系統(tǒng)功能：

土壤是復(fù)雜的非均質(zhì)系統(tǒng)，傳統(tǒng)烘干法、中子儀、TDR等土壤水分監(jiān)測方法雖能較準(zhǔn)確反映測定點的土壤含水量，但大范圍土壤含水量往往只能通過有限測點數(shù)據(jù)來推斷；遙感雖能快速測定區(qū)域土壤表層含水量，但遙感產(chǎn)品通常需要時間尺度擴(kuò)展及應(yīng)用地面觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證。因此在農(nóng)田、小流域等中小尺度上，上述方法往往不能滿足日益發(fā)展的土壤科學(xué)研究和現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)對大量、快速、準(zhǔn)確的土壤水分動態(tài)信息的需求。

美國科學(xué)家創(chuàng)新性設(shè)計了一種基于近地面環(huán)境宇宙射線中的快中子濃度與土壤含水量關(guān)系，無危害、非接觸、無破壞、不受土壤質(zhì)地和鹽分等影響、測量范圍大、測量深度適中的區(qū)域土壤水分/雪深測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)可野外連續(xù)自動測定大面積的土壤含水量或等效積雪深度，是遙感反演土壤含水量的有效驗證手段。 基本原理是：環(huán)境中的宇宙射線粒子與原子核碰撞生成高能中子，這些高能中子在穿過空氣與土壤時，與介質(zhì)中的原子核尤其是氫原子發(fā)生彈性碰撞而改變方向，并失去部分能量，逐漸慢化為快中子、熱中子、慢中子，轉(zhuǎn)化為熱能。碰撞后返回地表部分的快、慢中子將在地表以極快的速度達(dá)到平衡，其濃度受表層土壤濕度顯著影響。通過中子探測器，探測地表附近的快中子或慢中子數(shù)，就可以通過修正關(guān)系計算出大面積的土壤平均含水量。由于快中子與土壤水分關(guān)系對土壤化學(xué)性質(zhì)不敏感，適合用于測量土壤含水量，而慢中子適合用于測量地表積雪深度。

應(yīng)用領(lǐng)域：

區(qū)域土壤水分及雪深測量系統(tǒng)主要應(yīng)用在土壤水分測量、干旱監(jiān)測、雪深測量、農(nóng)業(yè)灌溉指導(dǎo)、坡面穩(wěn)定性分析、山洪預(yù)報、供水管理、數(shù)值預(yù)報、氣候模型等。此外，可以安裝在移動平臺上用來繪制大范圍的土壤墑情圖。

系統(tǒng)特點：

1.    安裝方便，堅固耐用，操作簡單，無需專業(yè)人員，適于野外長時間連續(xù)自動測量；

2.    測量范圍大可達(dá)700米（40公頃），測量深度深可達(dá)70厘米；

3.    無危害、非接觸、不破壞土壤；

4.    幾乎不受土壤質(zhì)地、密度、鹽分等理化性質(zhì)影響；

5.    可用于測量雪深；

6.    遙感反演土壤含水量提供匹配像元尺度的地面驗證。

系統(tǒng)組成：

區(qū)域土壤水分及雪深測量系統(tǒng)主要由中子探測器、數(shù)據(jù)采集器、氣壓等輔助傳感器、太陽能供電系統(tǒng)、安裝支架、機(jī)箱、GSM或銥星無線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊等組成。

系統(tǒng)參數(shù)：

1.    系統(tǒng)供電：6～26VDC；

2.    系統(tǒng)耗電：95mA@12V；

3.    采集間隔：1min～1year可選；

4.    數(shù)據(jù)存儲：內(nèi)部SD卡，外部可更換SD卡；

5.    數(shù)據(jù)接口：USB、RS232；

6.    測量范圍：測量范圍700米，測量深度70厘米；

7.    量程：0～飽和；

8.    不確定性：0～4%。