ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. № 4. С. 230-243

Измерение влажности почвы сельскохозяйственных полей с использованием сигналов ГЛОНАСС и GPS

В.Л. Миронов1,2  , М.И. Михайлов2 , К.В. Музалевский2 , А.В. Сорокин1,2 
1 Сибирский государственный аэрокосмический университет им. М.Ф. Решетнева, Красноярск, 660037, Россия
2 Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН, Красноярск, 660036, Россия
В данной работе проводится экспериментальное исследование принципиальной возможности мониторинга влажности почвы сельскохозяйственных полей на основе интерференционных диаграмм создаваемых сигналами навигационных спутников ГЛОНАСС и GPS. Интерференционные диаграммы регистрируются с помощью серийно выпускаемого приемника МРК-32Р, который оборудован антенной с вертикальной поляризацией. Проведены оценки погрешностей определения влажности почвы этим методом. Измерения интерференционных диаграмм сигналов навигационных спутников ГЛОНАСС и GPS производились в случае сельскохозяйственного поля непокрытого растительностью, расположенного в пригородной зоне г. Красноясрка, в предпосевной период с 14 апреля по 10 июня 2014 г. Установлено, что восстановленная влажность почвы наилучшим образом коррелирует с влажностью, измеренной в поверхностном слое почвы толщиной 1,2 см. В среднем погрешности измерения влажности почвы из интерференционных диаграмм сигналов ГЛОНАСС и GPS близки между собой и не превышают 0,04 см3/см3 при вариации влажности почвы от 0,04 до 0,21 см3/см3. Погрешность измерений влажности почвы, проведенных в данной работе, соответствует минимальным погрешностям, которые сообщались в литературе.
Ключевые слова: интерферометрия, влажность почвы, ГЛОНАСС, GPS
Полный текст

Список литературы:

  1. Гилл Ф., Мюррей У., Райт М. Практическая оптимизация. М.: Мир, 1985. 509 с.
  2. Марков Г.Т., Сазонов Д.М. Антенны. М.: Энергия, 1975. 528 с.
  3. Миронов В.Л., Сорокин А.В., Михайлов М.И., Фомин С.В., Музалевский К.В. Диагностика влажности почвы с использованием поляризационных рефлектограмм сигналов ГЛОНАСС и GPS // Вестник СибГАУ. 2013. Т. 51. № 5. С. 107-109.
  4. PBO H2O Data Portal : [Электронный ресурс]. Заглавие с экрана: Soil Moisture. Режим доступа URL: http://xenon.colorado.edu/portal/index.php?product=soil_moisture (Дата обращения: 04.06.2014).
  5. Финкельштейн М.И., Карпухин В.И., Кутев В.А., Метелкин В.Н. Подповерхностная радиолокация. М.: Радио и связь, 1994. 216 с.
  6. Черный Ф.Б. Распространение радиоволн. М.: Советское радио, 1972. 64с.
  7. Alonso-Arroyo A., Camps A., Aguasca A., Forte G., Monerris A., Rudiger C., Walker J.P., Park H., Pascual D., Onrubia R. Improving the Accuracy of Soil Moisture Retrievals Using the Phase Difference of the Dual-Polarization GNSS-R Interference Patterns // IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters. 2014. Vol. 11. No. 12. P. 2090-2094.
  8. Larson K.M., Braun J., Small E.E., Zavorotny V., Gutmann E., Bilich A. GPS Multipath and Its Relation to Near-Surface Soil Moisture Content // IEEE J-STARS. 2010. Vol.3. P. 91-99.
  9. Larson K. M., Small E. E., Gutmann E. D., Bilich A., Braun J. J., Zavorotny V. U. Use of GPS receivers as a soil moisture network for water cycle studies // Geophys. Res. Lett. 2008. Vol. 35. P. L24405-2008.
  10. Mironov V.L., Kosolapova L.G., Fomin S.V. Physically and Mineralogically Based Spectroscopic Dielectric Model for Moist Soils // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 2009. Vol. 47. No. 7. P. 2059-2070.
  11. Rodriguez-Alvarez N., Camps A., Vall-llossera M., Bosch-Lluis X., Monerris A., Ramos-Perez I., Valencia E., Marchan-Hernandez J.F., Martinez-Fernandez J., Baroncini-Turricchia G., Pérez-Gutiérrez C., Sanchez N. Land Geophysical Parameters Retrieval Using the Interference Pattern GNSS-R Technique // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 2011. Vol. 49. No.1. P. 71-84.
  12. Rodriguez-Alvarez N., Bosch-Lluis X., Camps A., Vall-llossera M., Valencia E., Marchan-Hernandez J.F., Ramos-Perez I. Soil Moisture Retrieval Using GNSS-R Techniques: Experimental Results Over a Bare Soil Field // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 2009. Vol. 47. No. 11. P. 3616-3624.
  13. Zavorotny V. U., Larson K. M., Braun J. J., Small E. E., Gutmann E. D., Bilich A. L. A physical model of GPS multipath caused by land reflections: Toward bare soil moisture retrievals // IEEE J. Sel. Topics Appl. Earth Obs. Remote Sens. 2010. Vol. 3. No. 1. P. 100-110.