Учет спектров связанной воды в диэлектрической модели влажной почвы на основе содержания глинистой фракции
(краткий устный)

В этой работе проведен анализ достоверности прогнозирования спектров комплексной диэлектрической проницаемости влажных почв, полученных с помощью наиболее широко используемой диэлектрической модели Добсона и др. [1],[2] с одной стороны, и недавно предложенной обобщенной рефракционной диэлектрической модели [3], с другой стороны. Анализ основан на данных диэлектрических измерений для влажных почв на частотах от 45 МГц до 26,5 ГГц, взятых из работы [4] и экспериментальных данных для комплексной диэлектрической проницаемости в диапазоне частот от 0,3 ГГц до 1, 3 ГГц и от 1,4 ГГц до 18 ГГц [1], [2], которые были положены в основу разработки модели Добсона. Совокупность используемых для анализа в данной работе опытных данных охватывает почвы самого различного минерального и гранулометрического состава, от чистого песка до почв с очень высоким содержанием глины. С использованием методики [3], были найдены спектроскопические параметры, на основе которых осуществлялся прогноз диэлектрической проницаемости влажных почв.
Оказалось, что полуэмпирическая модель достаточно хорошо прогнозирует диэлектрические спектры для почв, данные измерений которых были использованы при ее создании и обладает существенной погрешностью для совокупности почв представленной в работе [4]. В то время как обобщенная рефракционная диэлектрическая модель смеси дает хороший количественный прогноз для обеих групп почв [1], [2] и [4]. Спектроскопические параметры обобщенной диэлектрической модели смеси были связаны регрессионными соотношениями с содержанием глины в почвах. В результате была получена новая диэлектрическая модель, в которой вклад спектров связанной почвенной воды в общий диэлектрический спектр влажной почвы учитывается в явной форме, через спектроскопические параметры обобщенной рефракционной модели смеси [3], а последние оцениваются через содержание в почве глины так же просто, как входные параметры широко используемой в практике радарного и радиометрического зондирования модели Добсона. Однако, в отличие от модели Добсона, эта модель позволяет более достоверно прогнозировать комплексную диэлектрическую проницаемость влажных почв в значительно более широком диапазоне их минералогических характеристик.

[1] M.C. Dobson, F.T. Ulaby, M.T. Hallikainen, and M.A. El-Rayes, “Microwave dielectric behavior of wet soil−Part II: Dielectric Mixing Models,” IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing, vol.23, no.1, pp.35-46, 1985.
[2] N.A. Peplinski, F.T. Ulaby, and M.C. Dobson, “Dielectric properties of soils in the 0.3-1.3 GHz range,” IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing, vol.33, no.3, pp.803-807, 1995.
[3] V.L. Mironov, M. C. Dobson, V. H. Kaupp, S. A. Komarov, and V. N. Kleshchenko, "Generalized refractive mixing dielectric model for moist soils," IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing, vol.42, no.4, pp.773–785, 2004.
[4] J.O. Curtis, C.A. Weiss, Jr., and J.B. Everett, “Effect of Soil Composition on Dielectric Properties,” Technical Report EL-95-34, December 1995.