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

Формат представления найденных документов:
полный	информационный	краткий

Отсортировать найденные документы по:
автору	заглавию	году издания	типу документа

Поисковый запрос: (<.>K=soil<.>)

Общее количество найденных документов : 131
Показаны документы с 1 по 20

    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

    Савин, Игорь Викторович.
    Температурно-зависимая многорелаксационная спектроскопическая диэлектрическая модель талой и мерзлой арктической почвы Аляски в диапазоне 0,05-16 ГГц / И. В. Савин, В. Л. Миронов // Изв. вузов. Физика. - 2015. - Т. 58, № 8/3. - С. 19-21. - Библиогр.: 4. - Работа выполнена при поддержке грантом РФФИ № 13-05-00502 . - ISSN 0021-3411
   Перевод заглавия: A temperature-dependent multi-relaxation spectroscopic dielectric model for thawed and frozen Alaska Arctic soil at 0.05-16 GHz
Кл.слова (ненормированные):
органическая почва -- влажность -- температура -- диэлектрическая модель -- талая и мерзлая почва -- organic soil -- moisture -- temperature -- dielectric model -- thawed and frozen soil
Аннотация: Разработана диэлектрическая модель талой и мерзлой арктической органической почвы Аляски (90% органики). Модель основана на диэлектрических измерениях образцов почвы с весовой влажностью от 0,01 до 0,94 г/г, плотностью сухого сложения от 0,56 до 0,67 г/см3 в диапазоне температур от 25 до -30°C (в про-цессе охлаждения) и в диапазоне частот от 0,05 до 16 ГГц. Предложенная диэлектрическая модель может быть применена в активных и пассивных СВЧ-методах дистанционного зондирования для разработки алгоритмов определения влажности и температуры почвы для богатого органикой верхнего слоя почвы в арктических регионах.
A dielectric model for thawed and frozen Arctic organic-rich soil (90% organic matter) has been developed. The model is based on soil dielectric measurements that were collected over ranges of gravimetric moisture from 0,01 to 0,94 g/g, dry soil density from 0,56 to 0,67 g/cm3, and temperature from 25 to -30°C (cooling run) in the frequency range of 0,05-16 GHz. The proposed dielectric model can be applied in active and passive microwave remote sensing techniques to develop algo-rithms for retrieving the soil moisture and the freeze/thaw state of organic-rich topsoil in the Arctic regions.

Держатели документа:
Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН

Доп.точки доступа:
Миронов, Валерий Леонидович; Mironov, V. L.; Savin, I. V.
}
Найти похожие

    Температурная зависимость диэлектрической проницаемости тундровой почвы при замерзании воды в почвенных капиллярах / В. Л. Миронов, И. В. Савин, Р. Де Ру // Решетневские чтения : [Электронный ресурс] : материалы XIII Междунар. науч. конф., посвящ. 50-летию Сиб. гос. аэрокосмич. ун-та им. акад. М. Ф. Решетнева, 50-летию ОАО "Информ. спутниковые системы", 85-летию со дня рожд. ген. конструктора ракет.-космич. систем акад. М. Ф. Решетнева : [в 2-х т.] / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т.; под общ. ред. Ю.Ю. Логинова. - Красноярск, 2009. - Т. 1, Ч. 1. - С. 185-186. - Библиогр.: 2
   Перевод заглавия: Temperature dependence of permittivity of tundra soil with water freezing in the soil capillary
Аннотация: Развит метод дискретных источников, который впервые применяется для расчета токов на поверх ности вибратора, расположенного в цилиндрической скважине, пробуренной в горной породе. Тестирова ние алгоритма осуществляется в случае, когда скважина заполнена нефтью и пробурена в песчанике с подвижными флюидами раствора поваренной соли.

Материалы конференции,
Материалы конференции,
Читать в сети ИФ
Держатели документа:
Институт физики им. Л. В. Киренского СО РАН
Мичиганский университет, США, Энн Арбор

Доп.точки доступа:
Логинов, Ю. Ю. \ред.\; Миронов, Валерий Леонидович; Mironov, V. L.; Савин, Игорь Викторович; Savin, I. V.; Де Ру, Р.; "Решетневские чтения", международная научная конференция(13 ; 2009 ; нояб. ; 10-12 ; Красноярск); Сибирский государственный университет науки и технологий им. акад. М. Ф. Решетнева; Информационные спутниковые системы им. академика М. Ф. Решетнева, АО; Красноярский машиностроительный завод, ОАО
}
Найти похожие

    Миронов, Валерий Леонидович.
    Спектроскопическая многорелаксационная диэлектрическая модель талых и мерзлых арктических почв, учитывающая зависимости от температуры и содержания органического вещества / В. Л. Миронов, И. В. Савин // Исслед. Земли из космоса. - 2019. - № 1. - С. 62-73, DOI 10.31857/S0205-96142019162-73. - Библиогр.: 17 . - ISSN 0205-9614
   Перевод заглавия: Spectroscopic multi-relaxation dielectric model of thawed and frozen arctic soils considering dependence on temperature and organic matter content
Кл.слова (ненормированные):
диэлектрическая модель -- влажность -- температура -- органическая почва -- дистанционное зондирование -- влажная почва -- Dielectric model -- Moisture -- Temperature -- Organic soil -- Remote sensing -- Wet soil
Аннотация: В статье представлена температурная спектроскопическая диэлектрическая модель влажных почв, разработанная на основе измерений шести талых и мерзлых арктических почв с различным содержанием органического вещества, от 30 до 90%. Созданная модель позволяет прогнозировать значения комплексной диэлектрической проницаемости влажной почвы, которые хорошо соответствуют данным диэлектрических измерений. Она применима в диапазоне частот от 0.05 до 15 ГГц, диапазоне температур от -30° до +25 °C, диапазоне влажностей от 0.009 до 1.001 г/г и может быть рекомендована к использованию в алгоритмах дистанционного зондирования (ДЗ) влажности и температуры почвенного покрова с использованием данных космического радиометрического и радарного зондирования.
The article presents the temperature spectroscopic dielectric model of moist soils, developed on the basis of measurements of six thawed and frozen Arctic soils with different contents of organic matter, from 30 to 90%. This model allows predicting the complex permittivity values of moist soil, which are in good agreement with the data of dielectric measurements. The model is applicable in the frequency range from 0.05 to 15 GHz, the temperature range from –30° to +25 °C, the humidity range from 0.009 to 1.001 g/g. The model for use in remote sensing algorithms of humidity and soil temperature using space radiometric and radar sensing data can be recommended.

Смотреть статью,
РИНЦ,
Scopus,
Читать в сети ИФ

Переводная версия Mironov V. L. Spectroscopic Multirelaxation Dielectric Model of Thawed and Frozen Arctic Soils Considering the Dependence on Temperature and Organic Matter Content [Текст] / V. L. Mironov, I. V. Savin // Izv. Atmos. Ocean. Phys. - 2019. - Vol. 55 Is. 9.- P.986-995

Держатели документа:
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук", 660036, г. Красноярск, Академгородок, 50

Доп.точки доступа:
Савин, Игорь Викторович; Savin, I. V.; Mironov, V. L.
}
Найти похожие

    Музалевский, Константин Викторович.
    Сверхширокополосное импульсное зондирование слоистой структуры снежно-почвенного покрова. Экспериментальное исследование / К. В. Музалевский, С. В. Фомин // Журн. радиоэлектрон. : электронный журнал. - 2020. - № 8. - Ст. 5, DOI 10.30898/1684-1719.2020.8.15. - Библиогр.: 34. - Работа выполнена в рамках проекта РФФИ № 19-45-240010 . - ISSN 1684-1719
   Перевод заглавия: Ultra-wideband impulse sensing of the layered structure of the snow-soil cover. Experimental research
Кл.слова (ненормированные):
радиолокация -- СШП импульсы -- влажность почвы -- температура почвы -- талое и мёрзлое состояние почвы -- снежный покров -- водный эквивалент снежного покрова -- диэлектрическая проницаемость -- radiolocation -- ultrawideband pulses -- soil moisture -- soil temperature -- thawed and frozen state of the soil -- snow cover -- water equivalent of snow cover -- dielectric constant
Аннотация: В данной работе экспериментально исследованы процессы отражения сверхширокополосного (СШП) импульса длительностью около 0,3 нс от талой и мёрзлой почвы в ходе естественного накопления и таяния снежного покрова. СШП импульсы были синтезированы на основе спектральных измерений на горизонтальной поляризации в диапазоне частот от 1,6 ГГц до 8 ГГц коэффициента прохождения между двумя рупорными антеннами, максимумы диаграммы направленности которых были ориентированы под углом 35° к нормали, опущенной на плоскую поверхность почвы. Синхронно с дистанционными рефлектометрическими измерениями проводились контактные измерения профилей влажности и температуры верхнего слоя почвы 0-17см, а также высота и плотность снежного покрова. Экспериментальные наблюдения продолжались с 8 ноября 2019 г. до 22 марта 2020 г. Показано, что применение СШП электромагнитного импульса длительностью порядка 0,3 нс позволяет идентифицировать талое или мёрзлое состояние почвы в любой момент времени в ходе накопления и таяния снежного покрова (высотой до 30см), а также оценивать величину водного эквивалента снежного покрова со среднеквадратическим отклонением 7,0мм и коэффициентом детерминации 0,832. Проведенные экспериментальные исследования показывают перспективность разработки радиолокационных импульсных СШП систем для дистанционного зондирования геофизических параметров слоистой структуры снежно-почвенного покрова.
In this work, the processes of reflection of an ultrawideband (UWB) pulse with a duration of about 0.3 ns from thawed and frozen soil, during natural accumulation and melting of snow cover, were experimentally investigated. UWB pulses were synthesized on the basis of spectral measurements at horizontal polarization in the frequency range from 1.6 GHz to 8 GHz of the transmission coefficient between two horn antennas, the maxima of the radiation pattern of which were oriented at an angle of 35 to the normal, lowered onto a flat soil surface. Simultaneously with remote reflectometric measurements, contact measurements of the moisture and temperature profiles of the upper soil layer 0-17 cm, as well as the height and density of the snow cover were carried out. Experimental observations continued from November 8, 2019 to March 22, 2020. It is shown that the use of a UWB electromagnetic pulse with a duration of about 0.3 ns makes it possible to identify the thawed or frozen state of the soil at any time during the accumulation and melting of the snow cover (up to 30 cm high), as well as to estimate the value of the water equivalent of the snow cover with the standard deviation of 7.0 mm and the determination coefficient of 0.832. Experimental studies have shown that the development of pulsed UWB radar systems for remote sensing of the geophysical parameters of the layered structure of the snow-soil cover is promising.

Смотреть статью,
РИНЦ,
Читать в сети ИФ
Держатели документа:
Институт физики им. Л.В. Киренского

Доп.точки доступа:
Фомин, Сергей Викторович; Fomin, S. V.; Muzalevskiy, K. V.
}
Найти похожие

    Музалевский, Константин Викторович.
    Сверхширокополосное импульсное зондирование слоистой структуры снежно-почвенного покрова. Теоретическое исследование / К. В. Музалевский // Журн. радиоэлектрон. : электронный журнал. - 2020. - № 8. - Ст. 4, DOI 10.30898/1684-1719.2020.8.14. - Библиогр.: 51. - Работа выполнена в рамках проекта РФФИ № 19-45-240010 . - ISSN 1684-1719
   Перевод заглавия: Ultra-wideband impulse sensing of the layered structure of the snow-soil cover. Theoretical research
Кл.слова (ненормированные):
радиолокация -- СШП импульсы -- влажность почвы -- температура почвы -- талое и мёрзлое состояние почвы -- снежный покров -- водный эквивалент снежного покрова -- диэлектрическая проницаемость -- radiolocation -- ultrawideband pulses -- soil moisture -- soil temperature -- thawed and frozen state of the soil -- snow cover -- water equivalent of snow cover -- dielectric constant
Аннотация: В данной работе теоретически исследованы процессы отражения сверхширокополосного (СШП) импульса длительностью около 0,5 нс от слоистой структуры снежно-почвенного покрова в зависимости от влажности, плотности сухого сложения и температуры почвы, плотности, влажности и высоты снежного покрова, глубины промерзания почвы. Показано, что в случае, если влажность почвы меньше максимального количества прочносвязанной воды, то импульсными СШП радарными методами невозможно отличить талую почву от мерзлой при переходе температуры почвы через 0ºС. Наличие влажного снега является определяющим фактором (по отношению к температуре и влажности мерзлой почвы), влияющим на затухание амплитуды СШП импульса, отраженного от мерзлого почвенного покрова. Показана принципиальная возможность дистанционной диагностики: глубины промерзания почвы до 25см при вариации влажности снежного покрова от 0% до 3%, а также водного эквивалента снежного покрова при вариации толщины слоя снега от 5см до 35см и объемной влажности от 0% до 5%. В целом проведенные исследования показывают перспективность разработки радиолокационных импульсных СШП систем для дистанционного зондирования геофизических параметров слоистой структуры снежно-почвенного покрова.
In this work, the processes of UWB pulse reflection duration of about 0.5 ns (bandwidth of 4.9 GHz at a level of -10 dB) from the layered structure of the snow-soil cover are theoretically investigated, depending on the moisture, dry bulk density and temperature of mineral soil, density, moisture and height of snow cover, depth of soil freezing. It is shown that if the soil moisture is less than the maximum content of bound water, then using pulsed UWB radar methods it is impossible to distinguish thawed soil from frozen soil. The presence of wet snow is a determining factor (in relation to the temperature and moisture of the frozen soil) affecting the attenuation of the amplitude of UWB pulse reflected from the frozen soil. The fundamental possibility of remote diagnostics of the depth of soil freezing up to 25 cm with a variation in the moisture content of the snow cover from 0% to 3%, as well as the water equivalent of the snow cover with a variation in its thickness from 5 cm to 35 cm and moisture content from 0% to 5% were demonstrated in the paper. In general, the studies carried out show the prospects for the development of pulsed UWB radar systems for remote sensing of the geophysical characteristics of snow and soil cover.

Смотреть статью,
РИНЦ,
Читать в сети ИФ
Держатели документа:
Институт физики им. Л.В. Киренского

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

    Полевое тестирование метода картографического моделирования влагозапасов поверхностного слоя почвенного покрова, основанного на данных радарной съёмки Sentinel-1 и цифровой модели рельефа / А. М. Зейлигер, K. V. Muzalevskiy, Е. В. Зинченко [и др.] // Соврем. проблемы дистанц. зондир. Земли из космоса. - 2020. - Т. 17, № 4. - С. 113-128, DOI 10.21046/2070-7401-2020-17-4-113-128. - Библиогр.: 32 . - ISSN 2070-7401. - ISSN 2411-0280
   Перевод заглавия: Field testing of the cartographic modeling of soil water content of the surface layer of soil cover based on Sentinel-1 radar survey and digital elevation model
Кл.слова (ненормированные):
почвенный покров -- влажность почвы -- точечные данные -- растровые данные -- гранулометрический состав -- шероховатость земной поверхности -- цифровая модель местности -- БПЛА -- радарная съёмка -- Sentinel-1 -- обратное радарное рассеяние -- нейронные сети -- диэлектрическая модель почвы -- Soil cover -- Soil moisture -- Raster data -- Particle size distribution -- Surface roughness -- Digital terrain model -- UAV -- Radar imaging -- Sentinel-1 -- Radar backscatter -- Neural networks -- Dielectric soil model
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
Держатели документа:
Российский государственный аграрный университет ― МСХА имени К. А. Тимирязева, Москва, Россия
Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН, Красноярск, Россия
Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия, Волгоград, Россия

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

    Первое применение отечественного спутника «Метеор-М» № 2 для дистанционного зондирования влажности и температуры тундровой почвы / К. В. Музалевский [и др.] // Совр. пробл. дистан. зондир. Земли из космоса. - 2017. - Т. 14, № 7. - С. 100-118, DOI 10.21046/2070-7401-2017-14-7-100-118. - 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 . - ISSN 2070-7401. - ISSN 2411-0280
   Перевод заглавия: First application of Russian Meteor-M2 satellite for remote sensing of moisture and temperature of the tundra soil
Кл.слова (ненормированные):
«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
Держатели документа:
Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН- обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН, Красноярск, Россия
Сибирский Центр "НИЦ "Планета", Новосибирск, Россия
Научно-исследовательский институт сельского хозяйства и экологии Арктики, Норильск, Россия

Доп.точки доступа:
Музалевский, Константин Викторович; Muzalevskiy, K. V.; Ружичка, Зденек; Ruzicka, Z.; Savin, I. V.; Савин, Игорь Викторович; Захватов, М. Г.; Гончаров, В. В.; Сариев, А. Х.; Каравайский, Андрей Юрьевич; Karavaysky, A. Yu.
}
Найти похожие

    Музалевский, Константин Викторович.
    Особенности радиотеплового излучения мёрзлых тундровых почв в L-диапазоне частот / К. В. Музалевский // Журн. радиоэлектрон. : электронный журнал. - 2018. - № 12. - Ст. 13, DOI 10.30898/1684-1719.2018.12.13. - Библиогр.: 30 . - ISSN 1684-1719
   Перевод заглавия: Features of microwave emission of frozen tundra active topsoils in the L-band
Кл.слова (ненормированные):
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
Держатели документа:
Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН, 660036, г. Красноярск, ул. Академгородок, 50/38

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

10.

    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

11.

Обобщенная рефракционная диэлектрическая модель влажных почв, учитывающая ионную релаксацию почвенной воды / В. Л. Миронов [и др.] // Изв. вузов. Физика. - 2013. - Т. 56, № 3. - С. 75-79
Аннотация: Предложена многорелаксационная обобщенная рефракционная диэлектрическая модель влажных почв в диапазоне частот от 0, 2 до 14, 8 ГГц. Модель основана на данных диэлектрических измерений, проведенных в этом частотном диапазоне, при температуре 20 °С, для относительных весовых влажностей, изменяющихся в пределах от 2 до 43 %. Созданная модель расширяет частотный диапазон применимости ранее предложенной однорелаксационной модели в область мегагерцового диапазона за счет учета ионной релаксации Максвелла -Вагнера, которая существенно проявляется в связанной почвенной воде в этом диапазоне частот. Показано, что ошибка расчета с помощью предложенной модели спектров комплексной диэлектрической проницаемости влажной почвы имеет тот же порядок, что и погрешность экспериментальных данных, используемых при построении модели.

РИНЦ,
Читать в сети ИФ

Переводная версия Generalized refractive mixing dielectric model of moist soils considering ionic relaxation of soil water. - [Б. м. : б. и.]

Держатели документа:
Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН

Доп.точки доступа:
Миронов, Валерий Леонидович; Mironov V. L.; Бобров, Павел Петрович; Фомин, Сергей Викторович; Fomin S.V.; Каравайский, Андрей Юрьевич; Karavaisky, A. Yu.
}
Найти похожие

12.

    Савин, Игорь Викторович.
    Низкочастотные измерения комплексной диэлектрической проницаемости влажных почв / И. В. Савин, П. П. Бобров // Решетневские чтения : матер. XVI Междунар. науч. конф. : в 2 ч. - Красноярск, 2012. - Ч. 1. - С. 218-219 . - ISBN 1990-7702
   Перевод заглавия: Determination dielectric permittivity of the soil using of the navigation satellites glonass and gps signals
Аннотация: Описано устройство для исследования комплексной диэлектрической проницаемости влажных почв на частотах ниже 5 МГц.
The paper describes the setup for the study of complex permittivity of wet soil at frequencies below 5 MHz.

Материалы конференции
Держатели документа:
Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН

Доп.точки доступа:
Бобров, Павел Петрович; Savin I. V.; "Решетневские чтения", международная научная конференция (16 ; 2012 ; нояб. ; 7-9 ; Красноярск)
}
Найти похожие

13.

    Каравайский, Андрей Юрьевич.
    Модель комплексной диэлектрической проницаемости органо-минеральных почв, учитывающая минеральный состав и содержание органического вещества / А. Ю. Каравайский, С. В. Фомин, Ю. И. Лукин // Журн. радиоэлектрон. - 2024. - № 1. - Ст. 6 ; J. Radio Electron., DOI 10.30898/1684-1719.2024.1.9. - Библиогр.: 29 . - ISSN 1684-1719
   Перевод заглавия: The model of permittivity of organomineral soils, considering mineral composition and organic matter content
Кл.слова (ненормированные):
диэлектрическая модель -- влажность -- температура -- органическая почва -- минеральная почва -- мерзлая почва -- талая почва -- dielectric model -- moisture -- temperature -- organic soil -- mineral soil -- frozen soil -- thawed soil
Аннотация: На основе рефракционной диэлектрической модели создана одночастотная диэлектрическая модель талых и мерзлых лесных почв корневой зоны, учитывающая влияние как минеральной, так и органической компоненты почвенной смеси. Модель разработана для частоты 435 МГц на основе диэлектрических измерений пяти почв, в которых содержание органического вещества варьировалось от 11,1 до 54,4 % и глины от 21,1 до 40,9 %. Диэлектрические измерения были проведены в диапазоне массовой влажности от сухого состояния до наименьшей влагоемкости и диапазоне температур от – 30 до 25 ℃. В исследуемом диапазоне температур коэффициент детерминации между рассчитанными с использованием предложенной модели и измеренными значениями действительной (ε') и мнимой (ε") частями комплексной диэлектрической проницаемости составляет 0,988 – 0,997 для ε' и 0,957 – 0,971 для ε". Нормированное среднеквадратическое отклонение при этом составило 6 – 5,6 % для ε' и 20,2 – 21,2 % для ε". Разработанная диэлектрическая модель может быть применена в алгоритмах дистанционного зондирования при восстановлении значения влажности лесных почв корневой зоны из данных радарного и радиометрического зондирования.
The single-frequency dielectric model of thawed and frozen forest soils in the root zone based on the refractive dielectric model was created, taking into account the influence of both the mineral and organic components of the soil mixture. The dielectric model was created on at 435 MHz the basis of the laboratory dielectric measurements of five soils with organic matter content in the range from 11.1 to 54.4 % and clay content from 21.1 to 40.9 %. Dielectric measurements were carried out in the range of the gravimetric moisture from the dry state to the lowest moisture capacity and in the temperature range from –30 to 25 ℃. The coefficient of determination between the predicted and measured values for real and imaginary parts of the complex permittivity are 0.988 - 0.997 and 0.957 - 0.971, respectively. The normalized standard deviations in this case are 6 - 5.6 % and 20.2 - 21.2 % for real and imaginary parts of the complex permittivity, respectively. The developed dielectric model can be used in remote sensing algorithms of soil moisture retrieval of forest soils in the root zone from the data radar and radiometric.

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

Доп.точки доступа:
Фомин, Сергей Викторович; Fomin, S. V.; Лукин, Юрий Иванович; Lukin, Y. I.; Karavaisky, A. Yu.

}
Найти похожие

14.

    Миронов, Валерий Леонидович.
    Микроволновый радиометрический метод измерения температуры поверхности почвы арктической тундры / В. Л. Миронов, К. В. Музалевский, З. Ружичка // Совр. пробл. дистан. зондир. Земли из космоса. - 2017. - Т. 14, Вып. 2. - С. 67-71, DOI 10.21046/2070-7401-2017-14-2-61-71. - Библиогр.: 22 . - ISSN 2070-7401
   Перевод заглавия: Microwave radiometric method for measuring soil temperature in Arctic tundra
Кл.слова (ненормированные):
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
Держатели документа:
L.V. Kirensky Institute of Physics SB RAS, Krasnoyarsk, Russian Federation

Доп.точки доступа:
Музалевский, Константин Викторович; Muzalevskiy, K. V.; Ружичка, Зденек; Ruzicka, Z.; Mironov, V. L.
}
Найти похожие

15.

    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

16.

    Миронов, Валерий Леонидович.
    Метод измерения рельефа и пространственной вариации влажности поверхности почвы на основе бистатической локации сигналами ГЛОНАСС и GPS [Текст] / В. Л. Миронов, К. В. Музалевский // Регион. пробл. дистанц. зондиров. Земли : матер. международной науч. конф. - 2014. - С. 183-186. - Работа выполнена в рамках проекта Президиума РАН «Спутниковая радиолокационная интерферометрия вертикальных деформаций земной поверхности вследствие техногенной сейсмичности» . - ISSN 978-5-763
   Перевод заглавия: Method for measuring topography and spatial variation of moisture of soil surface based on bistatic radiolocation using signals of GPS and GLONASS
Аннотация: В данной работе в ходе теоретического моделирования для сельскохозяйственных почв типичных для территории Сибири показана принципиальная возможность измерения рельефа почвенного покрова относительно фазового центра приемной антенны сигналов ГЛОНАСС и GPS, а так же вариации важности поверхности почвы на расстояниях не превышающих 6 кратную высоту расположения антенны над поверхность земли.

Материалы конференции,
Читать в сети ИФ
Держатели документа:
Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН

Доп.точки доступа:
Ваганов, Евгений Александрович \науч. ред.\; Музалевский, Константин Викторович; Muzalevskiy, K. V.; Mironov, V. L.; "Региональные проблемы дистанционного зондирования Земли", международная конференция (2014 ; сент. ; 23-26 ; Красноярск)
}
Найти похожие

17.

    Метод измерения ослабления микроволнового излучения в лесном пологе с использованием сигналов ГЛОНАСС и GPS / В. Л. Миронов [и др.] // Вестник СибГАУ. - 2013. - № 5. - С. 123-126
   Перевод заглавия: Determination of soil moisture using polarization reflectogram of GLONASS- and GPS-signals
Кл.слова (ненормированные):
ГНСС -- дистанционное зондирование -- лесной покров -- GNSS -- remote sensing -- forest canopy
Аннотация: Описан новый метод изучения характеристик лесного полога с использованием сигналов навигационных спутников. Приведены данные экспериментов и их обсуждение по определению величины ослабления радиосигналов L-диапазона в нескольких типах бореальных лесов Сибири.
This paper describes a new method for studying the characteristics of the forest canopy using the signals of navigation satellites. Experimental data on measurements of L-band radio-signals lost range in several types of boreal forests of Siberia are presented and discussed.

Смотреть статью,
Читать в сети ИФ
Держатели документа:
Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН

Доп.точки доступа:
Миронов, Валерий Леонидович; Mironov, V. L.; Сорокин, Анатолий Васильевич; Sorokin, N. D.; Михайлов, Михаил Иванович; Фомин, Сергей Викторович; Fomin, S.V.; Музалевский, Константин Викторович; Muzalevskiy, K. V.
}
Найти похожие

18.

Миронов, Валерий Леонидович.
Космический радиолокационный мониторинг процессов замерзания и оттаивания почвы арктической тундры / В. Л. Миронов, К. В. Музалевский // Изв. вузов. Физика. - 2012. - Т. 55, № 8. - С. 40-43 . - ISSN 0021-3411
Кл.слова (ненормированные):
ТЕМПЕРАТУРА ПОЧВЫ -- ДЕЯТЕЛЬНЫЙ СЛОЙ ПОЧВЫ -- ПОЧВА АРКТИЧЕСКОЙ ТУНДРЫ -- ЗАМЕРЗАНИЕ ПОЧВЫ -- ОТТАИВАНИЕ ПОЧВЫ -- МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ ПОЧВ -- РАДИОЛОКАЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ -- ГЛОБАЛЬНОЕ ПОТЕПЛЕНИЕ
Аннотация: Теоретически исследуется возможность измерения средней температуры в деятельном слое почвенного покрова арктической тундры, при этом используется температурная зависимость сечения радарного рассеяния электромагнитной волны на случайных поверхностных неровностях почвы. Средняя высота неровностей считается много меньше длины волны. Диэлектрическая проницаемость талой и мерзлой тундровой почвы рассчитывается с учетом увлажнения почвы и фазового состояния почвенной влаги при различной температуре с помощью модели диэлектрической проницаемости, разработанной авторами на основе экспериментальных измерений образцов почвы, собранных на северном склоне Аляски (68°38' с.ш., 149°35' з.д.). Предложено измерять кополяризационное отношение сечений обратного радарного рассеяния (КО) на горизонтальной и вертикальной поляризациях поля излученной и принятой радаром волны. При теоретическом моделировании КО использовались профили температуры в деятельном слое почвы толщиной 1 м, измеренные в течение всех сезонов года в районе Франклин Блаффс (69 о39' с.ш., 148 о43' з.д.). Моделирование КО проводилось на частоте 1,3 ГГц, которая будет применена в радаре космических аппаратов (КА) SMAP и ALOS-2, запуск КА планируется на 2013-2014 гг. Установлено, что между средней температурой в верхнем слое почвенного покрова толщиной 0,1 м и КО наблюдается сильная корреляция. На этом основании предложено дистанционно определять среднюю температуру поверхностного слоя почвы по измеряемым с помощью радара значениям КО. Наибольшая ожидаемая погрешность измерения температуры предлагаемым способом составляет ±2,5 °С.

РИНЦ

Переводная версия Spaceborne radar monitoring of soil freezing/thawing processes in the Arctic tundra. - [Б. м. : б. и.]

Держатели документа:
Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН

Доп.точки доступа:
Музалевский, Константин Викторович; Muzalevskiy, K. V.; Mironov V. L.
}
Найти похожие

19.

    Швецов, Е. Г.
    Исследование применимости данных SMOS для оценки уровня пожарной опасностина территории Красноярского края / Е. Г. Швецов, З. Ружичка, В. Л. Миронов // Вестник СибГАУ. - 2013. - № 2. - С. 110-115
   Перевод заглавия: Investigation of possibilities of using SMOS data for fire danger assessment at the territory of Krasnoyarsk region
Кл.слова (ненормированные):
спутник SMOS -- влажность поверхности Земли -- пожарная опасность -- satellite SMOS -- soil moisture -- fire danger
Аннотация: Представлены результаты корреляционного анализа влажности поверхности Земли по данным спутника SMOS и уровня пожарной опасности по условиям погоды, рассчитанного по данным наземных метеостанций, расположенных на территории Красноярского края. Для центральных и южных районов края между измеряемой влажностью поверхности и уровнем пожарной опасности получены значения коэффициентов корреляции, равные –0,45…–0,7. В то же время для северных районов края коэффициенты корреляции имели близкие к нулю или положительные значения. С использованием классификатора GLC2000 определены типы растительности в рассмотренных районах. Сделан вывод, что временные ряды влажности поверхности, полученные по данным спутника SMOS, удовлетворительно описывают динамику изменения уровня пожарной опасности только для территорий, занятых не лесными типами растительности.
The results of correlation analysis of soil moisture, according to SMOS satellite data, and fire danger index, calculated from data measured by weather stations, within the territory of Krasnoyarsk region are presented. For the centraland southern parts of Krasnoyarsk region the values of correlation coefficients between soil moisture and fire danger were –0.45…–0.7. At the same time, correlation coefficients were close to zero or had positive values at the northern area of the region. Vegetation types were identified using GLC2000 classification. It was concluded that time series of soil moisture, obtained by satellite SMOS, satisfactory describe the dynamics of change of level of fire danger indices just for the territories covered by non-forest types of vegetation.

Держатели документа:
Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН

Доп.точки доступа:
Ружичка, Зденек; Ruzicka, Z.; Миронов, Валерий Леонидович; Mironov V. L.
}
Найти похожие

20.

    Музалевский, Константин Викторович.
    Измерение температуры деятельного слоя почвы арктической тундры на основерадиометрических наблюдений в L-диапазоне / К. В. Музалевский, В. Л. Миронов, А. А. Швалева // Вестник СибГАУ. - 2013. - № 5. - С. 6-9
   Перевод заглавия: The active layer of the arctic tundra soils temperature sounding on the basis of L-band radiometric observations
Кл.слова (ненормированные):
микроволновый радиометр -- почва арктической тундры -- деятельный слой -- температура почвы -- Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS) -- microwave radiometry -- Arctic tundra soil -- active layer -- soil temperature
Аннотация: Изучается возможность дистанционного измерения температуры поверхностностной части деятельного слоя замерзшей почвы на Северном склоне Аляски с использованием данных микроволнового радиометра космического аппарата SMOS на частоте 1,4 ГГц. Показано, что измеренная температура почвы с погрешностью 2,4 °С совпадает со средней температурой почвыв слое толщиной 0,27 м.
Possibility of remote sounding of temperature in the frozen active layer on the North Slope of Alaska was investigated with the use of SK SMOS microwave radiometer on a frequency of 1,4 GHz. It is shown that the soil temperature, sounded with the SMOS, with an error of 2,4 °C coincides with the average temperature of the soil in a layer of 0,27 m.

Смотреть статью,
Читать в сети ИФ
Держатели документа:
Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН

Доп.точки доступа:
Миронов, Валерий Леонидович; Mironov, V. L.; Швалева, А. А.; Muzalevskiy K. V.
}
Найти похожие