系统概述
RV-01移动式区域土壤水分/雪深监测系统基于宇宙射线中子方法测量土壤水分/雪深的原理,非接触地测量较大尺度范围内平均土壤水分/雪深值,测量过程无危害、非接触、不破坏土壤结构,不受土壤质地、盐分或土壤水分的物理状态等影响;通过将设备安装于移动设备上,如野外监测车等,可快速测量所经路径横向半径200m、最深50cm或雪水当量20cm范围内的平均土壤水分或雪水当量,是遥感反演地面水分的有效验证手段。
与固定式区域土壤水分/雪深监测系统不同的是,此移动式区域土壤水分/雪深监测设备可最多包含4个中子检测器,检测器内填充的感应气体为B10,可实现最快1分钟内平均土壤水分/雪深的计算。设备主机带蓝牙功能,可通过安卓手机完成主机的采集设置,设备使用过程更方便。
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工作原理
环境中的宇宙射线粒子与大气粒子的原子核碰撞生成高能中子,这些高能中子在穿过大气与土壤时,会与介质中的原子核尤其是氢原子发生弹性碰撞而失去部分能量,逐渐慢化;慢化后返回地表的快、慢中子以极快的速度达到平衡,且平衡浓度主要受表层土壤水分/雪深的影响。通过移动式区域土壤水分/雪深监测设备可监测快中子的强度,通过模型公式,可计算出大面积范围的平均土壤水分/雪深值。
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系统特点
测量横向半径200m、最深50cm或20cm雪水当量范围内的平均土壤水分或雪水当量;
测量过程无危害、非接触、不破坏土壤结构;
几乎不受土壤质地、盐分等理化性质的影响,不受土壤水分的物理状态影响,可测量冻土土壤水分;
为遥感反演地面土壤含水量提供匹配像元尺度的地面验证;
带原厂数据处理软件,方便后期数据处理。
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应用领域
主要应用在大尺度土壤水分/雪深测量、旱情监测、数值预报、气候模型等研究领域,可为以上研究提供大尺幅的土壤墒情图。
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系统参数
应用案例主机 | 采样间隔 | 1min~1y,30s递增,用户可根据研究需求设置 |
采集设置 | 带蓝牙功能,可通过安卓手机完成主机采集设置 | |
时钟精度 | 3min/年 | |
数据存储 | SD卡 | |
可接入传感器 | 4个中子检测器、1个外部空气温湿度传感器、1个外部压力传感器、2个备份压力传感器,有剩余通道,可接入扩展的传感器 | |
尺寸 | 15×31×41cm(H×W×L) | |
重量 | 4.5kg | |
供电 | 常规+12V(允许6~26VDC) | |
功耗 | 15mA@12V@25℃ | |
中子检测器 | 检测器内感应气体 | B10 |
土壤水分量程 | 0.01~0.4VWC | |
中子计数精度 | 5%(1min采样@1000m海拔) | |
响应时间 | 30s | |
信号输出 | SDI-12 | |
外部尺寸 | 31×32×126cm(H×W×L) | |
重量 | 40kg | |
输入电压 | 常规+12V(可允许输入:6~26VDC) | |
功耗 | 74mA@12VDC@25℃ |
利用移动区域土壤水分/雪深自动监测系统绘制的大尺度墒情图 (左侧红线为RV-01的路线,灰色区域为RV-01的测量范围;右上图为1分钟分辨率的测量结果,右下图为7分钟滑动平均值,Chrisman and Zreda,2013) |