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 20

Вид документа : Однотомное издание
Шифр издания :
Автор(ы) : Mironov V. L., Savin I. V.
Заглавие : Temperature-dependent spectroscopic dielectric model at 0.05–16 GHz for a thawed and frozen Alaskan organic soil
Место публикации : Satellite Soil Moisture Retrieval: Techniques and Applications: Elsevier, 2016. - Siction III: Microwave Soil Moisture Retrieval Techniques, Chapter 9. - P.169-186. - , DOI 10.1016/B978-0-12-803388-3.00009-7
Примечания : Cited References: P. 185-186
Аннотация: This book (пер. загл.: Спутниковое восстановление влажности почв. Техника и применение) provides a detailed reference that offers essential information on monitoring and understanding soil moisture retrieval techniques and their applications, and includes thought-provoking sections on techniques from microwave, optical and infrared satellite datasets, such as the universal triangle method, vegetation and indices based approaches.
Смотреть книгу,
Смотреть главу,
Scopus,
WOS
Найти похожие

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Muzalevskiy K. V., Ruzicka Z.
Заглавие : Signatures of Sentinel-1 Radar and SMAP Radiometer Depending on the Temperature of Frozen Arctic Soil in the Cooling and Heating Process of the Active Layer
Коллективы : IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium, Международный симпозиум по наукам о Земле и дистанционному зондированию
Место публикации : IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGRASS): Proceedings. - 2018. - P.7176-7179. - ISSN 978-1-5386-7150-4, DOI 10.1109/IGARSS.2018.8517538
Примечания : Cited References: 12. - The study was performed thanks to a grant from the Program of SB RAS II.12 (№0356-2017-0034) and project № 0356-2018-0060
Аннотация: In this paper, the results of radiothermal and radar remote sensing of several Arctic tundra test sites were investigated to establish the dependences of the reflectivity and backscattering coefficient on soil temperature. The brightness temperature and backscattering coefficient were measured by a SMAP radiometer (1.4GHz) and Sentinel-1 radar (5.4GHz) over areas near to Franklin Bluffs weather station in the North Slope of Alaska and Isachsen weather station on Ellef Ringnes Island respectively. It has been experimentally and theoretically shown that between the surface soil temperature measured by weather stations in the period 2015-2016 and the reflectivity or backscattering coefficient there is a strong correlation relationship no worse than 0.68. In addition, in the range of soil surface temperature changes from -30°C to 0°C, the variations in the backscattering coefficient and reflectivity are about 4 dB for both test sites. This study contributes to further understanding the processes of microwave emission and scattering of frozen Arctic soils that is pertinent to developing new remote sensing algorithms for the permafrost region.
Смотреть статью,
Scopus,
WOS,
Материалы конференции,
Читать в сети ИФ,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Музалевский, Константин Викторович, Ружичка, Зденек
Заглавие : Восстановление температуры поверхности тундровой почвы на основе поляриметрических данных радиометра AMSR2 спутника GCOM-W1
Место публикации : Совр. пробл. дистан. зондир. Земли из космоса. - 2019. - Т. 16, № 4. - С. 293-297. - ISSN 2070-7401 (ISSN), DOI 10.21046/2070-7401-2019-16-4-293-297. - ISSN 2411-0280 (eISSN)
Примечания : Библиогр.: 6. - Исследование выполнено при финансовой поддержке Программы II.12.1. приоритетных направлений и программ фундаментальных исследований СО РАН.
Аннотация: В настоящем кратком сообщении предлагается полуэмпирический метод дистанционной оценки температуры поверхности тундровой почвы на основе поляриметрических данных радиометра AMSR2, установленного на спутнике GCOM-W1. С использованием простой модели радиотеплового излучения, полученной на основе закона Кирхгофа в приближении диэлектрически однородного изотермического полупространства, задача сведена к нахождению эффективной температуры и отражательной способности подстилающей поверхности из двух измеренных значений радиояркостной температуры на вертикальной и горизонтальной поляризации и частоте 6,9 ГГц. Однозначность обратной задачи была обеспечена за счёт установленной линейной связи между обратными величинами поляризационного индекса и разностью отражательных способностей, измеренных на горизонтальной и вертикальной поляризациях. Калибровка двух параметров этой линейной регрессии была выполнена на двух тестовых участках Северного склона Аляски в течение 7 лет с 2012 по 2018 г. В результате было показано, что восстановленные значения температуры почвы со стандартным отклонением около 3,0 К и коэффициентом корреляции 0,83 соответствуют температурам поверхности почвы, которые были измерены метеостанциями на двух калибровочных и двух дополнительных тестовых участках, расположенных в различных ландшафтных условиях арктической тундры.The paper proposes a semi-empirical method for remote sensing of surface temperature of tundra soil based on polarimetric data of the AMSR2 radiometer installed on GCOM-W1 satellite. Using a simple microwave emission model based on the Kirchhoff law and obtained for a dielectric-homogeneous isothermal half-space, the problem was reduced to retrieving of the effective temperature and reflectivity of observed surface from two brightness temperatures measured at the vertical and horizontal polarization at a frequency of 6.9 GHz. The uniqueness of the inverse problem was ensured by the established linear relation between the inverse values of the polarization index and the difference in reflectivity, measured at the horizontal and vertical polarizations. The calibration of two parameters of the linear regression was performed on two test sites in the North Slope of Alaska for 7 years from 2012 to 2018. As a result, it was shown that the recovered soil temperature values with a standard deviation of about 3.0 K and a correlation coefficient of 0.83 corresponded to the temperature of the soil surface, as measured by weather stations, on four test sites located in different landscape conditions of the Arctic tundra. Two of the four test sites were additional to the calibration ones.
Смотреть статью,
РИНЦ,
Scopus,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Музалевский, Константин Викторович, Михайлов, Михаил Иванович, Миронов, Валерий Леонидович
Заглавие : Возможности бистатической радиолокации пространственных вариаций влажности и рельефа поверхности почвенного покрова на основе сигналов ГЛОНАСС и GPS
Место публикации : Совр. пробл. дистан. зондир. Земли из космоса. - 2018. - Т. 15, № 5. - С. 75-82. - ISSN 2070-7401, DOI 10.21046/2070-7401-2018-15-5-75-82
Примечания : Библиогр.: 6. - Исследование выполнено при финансовой поддержке Программы II.12.1. «базовых» фундаментальных исследований СО РАН, теоретические оценки возможности измерения пространственных вариаций влажности поверхности почвы выполнены в рамках проекта РФФИ № 18-05-00405а.
Ключевые слова (''Своб.индексиров.''): глобальные навигационные спутниковые системы--глонасс--gps--рефлектометрия--влажность почвы--рельеф--global navigation satellite systems--glonass--gps--reflectometry--soil moisture--topography
Аннотация: В данной работе предложена методика дистанционного измерения пространственных вариаций рельефа и влажности поверхности почвенного покрова на основе регистрации интерференции сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) ГЛОНАСС и GPS вблизи поверхности почвенного покрова. Предложенная методика основана на зависимости мгновенных значений амплитуды и фазы интерференционной диаграммы сигналов ГНСС от влажности и высоты поверхности почвенного покрова вдоль траектории центра эффективной площадки зондирования по мере возвышения спутника ГНСС над горизонтом. В ходе теоретического моделирования показана возможность восстановления пространственных профилей высоты и влажности поверхности почвенного покрова из интерференционных диаграмм сигналов ГНСС, регистрируемых на частоте L1 (~1,6 ГГц). Значения среднеквадратического отклонения между восстановленными и заданными величинами высоты и влажности поверхности почвенного покрова оказались не более 0,3 см и 0,006 см3/см3 соответственно. Предложенная методика была протестирована в ходе эксперимента по восстановлению рельефа местности из интерференционных диаграмм сигналов ГНСС в полевых условиях на сельскохозяйственном поле в районе Красноярска. Среднеквадратическая погрешность и коэффициент корреляции между восстановленными значениями высоты рельефа поверхности почвенного покрова и данных контактных измерений оказались равны 0,04 и 0,87 м соответственно.In this paper, we propose a method for remote sensing of spatial variations in the topography and moisture of soil surface based on recording of interference of global navigation satellite systems (GNSS) signals GLONASS and GPS near the surface of soil. The proposed technique is based on the dependence of the instantaneous values of amplitude and phase of interference diagram of GNSS signals from soil moisture and local height of soil surface along the trajectory of footprint center as the GNSS satellite rises above the horizon. In the course of theoretical modeling, the possibility of retrieving spatial height and moisture profiles of soil surface from interference diagrams of GNSS signals recorded at a frequency of L1 (~1.6 GHz) is shown. The root-mean-square error between the retrieved and given values of spatial height and moisture profiles of the soil surface was not more than 0.3 cm and 0.006 cm3/cm3, respectively. The proposed technique was tested during experiment on field measurement from interference diagrams of GNSS signals recorded at an agricultural field in vicinity of Krasnoyarsk. The root-mean-square error and the correlation coefficient between the retrieved values of the relief heights relative to contact measured, appeared to be of 0.04 m and 0.87, respectively.
Смотреть статью,
РИНЦ,
Scopus,
Читать в сети ИФ,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Музалевский, Константин Викторович
Заглавие : Особенности радиотеплового излучения мёрзлых тундровых почв в L-диапазоне частот
Место публикации : Журн. радиоэлектрон.: электронный журнал. - 2018. - № 12. - Ст.13. - ISSN 1684-1719, DOI 10.30898/1684-1719.2018.12.13
Примечания : Библиогр.: 30
Ключевые слова (''Своб.индексиров.''): радиометрия--арктика--радиояркостная температура--деятельный слой--диэлектрическая проницаемость--органические почвы--температура почв--влажность почв--radiometry--arctic--radio-brightness temperature--active layer--permittivity--organic soils--soil temperature--soil moisture
Аннотация: В данной работе на основе модифицированной когерентной модели радиотеплового излучения, обобщенной диэлектрической модели почв с высоким содержанием органического вещества изучаются особенности радиотеплового излучения диэлектрически неоднородных неизотермичных тундровых мёрзлых почв на частоте 1,4 ГГц в зависимости от их плотности, влажности и вертикального распределения температуры в поверхностной части деятельного слоя. Показано, что предельная глубина зондирования поверхностной части деятельного слоя тундровых мёрзлых почв зависит от формы профилей температуры, полной объемной влажности и плотности сухого сложения почвы. Исследованы преимущества поляриметрических угловых наблюдений радиояркостной температуры для целей измерения глубинного распределения температуры в поверхностной части деятельного слоя почвы. Дана оценка возможных погрешностей измерения распределения температуры в поверхностной части деятельного слоя почвы.In this paper, a coherent model of thermal microwave emission is proposed, which allows, with an error not worse than 0.51 K and a Pearson coefficient of 0.999, to describe the brightness temperature of a non-isothermal active layer with a layered dielectric constant structure. At a frequency of 1.4 GHz the features of radio-thermal emission of the active tundra topsoil with a high content of organic matter were researched depending on the bulk dry density, moisture content and profile of soil temperature. The proposed coherent model of radiothermal emission and a generalized dielectric model of tundra soil with a high content of organic matter were used in this research. It has been established that the magnitude of the polarization index at fixed values of soil density and moisture is determined only by the surface temperature of the topsoil and does not depend on the kind of temperature profile. The effective temperature of the soil carries the basic information about the heterogeneous structure of the active layer. It is shown that the possibility of identifying various soil temperature profiles, as well as measuring the temperature distribution in the surface part of the active layer of tundra soil can be carried out on the basis of polarimetric angular-dependencies of the radio-brightness temperature with an error of about 3K. At the same time, polarimetric angular-dependencies of brightness temperature also make it possible to determine the sign of the gradient of temperature profiles in the active topsoil. The accuracy of measuring of the soil temperature is limited by the accuracy of radio-brightness temperature observation, the uncertainty of soil moisture and density in the footprint area. If the volumetric soil moisture is known with an error of 0.04 cm3/cm3 or the soil density - with an error of 0.1 g/cm3, then the error in temperature retrieval increases by factors of 2 and 1.5, respectively, in the soil moisture range of 0.2-0.4 cm3/cm3 and 0.4-0.6 cm3/cm3. It is shown that for characteri stic temperature gradients of 0.4-1ºС/cm in the active topsoil thickness of 10 cm the thickness of the tundra soil layer forming the thermal radiation decreases by factor of 2.5 from 10cm to 4 cm at increasing of surface soil temperature from -30ºС ÷ -20º С to -10º С ÷-5º С in the case of given values of soil density and moisture of 0.15 g/cm3 and 0.42 cm3/cm3, respectively. For all the temperature profiles considered, the thickness of the emission layer linearly decreases by factor of 1.5 with an increasing of soil moisture content by factor of 3 from 0.2 cm3/cm3 to 0.6 cm3/cm3, and with an increasing of soil density more than 10 times from 0.05 cm3/cm3 to 0.8 cm3/cm3, the thickness of the emission layer decreases by factor of 3. In the future, the authors plan to investigate issues related to the formation of radio-thermal emission from the active layer of frozen soils, taking into account the density and moisture profiles in the organic and mineral horizon of the tundra active topsoil.
Смотреть статью,
РИНЦ,
Читать в сети ИФ,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Музалевский, Константин Викторович
Заглавие : Дистанционное измерение профилей влажности в пахотном слое почвы на основе поляриметрических наблюдений коэффициента отражения в P- и C-диапазонах частот. Эксперимент
Место публикации : Соврем. проблемы дистанц. зондир. Земли из космоса. - 2020. - Т. 17, № 3. - С. 145-148. - ISSN 2070-7401 (ISSN), DOI 10.21046/2070-7401-2020-17-3-145-148. - ISSN 2411-0280 (eISSN)
Примечания : Библиогр.: 5. - Работа выполнена в рамках проекта Российского фонда фундаментальных исследований № 18-05-00405, методика измерения коэффициентов отражения была развита при поддержке проекта государственного задания № 0356-2019-0004
Аннотация: В данном сообщении экспериментально подтверждена принципиальная возможность дистанционного измерения профилей влажности в пахотном слое почвы с пригодной для практического применения точностью на основе поляриметрических измерений коэффициента отражения на двух частотах 630 МГц и 5,4 ГГц. Коэффициенты отражения измерялись под углом 35° импульсным методом в ходе естественных циклов испарения и увлажнения пахотного слоя почвы на участке сельскохозяйственного поля, находящегося под паром в районе пос. Минино, Красноярский край. Профили влажности почвы восстанавливались в ходе решения обратной задачи, информативным признаком в которой выступало отношение коэффициентов обратного радарного рассеяния на согласованных линейных поляризациях. Отношение коэффициентов обратного радарного рассеяния было оценено в скалярном приближении метода Кирхгофа в виде отношения коэффициентов отражения по мощности, измеренных на горизонтальной и вертикальной поляризациях. Среднеквадратическое отклонение и коэффициент детерминации между восстановленными и измеренными значениями объёмной влажности в поверхностном слое почвы толщиной 10 см оказались равны 2,2 % и 0,91 соответственно. Исследование показывает перспективность разработки поляриметрических многочастотных радиолокационных систем комбинированного сверхвысокочастотного и дециметрового диапазонов для дистанционного зондирования профилей влажности пахотного слоя почв.This report experimentally confirmed the fundamental possibility of remote sensing of moisture profiles in the arable soil layer with practical acceptable accuracy based on polarimetric measurements of the reflection coefficient at two frequencies of 630 MHz and 5.4 GHz. Reflection coefficients were measured at an angle of 35° by the impulse method, during natural cycles of the evaporation and moistening of soil arable layer in a plot of an agricultural field under steam in the area of Minino village, Krasnoyarsk region. Soil moisture profiles were retrieved in the course of solving the inverse problem, in which cost function was the ratio of the backscattering coefficients taken on coincident linear polarizations. The ratio of the backscattering coefficients was estimated by the scalar Kirchhoff approximation in the form of a ratio of power reflection coefficients, which were measured on horizontal and vertical polarizations. The standard deviation and the determination coefficient between the retrieved and measured soil moisture in the 10 cm topsoil were 2.2 % and 0.91, respectively. The study shows the prospects of developing polarimetric multi-frequency radar systems of combined UHF and SHF bands for remote sensing of moisture profiles in the arable layer of soils.
Смотреть статью,
РИНЦ,
Scopus,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Зейлигер А. М., Muzalevskiy K. V., Зинченко Е. В., Ермолаева О. С., Мелихов В. В.
Заглавие : Полевое тестирование метода картографического моделирования влагозапасов поверхностного слоя почвенного покрова, основанного на данных радарной съёмки Sentinel-1 и цифровой модели рельефа
Место публикации : Соврем. проблемы дистанц. зондир. Земли из космоса. - 2020. - Т. 17, № 4. - С. 113-128. - ISSN 2070-7401 (ISSN), DOI 10.21046/2070-7401-2020-17-4-113-128. - ISSN 2411-0280 (eISSN)
Примечания : Библиогр.: 32
Аннотация: Влагосодержание поверхностного слоя почвенного покрова (ВПС ПП) является одним из ключевых параметров, используемых для количественного описания гидрологического состояния поверхности почвы, а также при оценке доступности почвенной влаги растительному покрову. Поскольку коэффициент обратного радарного рассеяния чувствителен к влажности почвы, в настоящей работе применялись данные Sentinel-1 для картирования влажности почвы с высоким пространственным разрешением с целью отображения пространственных и временных закономерностей распределения почвенной влаги на уровне поля в практике управления почвенными и водными ресурсами. Прямые измерения ВПС ПП толщиной 5 см были реализованы в результате проведённого полевого мониторинга на экспериментальном участке, расположенном на территории Всероссийского научно-исследовательского института орошаемого земледелия (пос. Водный, Волгоградская обл.). В заданных координатах на тестовом участке были отобраны соответствующие почвенные образцы, влагосодержание которых было определено с использованием термостатно-весового метода. В результате создан первый точечный слой геоданных ВПС ПП. По данным радарной съёмки Sentinel-1 была выполнена оценка ВПС ПП для того же пространственного экстента экспериментального участка. Значения растрового набора значений влажности почвы по данным дистанционного зондирования (ВПС ПП-ДЗЗ) в пределах границ экспериментального участка были рассчитаны по данным радарной съёмки Sentinel-1. Эти расчёты основаны на оценке отражательной способности почвы, полученной методом нейронной сети, и дальнейшего решения обратной задачи с использованием диэлектрической модели, учитывающей содержание глинистой фракции почвы тестового участка. В ходе тренировки нейронной сети использовались входные данные коэффициентов обратного радарного рассеяния, измеренные Sentinel-1 на согласованной вертикальной и перекрёстной поляризации, и выходное значение отражательной способности почвы, оценённое на основе точечного слоя геоданных ВПС ПП и диэлектрической модели. Ортотрансформация снимка Sentinel-1 осуществлялась с использованием цифровой модели рельефа (ЦМР), созданной в результате стереосъёмки, выполненной с использованием беспилотного летательного аппарата Phantom 4 Pro. В результате сравнения наборов геоданных ВПС ПП и ВПС ПП-ДЗЗ, полученных в ходе полевого мониторинга и дистанционного зондирования соответственно, были оценены значения коэффициента детерминации (0,948) и стандартного отклонения (2,04 %). Этот результат подтверждает удовлетворительную линейную корреляцию между наборами ВПС ПП и ВПС ПП-ДЗЗ. Сравнение двух полученных точечных слоёв геоданных ВПС ПП указывает на удовлетворительное воспроизведение первого набора вторым. Такой вывод получен в результате наземного мониторинга и картографического моделирования, выполненного с помощью разработанного метода с использованием данных радарной съёмки Sentinel-1 и характеристик ЦМР. Результаты исследования позволяют сделать вывод, что разработанный метод может рассматриваться в качестве научной и методологической основы новой технологии картографического мониторинга ВПС ПП, которая рассматривается в настоящее время в качестве одной из основных базовых характеристик для использования в точном орошаемом земледелии.The surface moisture content (SMC) is one of the key parameters, which is used for the quantitative description of soil hydrological state as well as the estimation of soil water availability to vegetation canopy. Since the radar backscattering coefficient is sensitive to SMC, in this investigation Sentinel-1 data was used for soil moisture mapping with a high spatial resolution, based on which the spatial and temporal patterns of soil moisture distribution at field level was mapped for implementing in the management of soil and water resources. Direct measurements of SMC in a layer thickness of 5 cm were carried out during field monitoring at an experimental test site, located on the territory of the All-Russian Scientific Research Institute of Irrigated Agriculture (Vodny village, Volgograd region). In the given coordinates on the test site, soil samples were taken, the moisture content of which was determined using the thermostat-weight method. As a result, the first point georeferenced layer of SMC was created. At the same time, the estimation of SMC based on Sentinel-1 radar observations was performed for the same spatial extent of the test site. The raster set of SMC within the boundaries of the test site was calculated from the Sentinel-1 remote sensing (RS) observations. This layer will be named SMC-RS. These calculations were based on the assessment of soil reflectivity obtained by neural network (NN) method and the further solution of the inverse problem using a dielectric model, which takes into account the soil clay content at the test site. During the training of the NN, backscatter coefficients measured by Sentinel-1 at co- and cross-polarization were used as input data. As the output data of the NN, the value of soil reflectivity, which was estimated based on point georeferenced layer of SMC and a dielectric model were used. Terrain correction of Sentinel-1 image was carried out using a digital elevation model (DEM), created by Phantom 4 Pro unmanned aerial vehicle as the result of stereo photography. As a result of comparing the georeferenced data sets SMC and SMC-RS obtained during field monitoring and remote sensing, respectively, the following values of determination coefficient (0.948) and standard deviation (2.04 %) were estimated. This result confirms a satisfactory linear correlation between both data sets. The comparison of the two layers of point georeferenced data sets indicates that the first set is well correlated by the second. This conclusion was obtained as the result of ground monitoring and cartographic modelling carried out using the developed method, Sentinel-1 observation and DEM. The developed method can be considered as the scientific and methodological basis of the new technology for the cartographic monitoring of SMC, which is currently treated as one of the main basic characteristics to be used in precision irrigated agriculture. © 2020 Space Research Institute of the Russian Academy of Sciences. All rights reserved.
Смотреть статью,
РИНЦ,
Scopus,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Muzalevskiy K. V.
Заглавие : Temperature dependence of the backscattering coefficient measured by ALOS PALSAR during cooling and heating of tundra topsoil
Место публикации : Журн. радиоэлектрон. - 2019. - № 11. - ISSN 1684-1719 (eISSN), DOI 10.30898/1684-1719.2019.11.19; J. Radio Electron.
Примечания : Cited References: 11. - The study was performed thanks to the Program of SB RAS (project No.0356-2019-0004), JAXA project No.PI 1422002.
Аннотация: In this paper, dependences of backscattering coefficient on Arctic tundra soil temperature were investigated. The backscattering coefficient was measured by ALOS PALSAR (1.3GHz) over areas near to Imnaviat weather station in the North Slope of Alaska in the period from January 12, 2009 to April 20, 2011. It has been experimentally and theoretically shown that there is a strong correlation relationship no worse than 0.76 between the surface soil temperature measured by weather stations and backscattering coefficient. The variations of the backscattering coefficient was found to be about 5-6 dB over the test site when soil surface temperature changes from -10°С to 10°С. This study contributes to further understanding the processes of scattering of frozen Arctic soils that is pertinent to developing new remote sensing algorithms for the permafrost region.В данной работе представлены результаты исследования температурной зависимости коэффициента обратного радарного рассеяния, измеренного ALOS (PALSAR) на частоте 1,26ГГц, для тундрового тестового участка, расположенного на Северном склоне Аляски вблизи метеорологической станции Имнавиат. Экспериментально и теоретически показано, что температура поверхности почвы, измеренная метеостанцией в период с 12 января 2009 года по 20 апреля 2011 года, и коэффициент обратного рассеяния нелинейно зависят друг от друга с квадратом коэффициента корреляции 0,76. Данная зависимость удовлетворительно может быть описана моделью рассеяния Оха и температурно-зависимой диэлектрической моделью талых и мёрзлых тундровых почв с высоким содержанием органического вещества. Показано, что в диапазоне изменений температуры поверхности почвы от -10°С до 10°С вариации коэффициента обратного рассеяния на испытательном участке не превышают 5-6 дБ. Данное исследование способствует дальнейшему пониманию процессов рассеяния микроволн мерзлыми арктическими почвами, с целью разработки новых алгоритмов дистанционного зондирования Арктических регионов.
Смотреть статью,
РИНЦ,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Muzalevskiy K. V., Ruzicka Z.
Заглавие : Detection of soil freeze/thaw states in the Arctic region based on combined SMAP and AMSR-2 radio brightness observations
Коллективы : SB RAS Program [0356-2019-0004]
Место публикации : Int. J. Remote Sens. - 2020. - Vol. 41, Is. 14. - P.5046-5061. - ISSN 0143-1161, DOI 10.1080/01431161.2020.1724348. - ISSN 1366-5901(eISSN)
Примечания : Cited References: 36. - This study was funded by the SB RAS Program (project No. 0356-2019-0004).
Предметные рубрики: L-BAND
DIELECTRIC MODEL
TEMPERATURE
SURFACE
FROZEN
SMOS
Аннотация: In this study, a new approach to identify the freeze/thaw states of tundra topsoil was developed based on the polarization ratio index, which was calculated from the reflectivity values of soil. Reflectivity was estimated from radiometric measurements of the SMAP satellite using the values of vertical polarization brightness temperature measured by the AMSR-2 radiometer at 6.9 GHz; this value was used to characterize the effective temperature of the soil. The proposed approach was tested using weather station data on soil surface temperatures for six test sites located in the North Slope of Alaska and the Yamal Peninsula collected from April 2015 to June 2018. The modified polarization ratio index, calculated from values of reflectivity rather than from brightness temperatures, significantly improved the possibility of determining the reference values of the index in the winter and in the summer. During testing, the modified index showed a good correlation between the dates of transition through the threshold level and soil temperature transition through 0ºC, as recorded at meteorological stations.
Смотреть статью,
Scopus,
WOS,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

10.

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Миронов, Валерий Леонидович, Каравайский, Андрей Юрьевич, Лукин, Юрий Иванович, Погорельцев, Евгений Ильич
Заглавие : Диэлектрический метод измерения скрытой теплоты плавления льда при оттаивании мерзлой почвы
Место публикации : Журн. радиоэлектрон.: электронный журнал. - 2018. - № 12. - Ст.14. - ISSN 1684-1719, DOI 10.30898/1684-1719.2018.12.14
Примечания : Библиогр.: 14
Ключевые слова (''Своб.индексиров.''): диэлектрическая модель--диэлектрическая проницаемость--мерзлые почвы--незамерзшая вода--незамерзающая вода--связанная вода--фазовые переходы--дифференциальная сканирующая калориметрия--dielectric model--dielectric constant--frozen soil--unfrozen water--nonfreezable water--bound water--phase transitions--differential scanning calorimetry
Аннотация: Проведены экспериментальные исследования изменения массы незамерзшей воды, содержащейся в мерзлой Nа-бентонитовой глине в диапазоне температур от -30 до 0 °C и диапазоне массовых влажностей от 0 до 1 г/г с помощью диэлектрического метода. Предложен калориметрический метод измерения удельной скрытой теплоты плавления льда в связанную и несвязанную воду при нагревании мерзлой почвы. Предложен метод измерения скрытой теплоты плавления льда в мерзлой почве в процессе нагревания методом диэлектрических измерений. С целью обоснования предложенной методики проведено сравнение скрытой теплоты плавления льда при нагревании бентонитовой глины, полученной методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК), с рассчитанной с помощью диэлектрического метода.Experimental studies of the change in the mass of unfrozen water contained in frozen Na-bentonite clay in the temperature range from -30 to 0 °C and a gravimetric moistures range from 0 to 1 g/g have been carried out by the dielectric method. The calorimetric method is proposed for measuring the specific latent heat of fusion of ice into bound and unbound water when the frozen soil is heated. The method of dielectric measurements is proposed for measuring the latent heat of fusion of ice in frozen soils during heating. In order to substantiate the proposed technique, the latent heat of fusion of ice in frozen bentonite clay measured by the differential scanning calorimetry during heating was compared with this value obtained by the dielectric method.
Смотреть статью,
РИНЦ,
Читать в сети ИФ,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

11.

Вид документа : Статья из сборника (однотомник)
Шифр издания :
Автор(ы) : Музалевский, Константин Викторович, Ружичка, Зденек, Захватов М. Г.
Заглавие : Измерение температуры поверхности почвы и надземной биомассы растительности на тестовых участках в арктической тундре на основе спутниковых данных радиометра МТВЗА-ГЯ И AMSR2
Коллективы : "Актуальные проблемы радиофизики", международная научно-практическая конференция, "Current Trends in Radiophysics", International Conference, Томский государственный университет
Место публикации : Актуальные пробл. радиофизики, междунар. науч.-практич. конф.: сб. трудов: STT, 2017. - Секция: Зондирование и диагностика природных сред. - С. 72-77. - ISBN 978-5-93629-606-2
Материалы конференции,
Материалы конференции
Найти похожие

12.

Вид документа : Статья из сборника (однотомник)
Шифр издания :
Автор(ы) : Музалевский, Константин Викторович, Ружичка, Зденек, Захватов М. Г., Савин, Игорь Викторович, Muskett R. R., Pomanovsky V. E.
Заглавие : Применение радиометрических данных спутника Метеор М NO2 для измерения влажности почвы на тестовых участках северного склона Аляски
Коллективы : "Актуальные проблемы радиофизики", международная научно-практическая конференция, "Current Trends in Radiophysics", International Conference, Томский государственный университет
Место публикации : Актуальные пробл. радиофизики, междунар. науч.-практич. конф.: сб. трудов: STT, 2017. - Секция: Зондирование и диагностика природных сред. - С. 77-81. - ISBN 978-5-93629-606-2
Материалы конференции,
Материалы конференции
Найти похожие

13.

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Wigneron J. -P., Jackson T. J., O'Neill P., De Lannoy G., de Rosnay P., Walker J. P., Ferrazzoli P., Mironov V. L., Bircher S., Grant J. P., Kurum M., Schwank M., Munoz-Sabater J., Das N., Royer A., Al-Yaari A., Al Bitar A., Fernandez-Moran R., Lawrence H., Mialon A., Parrens M., Richaume P., Delwart S., Kerr Y.
Заглавие : Modelling the passive microwave signature from land surfaces: A review of recent results and application to the L-band SMOS & SMAP soil moisture retrieval algorithms
Место публикации : Remote Sens. Environ.: Elsevier, 2017. - Vol. 192. - P.238-262. - ISSN 00344257 (ISSN), DOI 10.1016/j.rse.2017.01.024
Примечания : Cited References: 187. - This research work was funded by CNES (Centre National d'Etudes Spatiales) through the Science TOSCA (Terre Océan Surfaces Continentales et Atmosphère) program. The authors wish to thank the three anonymous reviewers for their helpful comments and Sylvie Renaud (IMS) for fruitful discusions.
Ключевые слова (''Своб.индексиров.''): atmospheric temperature--climate models--moisture--moisture control--scanning antennas--soils--vegetation--experimental campaign--microwave brightness temperature--passive microwave signatures--semiempirical models--soil moisture retrievals--surface soil moisture--surface temperatures--system configurations--soil moisture
Аннотация: Two passive microwave missions are currently operating at L-band to monitor surface soil moisture (SM) over continental surfaces. The SMOS sensor, based on an innovative interferometric technology enabling multi-angular signatures of surfaces to be measured, was launched in November 2009. The SMAP sensor, based on a large mesh reflector 6 m in diameter providing a conically scanning antenna beam with a surface incidence angle of 40°, was launched in January of 2015. Over the last decade, an intense scientific activity has focused on the development of the SM retrieval algorithms for the two missions. This activity has relied on many field (mainly tower-based) and airborne experimental campaigns, and since 2010–2011, on the SMOS and Aquarius space-borne L-band observations. It has relied too on the use of numerical, physical and semi-empirical models to simulate the microwave brightness temperature of natural scenes for a variety of scenarios in terms of system configurations (polarization, incidence angle) and soil, vegetation and climate conditions. Key components of the inversion models have been evaluated and new parameterizations of the effects of the surface temperature, soil roughness, soil permittivity, and vegetation extinction and scattering have been developed. Among others, global maps of select radiative transfer parameters have been estimated very recently. Based on this intense activity, improvements of the SMOS and SMAP SM inversion algorithms have been proposed. Some of them have already been implemented, whereas others are currently being investigated. In this paper, we present a review of the significant progress which has been made over the last decade in this field of research with a focus on L-band, and a discussion on possible applications to the SMOS and SMAP soil moisture retrieval approaches. © 2017 Elsevier Inc.
Смотреть статью,
Scopus,
WOS,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

14.

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Миронов, Валерий Леонидович, Музалевский, Константин Викторович, Ружичка, Зденек
Заглавие : Микроволновый радиометрический метод измерения температуры поверхности почвы арктической тундры
Место публикации : Совр. пробл. дистан. зондир. Земли из космоса. - Москва: ИКИ РАН, 2017. - Т. 14, Вып. 2. - С. 67-71. - ISSN 20707401 (ISSN), DOI 10.21046/2070-7401-2017-14-2-61-71
Примечания : Библиогр.: 22
Ключевые слова (''Своб.индексиров.''): микроволновая радиометрия--температура почвы--арктическая зона--microwave radiometry--soil measurements--temperature measurement--arctic region
Аннотация: В данной работе представлены результаты дистанционного зондирования температуры почвенного покрова на тестовом участке п-ва Ямал с использованием угловых зависимостей радиояркостной температуры, наблюдаемых космическим аппаратом SMOS на частоте 1,4 ГГц. Расположение пикселя зондирования космического аппарата SMOS было выбрано в районе между метеостанциями Марресале и Васькины дачи на п-ве Ямал. Исследование охватывает период с 22 октября 2012 г. по 10 мая 2014 г. для мерзлого состояния почвенного покрова. Метод восстановления температуры почвы основан на решении обратной задачи путем минимизации нормы невязки между наблюдаемыми и рассчитанными значениями радиояркостной температуры. Расчет радиояркостной температуры производился с использованием полуэмпирической модели, учитывающей затухание волны в снежном покрове, диэлектрическую проницаемость почвенного покрова, на основе модели комплексной диэлектрической проницаемости почвы с высоким содержанием органического вещества. Модель комплексной диэлектрической проницаемости почвенного покрова была создана в лабораторных условиях с использованием методов диэлектрической спектроскопии с использованием почвенных образцов отобранных на тестовом участке п-ва Ямал. Среднеквадратическое отклонение и коэффициент детерминации между восстановленными и измеренными значениями температуры почвы оказались равны 4,5°С и 0,59 соответственно. Полученный результат указывает на перспективность использования поляриметрических угловых наблюдений радиояркостной температуры на частоте 1,4 ГГц для измерения температуры арктической тундровой почвы.In this paper, the results of radiothermal remote sensing of soil temperature at a test site on the Yamal Peninsula using full-polarimetry multi-angular brightness temperature (BT) observations at the frequency of 1.4 GHz are presented. The BT data were obtained from the Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS) satellite with the SMOS footprint near the Polar Weather Station Marresale and Vaskiny Dachi, the Russian Federation. The SMOS data covered the period from October 22, 2012 to May 10, 2014. The method to retrieve the soil temperature was based on solving an inverse problem by minimizing the norm of the residuals between the observed and predicted values of BT. The calculation of BT was performed using a semi-empirical model of radiothermal emission which incorporated an attenuation of microwaves in snow pack and a temperature-dependent multi-relaxation spectral dielectric model (TD MRSDM) for organic-rich tundra soil. The TD MRSDM was specifically designed on the base of laboratory measurements of complex permittivity of organic-rich soil samples collected at the test site on the Polar Weather Station Marresale. As a result, in case of frozen soil, the values of root-mean-square error (RMSE) and determination coefficient between the retrieved and measured soil temperatures were determined to be 4.5°C and 0.59, respectively. These results indicate the perspectives of using full-polarimetric multi-angular BT observations in the L-band for the purpose of measuring soil temperature in the Arctic region.
Смотреть статью,
РИНЦ,
Scopus,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

15.

Вид документа : Статья из сборника (однотомник)
Шифр издания :
Автор(ы) : Muzalevskiy K. V., Ruzicka Z., Zahvatov M. G., Muskett R. R., Fomin S. V.
Заглавие : Soil moisture retrieval in the North Slope of Alaska from GCOM-W1/AMSR2 and Meteor-M No. 2/MTVZA-GYa radiometers data
Коллективы : Progress in Electromagnetics Research Symposium
Место публикации : Progr. Electromag. Res. Symp. (PIERS): Proceedings. - 2017. - P.1442-1448. - DOI 10.1109/PIERS.2017.8261974
Примечания : Cited References: 12. - The reported study was funded by Russian Foundation for Basic Research, Government of Krasno-yarsk Territory, Krasnoyarsk Region Science and Technology Support Fund to the research project No. 16-45-242162, the Program of Presidium of the Russian Academy of Sciences “Arctic” and Program of SB RAS II.12.1.
Аннотация: In this paper, for the Arctic tundra region in the North Slope of Alaska, calibration of microwave emission model on the basis of AMSR2 and MTVZA-GYa radiometric data of the GCOM-W1 and Meteor-M No. 2 satellites, respectively were carried out. The GCOM-W1 and Meteor-M No. 2 brightness temperature data covered the period from January 1, 2012 to December 31, 2016 and January 1 to December 31, 2015, respectively. The peculiarity of the proposed calibration lies in the use of biomass vegetation and soil temperature estimations from the AMSR2 and the MTVZA-GYa radiometers observations with using empirical relationships. To estimate the vegetation biomass and soil temperature were proposed calibration curves linking brightness temperatures, measured by the radiometers, with the aboveground phytomass which was estimated from MODIS NDVI data, and with soil temperature which was measured by weather stations in-situ. As a result was shown that the proposed calibration allows to retrieve soil moisture at the test sites in North Slope of Alaska with determination coefficient of 0.46–0.52 and RMSE of 0.06–0.1 cm3/cm3. The study shows the potential possibility of carrying out the calibration of emission model, which improves the accuracy of the measurement of soil moisture in the Arctic region compared to existing satellite information products. This study demonstrates the possibility of using radiometer MTVZA-GYa on aboard of the Russian satellite Meteor-M No. 2 to measure soil moisture in the Arctic region. Found empirical relationships between brightness temperatures and surface soil temperature and aboveground phytomass at the test sites allows to predict these values from GCOM-W1 and Meteor-M No. 2 observations in the range of RMSE 53–54g/m2 and 1–1.5K, respectively.
Материалы конференции,
Смотреть статью,
Scopus,
WoS,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

16.

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Музалевский, Константин Викторович, Михайлов, Михаил Иванович
Заглавие : Измерение влажности и температуры почвы на основе интерференционного приёма линейно-поляризованных сигналов ГЛОНАСС и GPS
Место публикации : Совр. пробл. дистан. зондир. Земли из космоса. - 2018. - Т. 15, № 4. - С. 155-165. - ISSN 20707401 (ISSN), DOI 10.21046/2070-7401-2018-15-4-155-165
Примечания : Библиогр.: 18. - Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проекты No 18-05-00405, 0356-2018-0060), а также Программы II.12.1. «базовых» фундаментальных исследований СО РАН.
Ключевые слова (''Своб.индексиров.''): глобальные навигационные спутниковые системы--глонасс--gps--рефлектометрия--влажность почвы--температура почвы--сельскохозяйственные почвы--арктические тундровые почвы--global navigation satellite systems--glonass--gps--reflectometry--soil moisture--soil temperature--agricultural soils--arctic tundra soils
Аннотация: В данной работе представлены результаты теоретического исследования возможностей дистанционного зондирования влажности талой сельскохозяйственной, влажности и температуры мёрзлой тундровой почв на основе измерения отношения коэффициентов отражения линейно-поляризованных волн (поляризационный индекс) из интерференционных диаграмм сигналов ГЛОНАСС и GPS, регистрируемых вблизи поверхности Земли на частотах 1,2 и 1,6 ГГц. В приближении метода Кирхгофа оценены диапазоны углов возвышения спутников над горизонтом (0–55°), в пределах которых существенна доля когерентной составляющей над диффузной при рассеянии в зеркальном направлении сигналов ГЛОНАСС и GPS шероховатой поверхностью почвенного покрова. В ходе решения прямой задачи моделировался «измеренный» поляризационный индекс отражённых волн (с добавлением случайной величины, распределённой по нормальному закону) на двух частотах 1,2 и 1,6 ГГц с использованием типичных профилей влажности и температуры естественно сложенных почв. Показано, что поляризационный индекс недостаточно чувствителен для восстановления слоистой структуры влагосодержания в талой и температуры в мёрзлой почвах на фоне шумов (1,5–2 дБ) регистрируемых интерференционных диаграмм. Обратная задача по восстановлению влажности и температуры почвы из «измеренного» поляризационного индекса решалась в приближении диэлектрически-однородного почвенного полупространства. Показано, что для всех рассмотренных профилей вне зависимости от используемой частоты сигналов максимальная погрешность восстановления влажности и температуры почвы не превышает 0,03 см3/см3 и 1 °С относительно соответствующих средних величин, рассчитанных для поверхностного слоя почвы 1 см.This paper presents the results of a theoretical study of the potential for remote sensing of moisture of agricultural thawed soil, moisture and temperature in tundra frozen soil based on measurement of the ratio between reflection coefficients on linear-orthogonal polarizations (polarization index) from the interference patterns of GLONASS and GPS signals recorded near the Earth's surface at frequencies of 1.2 and 1.6 GHz. The ranges of satellites elevation angles within which the coherent component exceeds the diffuse part in the mirror scattering of GLONASS and GPS signals by the surface roughness were estimated by Kirchhoff's method. In the course of solving the direct problem, the "measured" polarization index of reflected waves was simulated (with addition of a random variable distributed according to the normal law) at two frequencies of 1.2 and 1.6 GHz using typical moisture and temperatures profiles of soils. It is shown that the polarization index is not sensitive enough to retrieve the layered structure of moisture in thawed and temperature profile in frozen soil, against the background noise (1.5-2 dB) of the recorded interference diagrams. The inverse problem of soil moisture and soil temperature retrieval from the "measured" polarization index was solved in the approximation of dielectrically-homogeneous half-space. It is shown that for all the profiles examined, regardless of frequency of GNSS signals, the maximum error in soil moisture and soil temperature retrieval does not exceed 0.03 cm3/cm3 and 1 °C, relative to the corresponding average values calculated for the topsoil of 1 cm.
Смотреть статью,
РИНЦ,
Scopus,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

17.

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Фомин, Сергей Викторович, Миронов, Валерий Леонидович, Савин, Игорь Викторович, Косолапова, Людмила Георгиевна
Заглавие : Диэлектрическая модель талых и мерзлых органических почв на частоте 1,4 ГГц : Dielectric model of melted and frozen organic soils at 1.4 GHz frequency
Место публикации : Изв. вузов. Физика. - 2017. - Т. 60, № 12/2: Физика взаимодействия электромагнитного излучения с веществом. Тематический выпуск. - С. 121-125. - ISSN 0021-3411
Примечания : Библиогр.: 6. - Работа выполнена в рамках Программы II.12.1. «базовых» фундаментальных исследований СО РАН, поддержана грантами РФФИ № 16-05-00572, 16-45-242162.
Ключевые слова (''Своб.индексиров.''): диэлектрическая проницаемость--талые и мерзлые органические почвы--одночастотная диэлектрическая модель--dielectric constant--thawed and frozen organic soils--single-frequency dielectric model
Аннотация: Проведены диэлектрические измерения пяти образцов органических почв с различным содержанием органического вещества в диапазоне температур от -30 до 25 °С в широком диапазоне частот от 0.45 до 16 ГГц. На их основе создана простая одночастотная диэлектрическая модель талых и мерзлых органических почв, позволяющая рассчитывать комплексную диэлектрическую проницаемость талых и мерзлых органических почв в зависимости от влажности, температуры и содержания органического вещества на частоте 1.4 ГГц.Dielectric measurements were conducted for five organic soil samples with different contents of organic matter in the temperature range from -30 to 25 °C over a wide frequency range from 0.45 to 16 GHz. On this basis, a simple single-frequency dielectric model for thawed and frozen organic soils was created. The model allows to calculate the complex dielectric constant of thawed and frozen organic soils depending on the moisture, temperature, and organic matter content at a frequency of 1.4 GHz.
Смотреть статью,
РИНЦ,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

18.

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Музалевский, Константин Викторович, Ружичка, Зденек, Savin I. V., Захватов М. Г., Гончаров В. В., Сариев А. Х., Каравайский, Андрей Юрьевич
Заглавие : Первое применение отечественного спутника «Метеор-М» № 2 для дистанционного зондирования влажности и температуры тундровой почвы
Место публикации : Совр. пробл. дистан. зондир. Земли из космоса. - 2017. - Т. 14, № 7. - С. 100-118. - ISSN 20707401 (ISSN), DOI 10.21046/2070-7401-2017-14-7-100-118. - ISSN 24110280 (eISSN)
Примечания : Библиогр.: 26. - Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского фондаментальных исследований, Правительства Красноярского края, Красноярского краевого фонда поддержки научной и научно-технической деятельности в рамках научного проекта No 16-45-242162, а также Программы II.12.1. «базовых» фундаментальных исследований СО РАН. Кроме того, хотим выразить благодарность анонимному рецензенту за замечания, которые позволили улучшить качество статьи. фунда
Ключевые слова (''Своб.индексиров.''): «метеор-м»--микроволновая радиометрия--модель микроволнового излучения почв--температура почвы--влажность почвы--арктическая зона--meteor-m--microwave radiometry--model of soil microwave emission--soil temperature--soil moisture--the arctic zone
Аннотация: В данной работе представлены результаты дистанционного зондирования температуры и влажности талого тундрового почвенного покрова на двух тестовых участках п-ова Таймыр с использованием поляриметрических наблюдений радиояркостной температуры на частоте 10,7 ГГц радиометром МТВЗА-ГЯ спутника «Метеор-М» № 2. Расположение пикселя зондирования радиометра МТВЗА-ГЯ было выбрано в районе г. Норильска и села Хатанга на п-ове Таймыр. Исследование охватывает период с 1 января по 31 декабря 2015 г. Метод восстановления температуры и влажности почвы основан на решении обратной задачи минимизацией нормы невязки между наблюдаемыми и рассчитанными значениями радиояркостной температуры. Расчет радиояркостной температуры проведен с использованием полуэмпирической модели радиотеплового излучения, параметры которой были предварительно откалиброваны на тестовых участках в районе г. Норильска и села Хатанга, а также модели комплексной диэлектрической проницаемости почвы с высоким содержанием органического вещества. Модель комплексной диэлектрической проницаемости почвенного покрова была создана в лабораторных условиях с использованием методов диэлектрической спектроскопии почвенных образцов, отобранных на тестовом участке в районе г. Норильска. Среднеквадратическое отклонение между восстановленными и измеренными значениями температуры и влажности почвы оказались не более 6,5 °С и 0,06 см3/см3 соответственно. Полученный результат указывает на перспективность использования поляриметрических наблюдений радиояркостной температуры на частоте 10,7 ГГц радиометром МТВЗА-ГЯ отечественного спутника «Метеор-М» № 2 для измерения температуры и влажности арктической тундровой почвы.This paper presents the results of remote sensing of temperature and moisture of thawed tundra soil on two test sites of the Taimyr Peninsula using polarimetric observations of the brightness temperature at a frequency of 10.7 GHz by the MTVZA-GY radiometer of the Meteor-M2 satellite. The footprints of the MTVZA-GY radiometer were chosen in the areas of Norilsk and Khatanga cities on the Taimyr Peninsula. The study covers the period from January 1 to December 31, 2015. The retrieving method of soil temperature and soil moisture is based on solving an inverse problem by minimizing the norm between observed and calculated values of the brightness temperature. The calculation of the brightness temperature was carried out using a semi-empirical model of microwave emission, the parameters of which were previously calibrated on the test areas of Norilsk and Khatanga cities, as well as using permittivity model of tundra soil with a high content of organic matter. The permittivity model of tundra soil was created in laboratory conditions using methods of dielectric spectroscopy and soil samples, which were taken at a test area close to Norilsk city. The root-mean-square error between the retrieved and measured values of soil temperature (soil moisture) were no more than 6.5 °C (0.06 cm3/cm3). The obtained results indicates the prospect of using polarimetric observations of the brightness temperature at a frequency of 10.7 GHz by the MTVZA-GY radiometer on Russian Meteor-M2 satellite to measure the surface temperature and moisture of the Arctic tundra soil.
Смотреть статью,
Смотреть статью,
РИНЦ,
Scopus,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

19.

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Muzalevskiy K. V.
Заглавие : Retrieving soil moisture profiles based on multifrequency polarimetric radar backscattering observations. Theoretical case study
Место публикации : Int. J. Remote Sens. - 2021. - Vol. 42, Is. 2. - P.506-519. - ISSN 01431161 (ISSN), DOI 10.1080/01431161.2020.1809743
Примечания : 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
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
Найти похожие

20.

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Музалевский, Константин Викторович
Заглавие : Широкополосный рефлектометрический метод измерения влажности и степени шероховатости поверхности почвы
Место публикации : Журн. радиоэлектрон. - 2022. - № 12. - Ст.6. - ISSN 16841719 (eISSN), DOI 10.30898/1684-1719.2022.12.5
Примечания : Библиогр.: 31. - Работа выполнена в рамках гранта РНФ и Красноярского краевого фонда науки № 22-17-20042
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
Найти похожие