Способ дистанционного определения профиля влажности и интегрального влагосодержания почвы

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК а 1326968 4 С 01 И 22/04 ЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ПИСАНИЕ(71) Институт радиотехники и электроники АН СССР(56) Авторское свидетельство СССРР 98574.1, кл, С О Н 22/04, 1982.Исследование земли из космоса,1985, Р 1, с,73-87,(54) СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОФИЛЯ ВЛАЖНОСТИ И ИНТЕГРАЛЬНОГО ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ ПОЧВЫ(57) Изобретение м.б. использованопри решении широкого круга задач агрометеорологии, мелиорации, сельского, лесного хоз-ва, геологии и др,Цель изобретения - повышение точнося рти. Измеряют яркостные т-ры Т и Т1одновременно на двух длинах волнучастка почвы, на к-ром определяется профиль ее влажности. По тарировочной зависимости Т (М) определя 9Л,ют величину влажности 11 в поверхностном слое почвы. По тарировочнойзависимости Я(11) находят значениедиэл. проницаемости Е соответствующее значению влажности У,. По резуль 9 яотатам измерений Т 1 и Т находят1значение градиента диэл. проницаемости ав поверхностном слое почвы.По тарировочной зависимости(И) находят значение градиента влажностиа соответствующее значению а, Наь Еземными методами определяется значение влажности У в слое стационарнойвлажности Е. Расчетным путем находят коэф, а полинома 2-й степениЮ(2), к-, рым моделируется искомый профиль влажности почвы. Интегрированиефункции У(Е) по любому отрезку ОЕ,позволяет получить интегральное влагосодержание в слое ОЕ. 2 ил.1 13269Изобретение относится к дистанци- .онным способам контроля влажностипочв и может быть применено для дистанционного определения профиля влаж 5ности и интегрального влагосодержания почвы при решении широкого кругазадач агрометеорологии, мелиорации,сельского, лесного хозяйства, геологии и др. 10Цель изобретения - повышение точности.На фиг.1 приведена тарировочнаязависимость ТЛ (Ю); на фиг,2 - тарировочная зависймость с(И),15Способ дистанционного определенияпрофиля влажности и интегральноговлагосодержания почвы заключается вследующем.Проводят измерения яркостной температуры ТЛ и ТЛ одновременно нагдвух длинах волн (например, Л, = 10 сми Лг= 30-40 см) участка почвы, накотором требуется определить профильвлажности почвы. По тарировочной зави симости ТЛ (М) (фиг,1) определяют величину влажности И в поверхностномслое почвы. По тарировочной зависимости Я(И) (фиг.2) находят значение диэлектрической проницаемости, соответствующее значению влажности Ио,Я 3По результатам измерений ТЛ, ТЛ находят значение градиента диэлектрической проницаемости а в поверхностном слое почвы из соотношения 35зи(ТЛТЛ)о 1аа 1- С (Л -Л )ггде С - известный постоянный коэф 1фициент, 40 По тарировочной зависимости с(Ч) (фиг.2) находят значение градиента влажности а, соответствующее значение градиента диэлектрической прони цаемости а", наземными методами определяют значение влажности Ю в слое стационарной влажности Ес, Расчетным путем находят коэффициент аг полинома второй степени И(Е)=У га,ЕаЕ , ко торым моделируется искомый профиль влажности почвыЪ с " 4 о - аюЕоаЕгс55Таким образом получают функцию ЦЕ) в виде ЩЕ) = У гаЕ+аЕ , Интегрирование этой функции по любому отрезку О;Е позволяет получить ин тегральное влагосодержание в слоеО; Е 3: Ы= -- У(Е) йЕ. Е Т 9 Л(1)где 8, и а - значения диэлектрической проницаемости на поверхности почвы и градиент диэлектрической проницаемости соответственно.Из выражения (1) легко найти а(Тл ТЛ )Я фгСг (Лг Лг) Наилучшие результаты в определении градиента а достигаются в том случае, если различие длин волн Л и Лг максимально. Однако большая длина волны Лг ограничена влиянием космического фона, те. длинами волн 40-50 см, а меньшая ограничена со стороны коротких волн диапазоном 8 - 1 О см, чта связана с чувствительностью к влажности и влиянием шероховатостей почвы. Па тариравочной зависимости 1.(И), зная величины Я и а, легко определить соответствующие значения влажности И и градиенота влажности аВлажность 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 и стабилен в пространстве, что позволяет путем бурения в 1-2 точках Профиль влажности У(Е) реальных почв с высокой степенью точности описывается в виде полинома второй степени Ы(Е) = Уа Еа Е . Интенсиво-вгность радиотеплавого излучения почвогрунтов характеризуется величиной яркостнай температуры Т . Зависимость величины Т от влажности поверхностного слоя почвы хорошо изучена (фиг.1, где ро - плотность почвы; У - влажность поверхностного слоя почвы). Использование результатов измерений ТЛ, Т на двух длипах волн дециметрового диапазона Л и Л,(где Я ) Л,) позволяет определить не только влажность Ио поверхностного слоя почвы, но и градиент влажности а в поверхностном слое почвы(3) и получают искомый профиль влажности в виде У(2) = Ю 1 а Еа Е или интег ральное влагосодержание в слое О; М Ч(2) ДЕ. 1 и у о(4) Формула изобретения Способ дистанционного определенияпрофиля влажности и интегральноговлагосодержания почвы, заключающийсяв измерении яркостной температуры ТЯв диапазоне 10-50 см с последующим 30 3 132696 получить информацию о влажности на этих горизонтах почвы площади 3 5 тыс,га, Глубина почвы 2 , ниже которой влажность стабильна в прост 5 ранстве, определяется, в основном плотностью почвы и легко может быть установлена по агроклиматическим справочникам. Обычно эта глубина составляет 80-100 см, 10На основе ранее полученных дистанционным методом параметров 1 и а и буровым методом - параметра И определяют коэффициент а из выражения 15 84определением. влажности И поверхностного слоя почвы по тарировочной зависимости.Т"(Я), 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 наэемныиа методами, измерение яркостной температуры проводят одновременно на двух длинах волн, по результатам измерений и по тарировочной зависимости с(У) рассчитывают градиент диэлектрической проницаемости а, и по тарировочной зависимости (Ю) и по величине а определяют градиент влажносЕти а , а профиль влажности ЩЕ) и среднее интегральное влагосодержаиие ЪГ н слое СО;Е,Д находит из соотноше" ний соответственноЯ(2) = У а,чЕса 22Уе =И(2)ЙЕеогде И, - влажность поверхностногослоя почвы;а 1 - градиент влажности;Мс - Уо ааЕСаай2 2 хЭсгде Я - влажность в слое стационарной влажности;Ес - глубина слоя стационарнойвлажности.