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 (1)

Формат представления найденных документов:
полный	информационный	краткий

Отсортировать найденные документы по:
автору	заглавию	году издания	типу документа

Поисковый запрос: (<.>K=soils<.>)

Общее количество найденных документов : 76
Показаны документы с 1 по 10

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

    Bobrov, P. P.
    The effect of dielectric relaxation processes on the complex dielectric permittivity of soils at frequencies from 10 kHz to 8 GHz—Part II: Broadband analysis / P. P. Bobrov, E. S. Kroshka, K. V. Muzalevskiy // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. - 2024. - Vol. 62. - Ст. 2000411, DOI 10.1109/TGRS.2023.3340693. - Cited References: 51 . - ISSN 0196-2892. - ISSN 1558-0644
   Перевод заглавия: Эффект процессов диэлектрической релаксации на комплексную диэлектрическую проницаемость почв на частотах от 10 кГц до 8 ГГц
Кл.слова (ненормированные):
dielectric measurement -- Dobson dielectric model -- Maxwell–Wagner effect -- refraction-relaxation model -- soil moisture
Аннотация: This article is the second in a series evaluating the effect of dielectric relaxation processes on the relatively effective complex dielectric permittivity (RCP) of soils. Part II is based on the results of experimental measurements in the frequency range 10 kHz to 8–20 GHz. The broadband dielectric spectrum model includes the high-frequency part as a model of the dielectric mixture and the relaxation part as the sum of three relaxation processes modeled by the Debye and Cole–Cole formulas. For modeling the high-frequency part of the spectrum, the Dobson and Mironov models were considered as possible options. As stated in Part I, the influence of relaxation processes on the imaginary part of the RCP extends up to frequencies of units of gigahertz. The increase in the imaginary part in these models was compensated by unrealistically high values of the specific electrical conductivity of free and bound water. We examined the correspondence of these models to experimental data at frequencies above 2–5 GHz, assuming that the conductivity of bound and free water is zero. The parameters of relaxation processes were found while solving the least-square optimization problem using the technique for determining the continuous distribution of relaxation times (DRTs). Found process parameters depend on the content of clay, organic carbon, and moisture of the samples. The more clay is in the soil, the greater the strength of these processes is. The influence of organic carbon with the conditions being equal consists in the reduction of the real and imaginary parts of RCP.

Смотреть статью,
WOS
Держатели документа:
Faculty of Physics, Omsk State Pedagogical University, 644043 Omsk, Russia
Omsk Scientific Center SB RAS (Institute of Radiophysics and Physical Electronics), 644099 Omsk, Russia
Kirensky Institute of Physics Federal Research Center KSC Siberian Branch Russian Academy of Sciences, 660036 Krasnoyarsk, Russia

Доп.точки доступа:
Kroshka, E. S.; Muzalevskiy, K. V.; Музалевский, Константин Викторович
}
Найти похожие

    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

Karavayskiy, A. Yu.
The effect of clay content on the spectra of permetivity of mineral soils at positive temperatures / A. Y. Karavayskiy, Y. I. Lukin // Conf. Proc. - Radiat. Scatt. Electromagn. Waves, RSEMW. - 2023. - P. 456-459, DOI 10.1109/RSEMW58451.2023.10201998. - Cited References: 17. - The work was financially supported by the Russian Science Foundation and the Krasnoyarsk Regional Fund for Support of Scientific and Scientific and Technical Activities within the framework of the scientific project No. 22-27-20112
Кл.слова (ненормированные):
real permittivity -- water content -- mineral soil -- soil moisture -- crossover frequency
Аннотация: In this research, it was studied the crossover frequencies of the spectra of the real part of the permittivity of moist mineral soils with different clay content from 10 to 64% in the frequency range from 15 MHz to 15 GHz and in the temperature range from 25 to 0 °C. Based on the experimental dependences obtained, empirical models were proposed for the average crossover frequency of the soil of the real part of the permittivity spectra in the range of changes of these frequencies values with temperature changes, as well as for the half-widths of the ranges of changes.

Scopus,
Scopus
Держатели документа:
Kirensky Institute of Physics, The Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Krasnoyarsk, Russian Federation

Доп.точки доступа:
Lukin, Y. I.; Лукин, Юрий Иванович; Каравайский, Андрей Юрьевич; Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves 2023(26 - 30 June 2023 ; Divnomorskoe, Russian Federation)
}
Найти похожие

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

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

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

}
Найти похожие

Karavaisky, A. Yu.
Dielectric model of the upper organic layer of forest soils for a frequency of 435 MHz / A. Yu. Karavaisky, Y. I. Lukin // Izv. Atmos. Ocean. Phys. - 2023. - Vol. 59, Is. 9. - P. 1208-1219, DOI 10.1134/S0001433823090104. - Cited References: 57. - We are grateful to Cand. Sci. (Phys.–Math.) K.V. Muzalevskii, Head of the Laboratory of Remote Sensing Radiophysics, for supporting this work, as well as to I.V. Savin for selecting the studied soil samples. - The study was performed within the framework of the state assignment of the Ministry of Science and Higher Education of Russia, project no. 0287-2021-0034 . - ISSN 0001-4338. - ISSN 1555-628X
Кл.слова (ненормированные):
dielectric model -- moisture -- temperature -- organic soil -- frozen soil -- thawed soil
Аннотация: A dielectric model based on the refractive dielectric model of the mixture of thawed and frozen forest organic soils in the root zone for a frequency of 435 MHz has been developed. The model is created on the basis of dielectric measurements of four soils whose organic matter content varies in the range from 15 to 31%. The dielectric measurements are carried out in the range of the gravimetric moisture from 0 to 0.6 g/g and temperature range from –30 to 25°C. The coefficient of determination (R2) between values calculated by themodel and measured values of the real (ε') and imaginary (ε'') parts of complex dielectric permittivity is 0.97. The normalized root-mean-square error is 16 and 21% for the real and imaginary parts of the complex dielectric permittivity, respectively. This dielectric model may be applied in remote sensing algorithms when retrieving the value of forest soil moisture in the root zone from radar and radiometric data.

Смотреть статью

Публикация на русском языке Каравайский, Андрей Юрьевич. Диэлектрическая модель верхнего органического слоя лесных почв для частоты 435 МГц [Текст] / А. Ю. Каравайский, Ю. И. Лукин. - 16 с. // Исслед. Земли из космоса. - 2023. - № 3. - С. 81-96

Держатели документа:
Kirensky Institute of Physics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, Krasnoyarsk, 660036 Russia

Доп.точки доступа:
Lukin, Y. I.; Лукин, Юрий Иванович; Каравайский, Андрей Юрьевич
}
Найти похожие

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

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

Доп.точки доступа:
Muzalevskiy, K. V.

}
Найти похожие

    Музалевский, Константин Викторович.
    Зависимость отражательных свойств агропочв в сверхширокой полосе частот от типа, степени шероховатости поверхности и профилей влажности агропочв / К. В. Музалевский, С. В. Фомин, А. Ю. Каравайский // Журн. радиоэлектрон. - 2022. - № 11. - Ст. 6 ; J. Radio Electron., DOI 10.30898/1684-1719.2022.11.15. - Библиогр.: 30. - Работа выполнена в рамках гранта РНФ и Красноярского краевого фонда науки No 22-17-20042 . - ISSN 1684-1719
   Перевод заглавия: Dependence of the reflective properties of agricultural soils in ultra-wide frequency band on the type, surface roughness and moisture profiles of agrosoils
Кл.слова (ненормированные):
дистанционное зондирование -- рефлектометрия -- коэффициент отражения -- комплексная диэлектрическая проницаемость почв -- дистанционные методы измерения влажности почв -- remote sensing -- reflectometry -- reflection coefficient -- complex permittivity of soils -- remote sensing of soil moisture
Аннотация: В данной работе исследовано влияние объемной влажности от 0% до 40% (вертикальных профилей влажности), плотности сухого сложения от 0.4 до 1.8 г/см3, содержания глинистой фракции от 0.15 до 0.55 г/г (типа агропочвы), среднеквадратических отклонений (СКО) высот неровностей поверхности от 0 до 4 см почвенного покрова на вариации коэффициента отражения в сверхширокой полосе частот от 100-400 МГц до 1.26-2.4 ГГц. Расчет коэффициента отражения выполнен для гладкой и шероховатой границы почвенного покрова. При расчете коэффициента отражения использовалась двух-релаксационная диэлектрическая модель Миронова (входные параметры: плотность сухого сложения, содержание глинистой фракции, объемная влажность почвы, частота электромагнитной волны). Показано, что коэффициент отражения является неоднозначной функцией содержания глинистой фракции и плотности сухого сложения почв; погрешность восстановления высоких значений влажности почв может быть в 5 раз выше, чем для сухих почв. По отношению к содержанию глинистой фракции и плотности сухого сложения почвы, СКО высот неровностей поверхности почвы является доминирующим параметром неопределенность в задании, которого существенно влияет на погрешность восстановления влажности почв. Для рассмотренных разнообразных вертикальных профилей влажности почвы, показано, что эффективная толщина поверхностного слоя агропочвы, формирующего коэффициент отражения, не превышает 2 см при частоте зондирования выше 1 ГГц. При объемной влажности поверхности почвы более 28% величина коэффициента отражения во всем исследованном диапазоне частот от 433 МГц до 1.26 ГГц не зависит от вертикального распределения влаги. Проведенные исследования устанавливают количественные ограничения на точность восстановления влажности почвы при заданной погрешности исходных параметров модели: содержание глинистой фракции, плотности сухого сложения почвы, степени шероховатости поверхности почвы, которые должны учитываться при разработке алгоритмов дистанционного зондирования влажности агропочв.
In this article, the impact of volumetric moisture from 0% to 40% (vertical moisture profiles), dry bulk density from 0.4 to 1.8 g/cm3, clay content from 0.15 to 0.55 g/g (agrosoil type), standard deviations heights of surface roughness from 0 to 4 cm of soil on the variations of reflection coefficient in the ultra-wide frequency band from 100-400 MHz to 1.26-2.4 GHz were investigated. The reflection coefficient was calculated for a smooth and rough soil surface. Mironov's two-relaxation dielectric model was used (input parameters: dry bulk density, clay content, volumetric moisture, frequency of electromagnetic wave) to calculating the reflection coefficient. It is shown that the reflection coefficient is an ambiguous function of the clay content and the dry bulk density; the error in retrieving high values of soil moisture can be 5 times higher than for dry soils. In relation to the clay content and the dry bulk density, the soil roughness is the dominant parameter, which uncertainty, significantly effects on the error of soil moisture retrieving. For the considered various vertical profiles of soil moisture, it is shown that the effective thickness of topsoil, which forms the reflection coefficient, does not exceed 2 cm at a sensing frequency above 1 GHz. When the volumetric moisture content of soil surface is more than 28%, the reflection coefficient in the frequency range from 433 MHz to 1.26 GHz does not depend on the vertical distribution of moisture in soil. The conducted studies establish quantitative limitations on the accuracy of soil moisture retrieval for a given error in the initial parameters of the model: the clay content, the dry bulk density, soil surface roughness, which should be taken into account when developing algorithms for remote sensing of agrosoil moisture.

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

Доп.точки доступа:
Фомин, Сергей Викторович; Fomin, S. V.; Каравайский, Андрей Юрьевич; Karavaisky, A. Yu.; Muzalevskiy, K. V.

}
Найти похожие

Savin, I. V.
A dielectric model of thawed and frozen Arctic organic soils at 435 MHz / I. V. Savin, K. V. Muzalevskiy, V. L. Mironov // Remote Sens. Lett. - 2022. - Vol. 13, Is. 5. - P. 452-459, DOI 10.1080/2150704X.2022.2041761. - Cited References: 15. - This work was supported by the SB RAS project No. 0287-2021-0034 . - ISSN 2150-704X. - ISSN 2150-7058

РУБ Remote Sensing + Imaging Science & Photographic Technology
Рубрики:
P-BAND RADAR
Аннотация: A refractive-mixing dielectric model for frozen and thawed organic-rich soils at a frequency of 435 MHz was developed in this letter. The model was developed based on the dielectric measurements of five soil samples in which organic matter content was variated from 35% to 80% (by weight). Dielectric measurements were conducted in the range of volumetric soil moisture from ~2% to 60%, and the range of temperature from −30°C to 25°C. Coefficient of determination (R2) and root mean square error (RMSE) between predicted by the model and measured values for real (ε ') and imaginary (ε '') part of complex relative permittivity are R2ε '= 0.989 (RMSEε '=0.602) and R2ε ''= 0.906 (RMSEε ''=0.404), respectively. The developed dielectric model can be used for creating remote sensing algorithms (soil moisture retrieval in the root zone, active layer thickness and ice content measuring in permafrost area, etc.) in P-band.

Смотреть статью,
Scopus,
WOS
Держатели документа:
Russian Acad Sci Ip Sb Ras, Lab Radiophys Earth Remote Sensing, Kirensky Inst,Phys Fed Res Ctr, Ksc Siberian Branch, Krasnoyarsk, Russia.
Siberian Fed Univ, Sch Engn Phys & Radio Elect, Krasnoyarsk, Russia.

Доп.точки доступа:
Muzalevskiy, K. V.; Музалевский, Константин Викторович; Mironov, V. L.; Миронов, Валерий Леонидович; Савин, Игорь Викторович; SB RAS project [0287-2021-0034]
}
Найти похожие

Muzalevskiy, K. V.
Numerical-analytical model of reflection coefficient for rough soil surface in wide frequency range / K. Muzalevskiy // Proceedings - 2022 IEEE 8th All-Russian Microwave Conference, RMC 2022. - 2022. - 8th IEEE All-Russian Microwave Conference, RMC 2022 (23 - 25 November 2023, Moscow, Russian Federation) Conference code: 187597. - P. 305-308, DOI 10.1109/RMC55984.2022.10079255. - Cited References: 18. - The investigation supported by the Russian Science Foundation and the Krasnoyarsk Regional Science Foundation, project №22-17-20042
Кл.слова (ненормированные):
remote sensing -- radiolocation -- radiometry -- reflectometry -- reflection coefficient -- rough surface -- soils -- complex permittivity of soils -- soil moisture
Аннотация: In this work, a numerical-analytical model of reflection coefficient for rough soil surface in wide frequency band was proposed. The field of reflected wave from the rough soil surface is 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. The case of the coherent component and the total value (coherent+diffuse components) of reflection coefficient is considered. On the basis of the created model of reflection coefficient, a broadband method for simultaneously retrieved the root-mean-square deviation of the stochastic soil surface heights and volumetric soil moisture was developed. The results have a wide application value both for single-frequency and multi-frequency radar and radiometric methods of soil moisture measuring.

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

Доп.точки доступа:
Музалевский, Константин Викторович; IEEE All-Russian Microwave Conference(8 ; 23 - 25 November 2023 ; Moscow, Russian Federation)
}
Найти похожие

10.

    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