系统概述
crs2000/b区域土壤水分/雪深自动监测系统基于宇宙射线中子方法，可用于野外长期连续监测半径350 m范围内的土壤水分/雪深；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，且测量范围较大，是遥感反演地面水分的有效验证手段。
工作原理
环境中的宇宙射线粒子与原子核碰撞生成高能中子，这些高能中子在穿过空气与土壤时，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，且平衡浓度受表层土壤水分的影响。通过区域土壤水分/雪深中子探测器可探测快、慢中子的强度，通过模型公式，可计算出大面积范围的平均土壤水分及雪水当量。
系统特点
应用领域环境中的宇宙射线粒子与原子核碰撞生成高能中子，这些高能中子在穿过空气与土壤时，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，且平衡浓度受表层土壤水分的影响。通过区域土壤水分/雪深中子探测器可探测快、慢中子的强度，通过模型公式，可计算出大面积范围的平均土壤水分及雪水当量。
系统特点
- 测量范围最大可达 直径700 m（40 公顷），测量深度最深可达 70 cm；
- 无危害、非接触、不破坏土壤结构，可测量土壤水分含量及雪水当量；
- 几乎不受土壤质地、盐分等理化性质影响，不受土壤水分的物理状态影响，可测量冻土土壤水分；
- 遥感反演土壤含水量提供匹配像元尺度的地面验证；
- 附带数据处理软件，方便对数据进行处理，计算并输出区域土壤水分值。
主要应用在土壤水分测量、旱情监测、农业灌溉指导、坡面稳定性分析、山洪预报、供水管理、数值预报、气候模型等。此外，可以安装在移动平台上用来绘制大范围的土壤墒情图。
系统参数
- 系统供电：10～16vdc；
- 采集间隔：1min～1year可选；
- 数据存储：4m，可选配扩展模块，支持sd存储数据；
- 数据接口：usb、sdi-12；
- 测量范围：最大测量范围700米，最大测量深度70厘米；
- 量 程：0～饱和；
- 不确定性：0～4%；
- 软件特点：可视化图形显示界面，便于用户操作；
- 软件功能：数据质量控制、系数比较选定、土壤水分计算；
- 软件输出数据格式：txt；
- 若一小时计数间隔，软件可一次性处理不低于3年的数据；
- 软件可线性显示土壤水分计算结果。
- 可选配空气温湿度、大气压力、降雨、土壤湿度等传感器。
rr-crs2014专用数据处理软件
宇宙射线中子土壤水分观测系统数据处理软件是一款针对利用宇宙射线中子方法测定土壤水分的数据处理软件。软件通过宇宙射线中子传感器(the cosmic-ray sensing sensor)所测量出的中子数与相关气象数据，结合相关计算公式，计算并输出区域土壤水分值。
软件的数据处理结果界面如下图所示：
图a 软件处理结果界面
图b 土壤水分测量结果与降水数据的比较
应用案例
西北农林科技大学案例 中科院西北院案例
参考文献
1.m. zreda, w. j. shuttleworth, x. zeng, c. zweck, d. desilets, t. franz, et al.(2012): cosmos: the cosmic-ray soil moisture observing system, hydrol. earth syst. sci. discuss., 9, 4505–4551.
2.rivera villarreyes, c. a., baroni, g., and oswald, s. e. (2011): integral quantification of seasonal soil.
3.moisture changes in farmland by cosmic-ray neutrons, hydrol. earth syst. sci., 15, 3843–3859,
4.desilets, d., zreda, m., and ferre, t. (2010): nature’s neutron probe: land-surface hydrology at an elusive scale with cosmic rays, water resour. res., 46, w11505.
5.zreda, m., desilets, d., ferré, t. p. a., and scott, r. l. (2008): measuring soil moisture content non-invasively at intermediate spatial scale using cosmic-ray neutrons, geophys. res. lett., 23(9), 949-952.
6.焦其顺，朱忠礼，刘绍民，等．宇宙射线快中子法在农田土壤水分测量中的研究与应用［j］．地球科学进展，2013，28 ( 10) : 1136-1143。
7.贾晓俊，施生锦，黄彬香等，宇宙射线中子法测量土壤水分的原理及应用，中国农学通报，2014,21:113-117
相关下载：
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crs1000b区域土壤水分自动监测系统 |