Способ определения влажности почв

 

Союз Советскнк

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 02.10.80 (21) 2989880/18-09 с присоедниеииен заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 30.12.82. бюллетень,лЪ 48

Дата опубликования описания 04.01.83 (5I)N. Кя.

G 01 N22/04

3Ьеударетеаивй кеннтет

СССР ае делен нзебретеннй н еткрытнВ (53) УДК 821. .3 17 (088.8) E. Н. Зотова и А. Г. Геллер

* " I a Ордене Трудового Красного Знвмени ннсеитун р иоеейинВВ", );::а

i (72) Авторы изобретения (71) Заявители и электроники АН СССР и Московский государствен университет им. М. В. Ломоносова (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ПОЧВ

Изобретение относится к технике иэмерений и может быть использовано в агрометеорологии, мелиорации, сельском хозяйстве.

Известен способ измерения влагозапаса верхнего слоя почвы (0-1 см), основанный на измерении полного влагозапаса верхнего слоя почвы в объемных единицах (г/см ) на эталонных участках, измерении коэффициента обратного рассеяо ния на тех же участках под углами 7-12 от надира на частоте вблизи 4,25 ГГц, на эталонных участках, построении регресионной зависимости, измерении коэффициента обратного рассеяния на контролируемом участке при тех же углах и часто- i 5 так зондирования, сопоставлении измеренных значений с регрессионной зависимостью и определении полного влагозапаса (в г/см ) на контролируемом участке(1).

Недостатком данного способа является зависимость коэффициента обратного рас» сеяния, а, следовательно, измеряемого значения полного влагозапаса верхнего

2 слоя почвы, от состояния поверхности (шероховатости), от типа почв, а также узкий диапазон углов визирования вблизи надира и узкий диапазон рабочих частот.

Известен также способ определения влажности почв, основанный на измерении характеристик радиолокационного сигнала, отраженного от эталонных и контролируемого участков и определении регреосионных зависимостей между интенсивностью отраженного радиолокационного сигнала и влажностью почвы на эталонйы участках (2 3 .

Однако известный способ также не обеспечивает высокую точность измере так как на параметры измеряемого сиг ла влияют тип почв и характеристики и верхности.

Бель изобретения — повышение точности за счет устранения влияния типа почвы и характеристик ее поверхности..

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения влажности почв на эталонных участках путем непос3 988741 -4 и определяют объем- является различие в диэлектрически влаги, после чего свойствах воды и сухого вещества, почонные зависимости вы. По, известной классификации влаги ю отраженного радио- .. в коллоидных капиллярно-пористых телах, и измеренным объ- к которым относится почва, влагу в почодной влаги н& эта» ве можно разделить на свободную и свяо интенсивности аанную влагу, которые существенно разгнала, отраженного личаются по диэлектрическим проницаеучастка, и указанным мостям Е: для свободной влаги f 80; имостям определяют 10 для связанной Все 4-6, т.е. близка к дной влаги на кон- 5 сухого вещества. Как известно характеристики отражений радиолокационных ена регрессионная сигналов существенно зависят от параристик отраженного метра, характеризующего влажность починала от объемного <5 вы (полный объемный влагозапас, полный ги для различных влагозапас в процентах полевой влагоем— регрессион- кости). актеристик отражения, аким образом, необходимо найти . свободной влаги, параметр, который, с- одной стороны, ховатости поверхноо- удовлетворил бы агрометеослужбу, а, с агротехнической другой стороны, не влиял на величину осевной период; на характеристик отраженного радиолокаая зависимость ционного сигнала при изменении характения от объемного ра состояния поверхности и типа почв

40 редственных измерени ный запас свободной определяют регресси между интенсивность локационного сигнала емным запасом своб лонных участках. и п радиолокационного си от контролируемого регрессионным завис объемный запас свобо иролируемом участке

На фиг. 1 привед зависимость характе радиолокационного си запаса свободной вла типов почв; на фиг. 2 ная зависимость хар от объемного запаса для двух типов шеро ти, характерных для обработки почвы в и фиг. 3 — регрессионн характеристик страже запаса свободной влаги для участков с открытой почвой и участков с посевами озимых культур для трех типов почв, где Q - средняя интенсивность отражесв ния радиолокационного сигнала; Фо о „„— объемный запас свободной влаги почвы

30 в слое 0-10 см, a - черноземы типичные; б —; Ьтемно-серые лесные оподзоленные почвы; ъ - мел;козернистый нанорельеф поверхности; д — среднегребнистый нано. рельеф; е ж, З - участки открытых почв; и — черноземы типичные; K — черноземы вышелочные; h - темно-серые лесные оподзоленные почвы; и > H, о— участки с посевами зимних культур на соответствующих типах почв.

Способ реализуется следующим образом.

Измеряют характеристики отраженного радиолокационного сигнала на эталонных .и контролируемых участках и сравнивают 4 последние с регрессионными зависимостя»ми для эталонных измерений, но при этом на эталонных участках измеряку объемный запас свободной влаги, при этом характеристики отраженного радиолокационного сигнала измеряют в пределах от скользящих углов до углов зон дирования вблизи надира и строят per рессионные зависимости указанных характеристик как функцию объемного запаса свободной влаги.

Физической основой определения влаж-. ности почв радисфизическими методами

Для сельскохозяйственного производства, основной интерес представляет запас свободной влаги в почве, который обеспечивает получение надежного урожая, Изменения влажности почвы в полезных условиях в основном обусловлены изменением количества изменяющейся в ней свободной влаги.

Использование запаса свободной влаги в качестве измерительного параметра характеризующего влагозапас почвы, позволяет существенно уменьшить влияние типа почв и состояния поверхности (шероховатости) на измерение характеристики отраженного радиолокационного сигнала.

В связи с тем, что отражение определяет ся в основном диэлектрической проницаемостью свободной влаги почвы, это позволяет варьировать угол зондирования в широких пределах. В результате открывается возможность построения радиолокационной системы, в которой угол обзора может изменяться от 10 до 75о от надира, например, с помощью сканирования, либо при использовании радиолокационной станции базового обзора. Это позволяет существенно увеличить производительность за счет увеличения плошади контролируемого участка в течение одного полета. Измеренные характеристики отраженного радиолокационного сит нала в случае калиброванной аппаратуры можно выражать через коэффициент обратного рассеянии или через среднюю ин5 985741 6 теисивность отраженного сигнала — при ния влияния типа почвы и характеристик некалибрсванной аппаратуре. ее поверхности, на эталонных участках

Чувствительность к измеряемому па- путем непосредственных измерений опраметру составляет 0,102 дБ/О; 01 г/см ределяют объемный запас свободной вла при коэффициенте корреляции 0,89. rH, после чего определяют регрессионСравнение представленных материалов ные зависимости между интенсивностью показывает, что в случае использования отраженного радиолокационного сигнала предлагаемого способа происходит r-pya- и измеренным объемным запасом свобод пировка экспериментальных данных, что ной влаги на эталонных участках и по позволяет измерять запас свободной вла- 1е интенсивности радиолокационного сигна ги под посевами озимых зерновых куль ла, отраженного от контролируемого тур в период возобновления вегетации участка, и указанным регрессионным завесной и на участках с открытой почвой висимостям определяют объемный запас по одной регрессионной зависимости. свободной влаги на контролируемом учао15 тке.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе формула изобретения

2р9

2,3

2,1

0,15

Способ определения влажности почв, основанный на измерении характеристик, 20 радиолокационного сигнала, отраженного от эталонных и контролируемого участков и определении регрессионных зависимостей между интенсивностью отраженного радиолокационного сигнала и влажностью почвы на эталонных участках, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет устран L. Р. Р.664pi a a, F- T. ЧРаЬу геа51Ь1 ЬФ.3 oR веп 1о 1п Во10 rnois

using active п6сго иаче гвто е

Sensing". 0п чегsi4a of Kansas Сеп1ег for КезеагсЬ, 3пс Ьа игence >

K5, RS L Tech chica Q Рерог 4 2 64- 2, Зап. 13Ò, р. 4-94.

2. Вериго С. А., Разумова Л. А.

Почвенная влага, Л., Гидрометеоиадат, 1973, с. 49-76.

985741

Zpf

0,20

Фиг.2

2, 2,2

2,0

020

0,Ю

Фие. 3

Заказ 10161/67 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель P. Кузнецова

Редактор H. Ковалева Техред С.Мигунова Корректор М. Демчик