10 -0 15 г/см ь и стабилен в пространстве, что позволяет путем бурения в 1-2 точках (3) (4) 30

27D

180

3 132696 получить информацию о влажности на этих горизонтах почвы площади 3

5 тыс,га. Глубина почвы 7., ниже которой влажность стабильна в прост5 ранстве, определяется, в основном плотностью почвы и легко может быть установлена по агроклиматическим справочникам. Обычно эта глубина составляет 80-100 см. 10

На основе ранее полученных дистанционным методом параметров М и а > и буровым методом - параметра И определяют коэффициент а из выражения 15

Wc W — ащЕс а

z а и получают искомый профиль влажности в виде W(Z) = W t a Zfa>Z или интег- 20 ральное влагосодержание в слое (О; еj

W = — — W(Z) dZ.

1 и о

Формула изобретения

Способ дистанционного определения профиля влажности и интегрального влагосодержания почвы, заключающийся в измерении яркостной температуры Т

s в диапазоне 10-50 см с последующим

4 определением. влажности W поверхностного слоя почвы по тарировочной зависимости.Т"(W), о т л и ч а ю щ и Ф» с я тем, что, с целью повышения точности, измеряют влажность Ъ в слое стационарной влажности наэемныищ методами, измерение яркостной температуры проводят одновременно на двух длинах волн, по результатам измерений и по тарировочной зависимости

e(W) рассчитывают градиент диэлектрической проницаемости а, и по тармровочной зависимости f(И) и по величине а определяют градиент влажносЕ ти а, а профиль влажности W(Z) и среднее интегральное влагосодержаиие

W„ н слое fO;Z,) находит из соотноше" ний соответственно

W(Z) = W а,чZea>Z

WM = ) И(2)Й2, о где W, — влажность поверхностного слоя почвы; а — градиент влажности;

Wc — Wo — асс а

2 Za с где W — влажность в слое стационарной влажности;

Zс — глубина слоя стационарной влажности.

1326968

Составитель Е,Адамова

Редактор Н.Киштулинец Техред Л.Олийнык Корректор Г.Решетник

Заказ

3381/39 Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4