Библиотека института физики им. Л.В. Киренского СО РАН

Главная

Базы данных

Труды сотрудников ИФ СО РАН - результаты поиска

Вид поиска

Каталог книг и брошюр библиотеки ИФ СО РАН

Каталог журналов библиотеки ИФ СО РАН

Труды сотрудников ИФ СО РАН

Область поиска

в найденном

Найдено в других БД:

Каталог книг и брошюр библиотеки ИФ СО РАН (4)

Формат представления найденных документов:
полный	информационный	краткий

Отсортировать найденные документы по:
автору	заглавию	году издания	типу документа

Поисковый запрос: (<.>K=почвы<.>)

Общее количество найденных документов : 73
Показаны документы с 1 по 10

1-10 11-20 21-30 31-40 41-50 51-60

    Метод мониторинга влажности почвы, покрытой растительным покровом, с использованием нейронной сети, радарных и мультиспектральных оптических данных Sentinel-1,2 / А. М. Зейлигер, К. В. Музалевский, Е. В. Зинченко, О. С. Ермолаева // Журн. радиоэлектрон. - 2023. - № 1. - Ст. 7 ; J. Radio Electron., DOI 10.30898/1684-1719.2023.1.8. - Библиогр.: 24. - Грант РФФИ №19-29-05261 «Картографическое моделирование влагозапасов почвенного покрова на основе комплексной геофизической влагометрии для целей цифрового орошаемого земледелия» . - ISSN 1684-1719
   Перевод заглавия: Using a neural network, radar and multispectral optical data of Sentinel-1,2 for the moisture monitoring of vegetation covered soil
Кл.слова (ненормированные):
радиолокация -- влажность почв -- нейронные сети -- диэлектрическая проницаемость -- radiolocation -- soil moisture -- neural networks -- permittivity
Аннотация: В данной работе проведен мониторинг пространственного распределения влажности поверхностного слоя агропочв тестового участка поля, покрытого растительностью, в Волгоградской области на основе данных радарной съемки спутника Sentinel-1 и мультиспектральной оптической съемки спутника Sentinel-2. Алгоритм восстановления влажности основан на применении нейронной сети для прогноза коэффициента отражения электромагнитной волны от почвенного покрова, с последующей инверсией во влажность почвы с использованием диэлектрической модели, учитывающей гранулометрический состав агропочвы. Входным параметром нейронной сети является отношение микроволнового радарного растительного индекса (рассчитанного на основе данных спутника Sentinel-1) к мультиспектральному оптическому индексу (рассчитанного на 8-11 каналах спутника Sentinel-2). Это отношение индексов обнаруживает существенно большую зависимость с влажностью почвы, чем с высотой растительности. Восстановленные значения влажности почвы сопоставлялись с влажностью отобранных образцов почвы, измеренных в лабораторных условиях термостатно-весовым методом. Предложенный метод позволяет с коэффициентом детерминации 0,435 и среднеквадратическим отклонением 2,4 % прогнозировать влажность почвы тестового участка, покрытого растительным покровом, относительно влажности почвы, измеренной контактным методом. Проведенное исследование создает научные основы новой всепогодной технологии мониторинга влажности агропочв как элемента системы точного земледелия.
In this article, a method for the moisture monitoring of vegetation covered soil was proposed using neural network, radar and optical multispectral data of Sentinel-1,2. Test site was chosen in the Volgograd region at an agriculture field. The moisture retrieval algorithm is based on the use of a neural network to predict reflection coefficient of an electromagnetic wave from the soil, followed by inversion into soil moisture using a dielectric model that takes into account the soil texture. The input parameter of the neural network is the ratio of the microwave radar vegetation index (calculated on the basis of Sentinel-1 data) to the multispectral optical index (calculated on 8-11 channels of the Sentinel-2). Such way calculated index reveals a significantly greater dependence on soil moisture than on vegetation height. The retrieved values of soil moisture were compared with the moisture content of in-situ selected soil samples, which were measured under laboratory conditions by the thermostatic-weight method. The proposed method with a determination coefficient of 0.435 and a standard deviation of 2.4 % allows predicting the soil moisture content of a test area covered with vegetation, relative to soil moisture measured in-situ. The conducted research creates the scientific basis for a new all-weather technology for remote sensing the moisture content of agricultural soils as an element of the precision farming system.

Смотреть статью,
РИНЦ,
Читать в сети ИФ
Держатели документа:
Саратовский государственный университет генетики, биотехнологий и инженерии им. Н.И. Вавилова, 410012, Саратов, пр-кт им. Петра Столыпина, 4, стр. 3
Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН, 660036, Красноярск, Академгородок, 50, стр. No 38
Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия, 400002, Волгоград, ул. им. Тимирязева, 9
Российский государственный аграрный университет МСХА им. К.А. Тимирязева, 127434, Москва, ул. Тимирязевская, 49

Доп.точки доступа:
Зейлигер, А. М.; Музалевский, Константин Викторович; Muzalevskiy, K. V.; Зинченко, Е. В.; Ермолаева, О. С.

}
Найти похожие

    Каравайский, Андрей Юрьевич.
    Влияние диэлектрических релаксаций почвенной воды на температурную зависимость диэлектрической проницаемости почвы / А. Ю. Каравайский, Ю. И. Лукин // Журн. радиоэлектрон. - 2023. - № 1. - Ст. 4 ; J. Radio Electron., DOI 10.30898/1684-1719.2023.1.4. - Библиогр.: 23. - Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда и Красноярского краевого фонда поддержки научной и научно-технической деятельности в рамках научного проекта № 22-27-20112 . - ISSN 1684-1719
   Перевод заглавия: Influence of relaxations in soil water on the temperature dependence of soil permittivity
Кл.слова (ненормированные):
диэлектрическая проницаемость -- минеральная почва -- влажность почв -- связанная вода -- эффект Максвелла-Вагнера -- dielectric constant -- mineral soil -- soil moisture -- bound water -- Maxwell-Wagner effect
Аннотация: С помощью обобщенной рефракционной диэлектрической модели смеси изучено влияние спектров относительной диэлектрической проницаемости связанной и несвязанной воды в минеральной почве на характер температурной зависимости относительной диэлектрической проницаемости естественной минеральной почвы, с содержанием глинистой фракции 41,3 %, в диапазоне частот электромагнитного поля от 50 МГц до 15 ГГц. Изучены причины появления пересечений спектров относительной диэлектрической проницаемости минеральной почвы, полученных при различных температурах, но для образца одной влажности. Доказано, что появление такой точки пересечения в диапазоне частот до 1,5 ГГц связано с эффектом Максвелла-Вагнера в связанной воде. Изучены зависимости частоты точки пересечения спектров относительной диэлектрической проницаемости минеральной почвы от температуры и объемного содержания связанной и несвязанной воды.
The influence of the dielectric constant spectra of bound and unbound water in mineral soil on the temperature dependences of the dielectric constant of mineral soil in the electromagnetic field frequency range from 50 MHz to 15 GHz was studied. The reasons for the appearance of the crossover frequency of the dielectric constant of mineral soil, obtained at different temperatures, but for a sample of the same moisture, were studied. It was proved that the appearance of crossover points in the frequency range up to 1.5 GHz is related to the Maxwell-Wagner effect in bound water. The dependences of the value of the crossover frequency of the dielectric constant of mineral soil on temperature and the volume content of bound and unbound water were studied.

Смотреть статью,
РИНЦ,
Читать в сети ИФ
Держатели документа:
Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук – обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН, 660036, Красноярск, ул. Академгородок 50, стр.38

Доп.точки доступа:
Лукин, Юрий Иванович; Lukin, Y. I.; Karavaisky, A. Yu.

}
Найти похожие

    Каравайский, Андрей Юрьевич.
    Диэлектрический метод измерения содержания незамерзшей воды в минеральной почве / А. Ю. Каравайский, Ю. И. Лукин, Е. И. Погорельцев // Криосфера Земли. - 2023. - Т. 27, № 1. - С. 23-34 ; Earth’s Cryosphere, DOI 10.15372/KZ20230103. - Библиогр.: 41 . - ISSN 1560-7496. - ISSN 2541-9994
   Перевод заглавия: Dielectric method for measuring the content of unfrozen water in mineral soil
Кл.слова (ненормированные):
минеральные почвы -- калориметрия -- диэлектрическая проницаемость -- незамерзшая вода -- связанная вода -- mineral soils -- calorimetric method -- permittivity -- unfrozen water -- bound water
Аннотация: Путем совместных измерений содержания незамерзшей воды в мерзлой естественной минеральной почве диэлектрическим, калориметрическим и контактным методами подтверждена возможность практического применения диэлектрического метода для измерения содержания незамерзшей воды. Количество незамерзшей воды в калориметрическом и контактном методах оценивалось путем измерения влажности образцов за счет содержания незамерзшей воды, в диэлектрическом методе - путем измерения максимального содержания связанной воды. Определено, что значения влажности за счет содержания незамерзшей воды, измеренные с помощью калориметрического метода для образцов одного типа почвы с разной первоначальной влажностью, различаются в пределах 17 %. Значения влажности за счет содержания незамерзшей воды, найденные контактным методом, и значения содержания связанной воды в мерзлой почве, найденные диэлектрическим методом, лежат в диапазоне значений, измеренных с помощью калориметрического метода. Значения содержания связанной воды, найденные диэлектрическим методом, и значения влажности за счет содержания незамерзшей воды, полученные контактным методом, различаются не более чем на 17 %.
The possibility of using the dielectric method to determine the unfrozen water content in the frozen natural mineral soil was proved by establishing the relationship between the contents of soil water forms measured by the dielectric, calorimetric, and contact methods. The unfrozen water content in the sample was measured by the calorimetric and contact methods. In the dielectric method, it was estimated by measuring the maximum content of bound water. The unfrozen water content measured by the calorimetric method in the soil samples with different initial water contents varied within 17 %. The unfrozen water content measured by the contact method and the bound water content determined by the dielectric method were within the ranges of values determined by the calorimetric method. The values of the bound water content obtained by the dielectric method and the unfrozen water content obtained by the contact method differed by no more than 17 %.

Смотреть статью,
РИНЦ,
Scopus
Держатели документа:
Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН, 660036, Красноярск, Академгородок, 50/38, Россия
Институт инженерной физики и радиоэлектроники, 660074, Красноярск, ул. Киренского, 28, кор. 12Б, Россия

Доп.точки доступа:
Лукин, Юрий Иванович; Lukin, Y. I.; Погорельцев, Евгений Ильич; Pogoreltsev, E. I.; Karavaisky, A. Yu.

}
Найти похожие

    Музалевский, Константин Викторович.
    Особенности радиометрического зондирования влажности тундровых почв в P-диапазоне частот / К. В. Музалевский // Журн. радиоэлектрон. - 2023. - № 12 ; J. Radio Electron., DOI 10.30898/1684-1719.2023.12.9. - Библиогр.: 25 . - ISSN 1684-1719
   Перевод заглавия: Radiometric features of the moisture sensing of tundra soils in the P-Band
Кл.слова (ненормированные):
микроволновая радиометрия -- деятельный слой -- тундровые почвы -- влажность почв -- microwave radiometry -- active layer -- tundra soils -- soil moisture
Аннотация: В данной работе в P-диапазоне частот (409 МГц) теоретически исследуются особенности микроволнового излучения тундровых почв в процессе протаявания деятельного слоя. В вертикальном сечении, почвы деятельного слоя характеризовались профилями объемной влажности, весового содержания органического вещества, временными рядами физической температуры. Радиояркостная температура деятельного слоя тундровых почв рассчитывалась на основе феноменологической модели радиотеплового излучения слоисто-неоднородного неизотермического полупространства. При моделировании радиояркостной температуры использовалась диэлектрическая модель, позволяющая рассчитать действительную и мнимую части относительной комплексной диэлектрической проницаемости тундровых почв с высоким содержанием органического вещества 35%-80%, в диапазоне температур от −30 °С до +25 °С. Показано, что по мере протаявания деятельного слоя тундровых почв наблюдается явление интерференции излучательной способности, амплитуда которой определяется видом вертикального профиля содержания органического вещества. Для рассмотренных видов профилей влажности и содержания органического вещества, интерференцией излучательной способности можно пренебречь при протаявании деятельного слоя на глубину более 18.5 см. В случае, если объемная влажность протаявающей части деятельного слоя почв меньше (или близка к) максимальному содержанию связанной воды, то явление интерференции излучательной способности не наблюдается. Выполненные оценки показали, что средняя глубина зондирования влажности для рассмотренных тундровых почв не превышает 4.5см.
In this paper, in the P-band (409 MHz), the features of tundra soils microwave emission are theoretically studied during the thawing of active layer. The soils in vertical section of active layer were characterized by the profiles of volumetric moisture, weight content of organic matter, and time series of physical temperature. The brightness temperature of the active layer of tundra soils was calculated based on the phenomenological model of microwave emission for a stratified non-isothermal half-space. A dielectric model that allows to calculate the real and imaginary parts of the relative complex dielectric constant of tundra soils with a high organic matter content of 35%-80%, in the temperature range from -30C to +25C was used to modeling the brightness temperature. As a result, It was shown that as the active layer of tundra soils thaws, the interference of emissivity is observed, the amplitude of which is determined by the kind of vertical profile of the organic matter content. The interference of emissivity can be neglected when the active layer thaws more than 18.5 cm. If the volumetric moisture of the thawing part of the active layer is less than (or close to) the maximum content of bound water, then interference of emissivity is not observed. Modeling showed that the average sensing depth of tundra soil moisture does not exceed 4.5 cm.

Смотреть статью,
РИНЦ
Держатели документа:
Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН, 660036, Красноярск, ул. Академгородок, д. 50, стр. 38

Доп.точки доступа:
Muzalevskiy, K. V.

}
Найти похожие

    Brief communication: Classification of thawed/frozen topsoil state by spectral gradient methods based on SMAP and GCOM-W1 radiometric data / K. Muzalevskiy, Z. Ruzicka, A. Roy [et al.] // EGUsphere. - 2022DOI 10.5194/egusphere-2022-224. - Cited References: 19 . - preprint
   Перевод заглавия: Краткое сообщение: Классификация талого/мёрзлого состояния верхнего слоя почвы методом спектральных градиентов на основе радиометрических данных SMAP и GCOM-W1
Аннотация: From 2015 to 2020, using spectral gradient radiometric methods, the possibility of frozen/thawed state identification of tundra soils was investigated based on SMAP and GCOM-W1 satellite observations of ten test sites located in the Arctic regions of Canada, Finland, Russia, and U.S. It is shown that the spectral gradients of brightness temperature and reflectivity, measured on the frequency range from 1.4 GHz to 36.5 GHz on horizontal polarization with a determination coefficient from 0.775 to 0.834, root-mean-square-error from 6.6 days to 10.7 days, and bias from -3.4 days to +6.5 days, make it possible to identify the thawed/frozen state of the tundra soils. Spectral gradient methods have a significantly higher accuracy for identification of frozen and thawed state of tundra soils in relation to single-frequency methods based on the calculation of polarization index.

Смотреть статью
Держатели документа:
Laboratory of Radiophysics of Remote Sensing, Kirensky Institute of Physics Federal Research Center KSC Siberian Branch Russian Academy of Sciences, Krasnoyarsk, Russia
Siberian Federal University, Krasnoyarsk, Russia
Département des Sciences de l’Environnement, Université du Québec à Trois-Rivières (UQTR), Trois-Rivières, Centre d’étude Nordique, Québec, Canada
Department of Geography, Colgate University, Hamilton, NY, USA
Laboratory for Cartographic Modeling and Forecasting the State of Permafrost Geosystems, Earth Cryosphere Institute, Tyumen Scientific Centre SB RAS, Russia

Доп.точки доступа:
Muzalevskiy, K. V.; Музалевский, Константин Викторович; Ruzicka, Z.; Ружичка, Зденек; Roy, Alexandre; Loranty, Michael; Vasiliev, Alexander
}
Найти похожие

Музалевский, Константин Викторович.
Отражающие свойства сезонно-талого слоя в процессе оттаивания и замерзания легкосуглинистой почвы. Численно-аналитическое исследование / К. В. Музалевский // Изв. вузов. Радиофизика. - 2022. - Т. 65, № 9. - С. 768-780, DOI 10.52452/00213462_2022_65_09_768. - Библиогр.: 52 . - ISSN 0021-3462
Аннотация: На примере легкосуглинистой почвы (содержание глинистой фракции 20 % по весу) теоретически с использованием численно-аналитических методов исследуются отражательные свойства слоистых сред сезонно-талого слоя (СТС), находящихся в процессе замерзания и оттаивания, в сверхширокой полосе частот от 10 МГц до 10 ГГц, а также процессы взаимодействия сверхширокополосных импульсов мегагерцового диапазона частот с длительностью 2,5 нс с этими средами. Спектральные амплитуды коэффициента отражения, временные формы и задержки, скорость распространения импульса рассчитывались для конфигурации моностатической радиолокации при зондировании в надир СТС электромагнитной волной с плоским фронтом. Показано, что почвы СТС для отражённых волн представляют собой фильтр нижних частот, частота среза которого нелинейно уменьшается с увеличением толщины СТС. При этом средняя частота в спектре зондирующего импульса снижается с 527 МГц (до входа в среду) на 38 % и 23 % на каждые метр прохождения в толще талого и мёрзлого СТС соответственно. Скорость сверхширокополосного импульса и групповая скорость распространения импульса (рассчитанная на средней частоте спектра зондирующего импульса до входа в среду) как в талом, так и в мёрзлом СТС легкосуглинистых почв совпадают. Показано, что для зондирования нижней границы СТС замерзающей или оттаивающей легкосуглинистой почвы уровень энергетического потенциала радарной системы должен превышать 40 дБ/0,5 м (толщины СТС) в диапазоне частот до 1 ГГц. Проведённые исследования указывают на принципиальную возможность и перспективность разработки радиолокационных импульсных сверхширокополосных систем мегагерцового диапазона частот для дистанционного зондирования геофизических параметров слоистой структуры СТС легкосуглинистых почв.

Смотреть статью,
РИНЦ

Переводная версия Muzalevsky K. V. Reflecting properties of the seasonally thawed layer during thawing and freezing of the light loam soil. Numeric-analytical study [Текст] / K. V. Muzalevsky // Radiophys. Quantum Electron. - 2023. - Vol. 65 Is. 9.- P.698-709

Держатели документа:
Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения РАН, Красноярск, Россия

Доп.точки доступа:
Muzalevskiy, K. V.
}
Найти похожие

    Музалевский, Константин Викторович.
    Широкополосный рефлектометрический метод измерения влажности и степени шероховатости поверхности почвы / К. В. Музалевский // Журн. радиоэлектрон. - 2022. - № 12. - Ст. 6, DOI 10.30898/1684-1719.2022.12.5. - Библиогр.: 31. - Работа выполнена в рамках гранта РНФ и Красноярского краевого фонда науки № 22-17-20042 . - ISSN 1684-1719
   Перевод заглавия: Broadband reflectometric method for the measuring of soil surface moisture and roughness
Кл.слова (ненормированные):
дистанционное зондирование -- радиолокация -- радиометрия -- рефлектометрия -- коэффициент отражения -- излучательная способность -- шероховатая поверхность -- почвы -- комплексная диэлектрическая проницаемость почв -- дистанционные методы измерения влажности почв -- remote sensing -- radiolocation -- radiometry -- reflectometry -- reflection coefficient -- emissivity -- rough surface -- soils -- complex permittivity of soils -- remote sensing of soil moisture
Аннотация: В данной работе предложена численно-аналитическая модель коэффициента отражения электромагнитной волны от шероховатой границы почвенного покрова, на основе которой, в диапазоне частот от 520 МГц до 1,26 ГГц, разработан широкополосный метод измерения среднеквадратического отклонения (СКО) высот неровностей и объемной влажности поверхности почв. При построении модели коэффициента отражения, поле отраженной волны от шероховатой границы почвенного покрова представлено в виде суммы вторичных полей от бесконечного множества элементарных горизонтальных рассеивающих площадок (с заданным средним размером), набор которых на поверхности почвы осуществляется в пределах первой зоны Френеля. Поле каждой элементарной рассеивающей площадки представляется в виде среднего поля от результата стохастической интерференции бесконечного множества когерентных элементарных источников вторичных волн с плоским фронтом, вертикальное положение которых определено высотой неровностей в каждой точке поверхности почвы в пределах размеров элементарной рассеивающей площадки. Показано, что созданная модель описывает величину полного значения коэффициента отражения (когерентная и диффузная компоненты) с коэффициентом детерминации R2=0,981 и СКО не более 0,35дБ относительно коэффициента отражения, рассчитанного с использованием метода конечных разностей и метода интегральных уравнений. На примере 16 почвенных образцов, комплексная диэлектрическая проницаемость которых измерена для широкого диапазона плотностей 0,7–1,8 г/см3, влажности, гранулометрического состава (0–76%) и содержания органического вещества (0,6–6,9%) показана принципиальная возможность восстановления СКО высот неровностей и объемной влажности шероховатой поверхности почвенного покрова с коэффициентом детерминации СКО не хуже, чем R2=0,909 (СКО=0,4 см) и R2=0,975 (СКО=2%), соответственно, относительно истинных значений. Результаты работы имеют широкое прикладное значения как для одночастотных, так и многочастотных методов обработки радарных и радиометрических данных с целью разработки новых алгоритмов повышенной точности измерения влажности почв.
In this article, a numerical-analytical model of the reflection coefficient of an electromagnetic wave from a rough soil surface is proposed. Based on the created model of reflection coefficient, in the frequency range from 520 MHz to 1.26 GHz, a broadband method for the root-mean-square deviation (RMS) of heights and volumetric moisture of rough soil surface is developed. When the model of reflection coefficient creating, the field of reflected wave from the rough soil surface was presented as the sum of secondary fields from an infinite set of elementary horizontal scattering plates (with a given average size). The field from each elementary scattering plate is represented as an average field from the result of stochastic interference of an infinite set of coherent elementary sources of secondary waves. The vertical position of the elementary sources is determined by the stochastic height of the soil surface within elementary plate. It is shown that the created model describes the total value of reflection coefficient (coherent and diffuse components) with the determination coefficient of R2=0.981 and root-mean square error (RMSE) no more than 0.35 dB, relative to the reflection coefficient, calculated by the finite difference method and the advanced integral equations method. The possibility of RMS heights and volumetric moisture of rough soil surface retrieval, relative to the true values, was shown no worse than R2=0.909 (RMSE=0.4 cm) and R2=0.975 (RMSE=2%), respectively. This analysis was carried out on the example of 16 soil samples, the complex permittivity of which was measured for a wide range of dry bulk densities from 0.7 g/cm3 to 1.8 g/cm3, moisture content, texture with variation clay content from 0% to 76% and organic matter content from 0.6% to 6.9%. The results have a wide application value both for single-frequency and multi-frequency radar and radiometric methods of soil moisture measuring.

Смотреть статью,
РИНЦ,
Читать в сети ИФ
Держатели документа:
Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук - обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН

Доп.точки доступа:
Muzalevskiy, K. V.
}
Найти похожие

    Muzalevskiy, K. V.
    A new method for remote sensing of moisture profiles in the arable layer at three frequencies; experimental case study / K. Muzalevskiy // Int. J. Remote Sens. - 2021. - Vol. 42, Is. 7. - P. 2377-2390, DOI 10.1080/01431161.2020.1851795. - Cited References: 35. - This work was supported by the Russian Foundation for Basic Research (grant No. 18-05-00405) in part of the sensing depth investigation and retrieving soil moisture. The method of the formation of radio impulses was created in part of SB RAS project No. 0356-2019-0004 . - ISSN 0143-1161
   Перевод заглавия: Новый способ дистанционного зондирования профилей влажности пахотного слоя почвы на трёх частотах. Экспериментальное исследование
Кл.слова (ненормированные):
microwave remote sensing -- radar -- UAV -- soil moisture profile -- soil permittivity
Аннотация: In this paper, the possibilities of remote sensing of moisture profiles in the arable layer were theoretically and experimentally studied based on the nadir measurements of reflection coefficients at three frequencies of 1.26 GHz, 796 MHz and 641 MHz. The reflection coefficients were measured by the impulse method during natural cycles of evaporation and moistening of an arable layer at the agricultural field being under steam, located at 56°05ʹN, 92°40ʹ E in the area of the Minino village, Krasnoyarsk region, the Russian Federation. The soil moisture profiles were retrieved in the course of solving the inverse problem, in which the reflection coefficients at different frequencies acted as an informative sign. The root-mean-square error and the determination coefficient (R 2) between retrieved and measured moisture values in the topsoil thickness of 0.15 m were 3.3% and 0.79, respectively. In the course of theoretical calculations, it was shown that in practice, it is impossible to predict the sensing depth of the arable layer without preliminary information on the form of moisture profile. Moreover, the sensing depth depends not only on the form of soil moisture profile but also on frequency. In this regard, it is impossible to correlate the effective soil moisture, retrieved from single-frequency measurements of the reflection coefficient in the approximation of homogeneous topsoil, with the specific thickness of topsoil. The study shows the promise of developing multi-frequency radar systems for remote sensing of soil moisture profiles in the arable layer, the potential of which can be realized on lightweight unmanned area vehicle (UAV) platforms.

Смотреть статью,
Scopus,
WOS,
Читать в сети ИФ
Держатели документа:
Laboratory of Radiophysics of the Earth Remote Sensing, Kirensky Institute of Physics Federal Research Center KSC Siberian Branch Russian Academy of Sciences, Krasnoyarsk, Russian Federation

Доп.точки доступа:
Музалевский, Константин Викторович
}
Найти похожие

    Muzalevskiy, K. V.
    Retrieving soil moisture profiles based on multifrequency polarimetric radar backscattering observations. Theoretical case study / K. Muzalevskiy // Int. J. Remote Sens. - 2021. - Vol. 42, Is. 2. - P. 506-519, DOI 10.1080/01431161.2020.1809743. - Cited References: 46. - This work was supported by the Russian Foundation for Basic Research (grant No. 18-05-00405) in part of the sensing depth investigation and retrieving soil moisture in the L-band, a technique for measuring moisture profiles at two frequencies of 435 MHz and 5.4 GHz was created in part of SB RAS project No. 0356-2019-0004 . - ISSN 0143-1161
   Перевод заглавия: Восстановление профилей влажности почвы на основе многочастотных поляриметрических наблюдений обратного радарного рассеяния
Кл.слова (ненормированные):
Antennas -- Backscattering -- Cost functions -- Exponential functions -- Inverse problems -- Perturbation techniques -- Polarimeters -- Radar -- Remote sensing -- Soil moisture
Аннотация: In this theoretical work, a dual-frequency polarimetric method is proposed for measuring moisture profiles in the topsoil up to 0.30 m thick. A case of measuring soil moisture profiles, which monotonically changes with depth, during 37 days after irrigation is considered. Original values of backscattering coefficients are calculated by the Oh model and by the small perturbation method at frequencies of 5.4 GHz and 435 MHz, respectively. In these calculations, we used measured moisture profiles and spectroscopic refractive mixing dielectric model of non-saline mineral soil with a clay fraction of 9.1%. Soil moisture profiles are retrieved by solving the inverse problem, the cost function of which is constructed based on the co- and cross-polarized ratios, calculated at two frequencies for the measured and modelled soil moisture profiles. An exponential function is used as a modelled soil moisture profile. It is shown that the standard deviation between the retrieved and measured soil moisture values in the surface layer 0.30 m thick appears to be ≤0.02 m3 m−3 (theoretical limit), and the determination coefficient is 0.881. The study shows a promising path towards developing multi-frequency radar systems for remote sensing of soil moisture profiles using satellites-based and unmanned aerial vehicles air-based platforms.

Смотреть статью,
Scopus,
WOS,
Читать в сети ИФ
Держатели документа:
Laboratory of Radiophysics of the Earth Remote Sensing, Kirensky Institute of Physics Federal Research Center KSC Siberian Branch Russian Academy of Sciences, Krasnoyarsk, Russian Federation

Доп.точки доступа:
Музалевский, Константин Викторович
}
Найти похожие

10.

    Музалевский, Константин Викторович.
    Зондирование водного эквивалента снежного покрова широкополосными электромагнитными импульсами с борта БПЛА / К. В. Музалевский // Журн. радиоэлектрон. : электронный журнал. - 2021. - № 8. - Ст. 4, DOI 10.30898/1684-1719.2021.8.1. - Библиогр.: 26. - Работа выполнена в рамках проекта РФФИ № 19-45-240010, Правительства Красноярского края, Красноярского краевого фонда науки, договор № 33/19 . - ISSN 1684-1719
   Перевод заглавия: The remote sensing of snow water equivalent using broadband electromagnetic pulses from an UAV board
Кл.слова (ненормированные):
радиолокация -- БПЛА -- СШП импульсы -- снежный покров -- водный эквивалент снежного покрова -- плотность снежного покрова -- высота снежного покрова -- мёрзлые почвы -- radiolocation -- UAV -- ultra-wideband pulses -- snow cover -- snow water equivalent -- snow density -- height of snow cover -- frozen soil
Аннотация: В работе исследовалась возможность дистанционного зондирования с борта беспилотного летательного аппарата-квадрокоптера (БПЛА) широкополосным импульсом длительностью 1,05 нс снежного покрова тестового участка сельскохозяйственного поля в районе пос. Минино, Красноярский край, с 23 ноября 2020 по 4 марта 2021 гг. Для формирования, излучения и приема широкополосных импульсов использовалась логопериодическая антенна (полоса пропускания от 1,36 ГГц до 4,89 ГГц) и компактный векторный анализатор цепей CABAN R60 (ООО «Планар», г. Челябинск). Показано, что как при наземном, так и дистанционном зондировании с борта БПЛА временные задержки между импульсами, отраженными от границы воздух-снег и снег-почва, линейно зависят от водного эквивалента снежного покрова, измеренного на тестовом участке. При этом наклон этих линейных зависимостей определяется средней плотностью снежного покрова. Полученные экспериментальные результаты показывают перспективность развития дистанционных технологий радарного картирования основных характеристик снежного покрова с борта малых аэроплатформ, которые могут дополнить информационное обеспечение существующих систем, используемых в точном земледелии.
In this paper the possibility of snow cover remote sensing from an unmanned aerial vehicle-quadrocopter (UAV) with using a broadband pulse of 1.05 ns duration was investigated on the agricultural field near Minino village, Krasnoyarsk Territory from November 23, 2020 to March 4, 2021. A log-periodic antenna (from 1.36 GHz to 4.89 GHz bandwidth) and a compact vector network analyzer CABAN R60 (LLC Planar, Chelyabinsk) were used to generate, emit and receive broadband pulses. It is shown that both ground-based and remote sensing from the UAV, the time delays between pulses reflected from the air-snow and snow-soil interface linearly depend on the snow water equivalent, measured at the test site. The slope of these linear dependences is determined by the average density of the snow cover. The obtained experimental results show the promising of development of remote sensing technology for radar mapping of the main characteristics of the snow cover from UAV, which can supplement the information support of existing systems used in precision farming.

Смотреть статью,
РИНЦ,
Читать в сети ИФ
Держатели документа:
Институт физики им. Л.В. Киренского – обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН, 660036, г. Красноярск, ул. Академгородок, д.50, стр.38

Доп.точки доступа:
Muzalevskiy, K. V.
}
Найти похожие