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雪深測(cè)量系統(tǒng) 返回列表頁(yè)

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更新時(shí)間：2024-08-29 16:03:28瀏覽次數(shù)：1458次

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產(chǎn)地類(lèi)別	國(guó)產(chǎn)	應(yīng)用領(lǐng)域	化工

雪深測(cè)量系統(tǒng)系統(tǒng)功能：

土壤是復(fù)雜的非均質(zhì)系統(tǒng)，傳統(tǒng)烘干法、中子儀、TDR等土壤水分監(jiān)測(cè)方法雖能較準(zhǔn)確反映測(cè)定點(diǎn)的土壤含水量，但大范圍土壤含水量往往只能通過(guò)有限測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)來(lái)推斷；遙感雖能快速測(cè)定區(qū)域土壤表層含水量，但遙感產(chǎn)品通常需要時(shí)間尺度擴(kuò)展及應(yīng)用地面觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。因此在農(nóng)田、小流域等中小尺度上，上述方法往往不能滿(mǎn)足日益發(fā)展的土壤科學(xué)研究和現(xiàn)代化準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)對(duì)大量、快速、準(zhǔn)確的土壤水分動(dòng)態(tài)信息的需求。
美國(guó)科學(xué)家創(chuàng)新性設(shè)計(jì)了一種基于近地面環(huán)境宇宙射線(xiàn)中的快中子濃度與土壤含水量關(guān)系，無(wú)危害、非接觸、無(wú)破壞、不受土壤質(zhì)地和鹽分等影響、測(cè)量范圍大、測(cè)量深度適中的區(qū)域土壤水分/雪深監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可野外連續(xù)自動(dòng)測(cè)定大面積的土壤含水量或等效積雪深度，是遙感反演土壤含水量的有效驗(yàn)證手段。基本原理是：環(huán)境中的宇宙射線(xiàn)粒子與原子核碰撞生成高能中子，這些高能中子在穿過(guò)空氣與土壤時(shí)，與介質(zhì)中的原子核尤其是氫原子發(fā)生彈性碰撞而改變方向，并失去部分能量，逐漸慢化為快中子、熱中子、慢中子，之后轉(zhuǎn)化為熱能。碰撞后返回地表部分的快、慢中子將在地表以極快的速度達(dá)到平衡，其濃度受表層土壤濕度顯著影響。通過(guò)中子探測(cè)器，探測(cè)地表附近的快中子或慢中子數(shù)，就可以通過(guò)修正關(guān)系計(jì)算出大面積的土壤平均含水量。由于快中子與土壤水分關(guān)系對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)不敏感，適合用于測(cè)量土壤含水量，而慢中子適合用于測(cè)量地表積雪深度。

雪深測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域：

主要應(yīng)用在土壤水分測(cè)量、干旱監(jiān)測(cè)、雪深測(cè)量、農(nóng)業(yè)灌溉指導(dǎo)、坡面穩(wěn)定性分析、山洪預(yù)報(bào)、供水管理、數(shù)值預(yù)報(bào)、氣候模型等。此外，可以安裝在移動(dòng)平臺(tái)上用來(lái)繪制大范圍的土壤墑情圖。

系統(tǒng)特點(diǎn)：

安裝方便，堅(jiān)固耐用，操作簡(jiǎn)單，無(wú)需專(zhuān)業(yè)人員，適于野外長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)自動(dòng)測(cè)量；
測(cè)量范圍至大可達(dá)700米（40公頃），測(cè)量深度至深可達(dá)70厘米；
無(wú)危害、非接觸、不破壞土壤；
幾乎不受土壤質(zhì)地、密度、鹽分等理化性質(zhì)影響；
可用于測(cè)量雪深；
遙感反演土壤含水量提供匹配像元尺度的地面驗(yàn)證。

系統(tǒng)組成：

主要由中子探測(cè)器、數(shù)據(jù)采集器、氣壓等輔助傳感器、太陽(yáng)能供電系統(tǒng)、安裝支架、機(jī)箱、GSM或銥星無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊等組成。

系統(tǒng)參數(shù)：

系統(tǒng)供電：6～26VDC；
系統(tǒng)耗電：95mA@12V；
采集間隔：1min～1year可選；
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：內(nèi)部SD卡，外部可更換SD卡；
數(shù)據(jù)接口：USB、RS232；
測(cè)量范圍：至大測(cè)量范圍700米，至大測(cè)量深度70厘米；
量程：0～飽和；
不確定性：0～4%。

參考文獻(xiàn)：

1. M. Zreda, W. J. Shuttleworth, X. Zeng, C. Zweck, D. Desilets, T. Franz, et al.(2012): COSMOS: The COsmic-ray Soil Moisture Observing System, Hydrol. Earth Syst. Sci. Discuss., 9, 4505–4551
2. Rivera Villarreyes, C. A., Baroni, G., and Oswald, S. E.(2011): Integral quantification of seasonal soil
20 moisture changes in farmland by cosmic-ray neutrons, Hydrol. Earth Syst. Sci., 15, 3843–3859,
3. Desilets, D., Zreda, M., and Ferre, T.(2010): Nature’s neutron probe: land-surface hydrology at an elusive
scale with cosmic rays, Water Resour. Res., 46, W11505
4. Zreda, M., Desilets, D., Ferré, T. P. A., and Scott, R. L. (2008): Measuring soil moisture content non-invasively at intermediate spatial scale using cosmic-ray neutrons, Geophys. Res. Lett., 23(9), 949-952.