Luận án Nghiên cứu các mô hình vật lý và ứng dụng hệ phổ kế siêu cao tần trong nghiên cứu xác định độ ẩm đất

2:04 Đất trống 33.4 50 2683 445 236.1 0.770  12:05 Đất trống 33.4 60 3061 280 216.5 0.706  12:06 Đất trống 33.4 60 3073 247 215.9 0.704  12:07 Đất 33.3 20 2094 904 Đo 266.6 0.870  78  Thời gian Đối tượng Nhiệt độ vật lý của mặt đất [degC ] Góc tới [deg] Tín hiệu ra Fr, avg[Hz ] Độ biến động Var Fr [Hz^2 ] Độ dài thời gian đo [s] Chú thích Hệ số chuyển đổi 1/coeff. [K/Hz] Nhiệt độ phát xạ Tb [K] Độ phát xạ e  trống chính giữa 12:08 Đất trống 20 2045 132 Đo chính giữa 269.1 0.878  12:09 Đất trống 20 2033 33 Đo chính giữa 269.7 0.880  12:18 Đất trống 20 2013 466 Đo chính giữa 270.8 0.883  12:19 Đất trống 20 1989 110 Đo chính giữa 272.0 0.887  12:20 Đất trống 20 2033 650 Đo chính giữa 269.7 0.880  13:00 Đất trống 31.8 20 3876 81 Sau khi tưới nước 190.9 0.625  13:02 Đất trống 20 3911 60 189.1 0.619  13:06 Vật đen 32.5 0 1612 180 305.5   79  Thời gian Đối tượng Nhiệt độ vật lý của mặt đất [degC ] Góc tới [deg] Tín hiệu ra Fr, avg[Hz ] Độ biến động Var Fr [Hz^2 ] Độ dài thời gian đo [s] Chú thích Hệ số chuyển đổi 1/coeff. [K/Hz] Nhiệt độ phát xạ Tb [K] Độ phát xạ e  13:07 Vật đen 32.4 0 1613 41 305.4   Vật đen 32.5 1612.5 Giá trị trung bình 305.5   13:08 Bầu trời 180 7553 56 4.8   13:10 Bầu trời 180 7545 46 5.2   Bầu trời 7549.0 Giá trị trung bình -0.050 5.0   13:15 Đất trống 10 3524 21 Đất rất ướt 208.7 0.684  13:16 Đất trống 10 3530 19 208.4 0.683  13:17 Đất trống 32.5 20 3790 82 195.2 0.640  13:18 Đất trống 30 3845 124 192.5 0.630  13:19 Đất trống 40 4088 150 180.2 0.590  80  Thời gian Đối tượng Nhiệt độ vật lý của mặt đất [degC ] Góc tới [deg] Tín hiệu ra Fr, avg[Hz ] Độ biến động Var Fr [Hz^2 ] Độ dài thời gian đo [s] Chú thích Hệ số chuyển đổi 1/coeff. [K/Hz] Nhiệt độ phát xạ Tb [K] Độ phát xạ e  13:20 Đất trống 50 4260 15 171.5 0.562  13:21 Đất trống 60 4353 37 166.8 0.546  12:30 Đất trống 60 4048 58 174.4 0.575  13:35 Đất trống 50 3934 112 180.4 0.595  13:40 Đất trống 40 3778 46 188.6 0.622  13:50 Đất trống 30 3667 89 Đo chính giữa 194.4 0.641  13:52 Đất trống 30 3320 80 Đo chính giữa 212.7 0.701  13:53 Đất trống 30 3540 64 Đo chính giữa 201.1 0.663  13:55 Đất trống 20 3524 127 Đo chính giữa, đất rất ướt 201.9 0.666  81  Thời gian Đối tượng Nhiệt độ vật lý của mặt đất [degC ] Góc tới [deg] Tín hiệu ra Fr, avg[Hz ] Độ biến động Var Fr [Hz^2 ] Độ dài thời gian đo [s] Chú thích Hệ số chuyển đổi 1/coeff. [K/Hz] Nhiệt độ phát xạ Tb [K] Độ phát xạ e  13:56 Đất trống 10 3217 61 218.1 0.719  13:58 Vạt đen 31 0 1589 90 303.7   13:59 Vật đen 31 0 1578 122 304.3   Vật đen 31.0 1583.5 Giá trị trung bình 304.0   14:00 Bầu trời 180 7267 39 5.1   14:02 Bầu trời 180 7270 82 4.9   Bầu trời 7268.5 Giá trị trung bình - 0.0525 9 5.0   Sau đây là bảng tổng hợp kết quả đo sự biến thiên độ phát xạ của đất : Bảng 3.2. Bảng tổng hợp sự biến thiên độ phát xạ của đất (LNIR) Góc tới [deg] e, đất khô e, đất ướt lần 1 e, đất ướt lần 2  10 0,891 82  Góc tới [deg] e, đất khô e, đất ướt lần 1 e, đất ướt lần 2  10 0,888 20 0,867 20 0,872 30 0,855 30 0,855 40 0,816 40 0,817 50 0,767 50 0,772 50 0,770 60 0,706 60 0,704 20 0.878 20 0.880 20 0.883 20 0.887 20 0.880 20 0,877 20 0,880 83  Góc tới [deg] e, đất khô e, đất ướt lần 1 e, đất ướt lần 2  10 0.684 10 0.683 20 0,640 20 0,619 30 0,630 30 0,641 30 0,701 40 0,590 40 0,622 50 0,562 50 0,595 60 0,546 60 0,575 0,574  30 0,661  20 0,665  10 0,719  Đồ thị tương ứng mô tả nhiệt độ phát xạ của khu đất trống biến thiên theo góc thu của Anten được thể hiện trên hình 3.10, trong đó ký hiệu Dry - đất khô; 84  Wet - đất ướt. Các kết quả đo thực nghiệm được trình bày chi tiết trong Phần phụ lục.   Hình 3.9: Đồ thị mô tả sự biến thiên của độ phát xạ theo góc thu của Anten 3.2.3. Phân tích mẫu đất thực nghiệm Song song với phép đo nhiệt độ phát xạ của đất bằng phổ kế băng L (LNIR), nhiệt độ vật lý của đất TS ở lớp bề mặt đất (2 - 5) cm cũng được đo riêng rẽ bằng một nhiệt kế điện tử. Ngoài ra, các mẫu đất được lấy lên từ một số lỗ khoan nhỏ trong vùng đo nhằm xác định tỷ trọng của đất, thành phần cát, sét và độ ẩm của đất (mg) ở các độ sâu 0-2 cm, 0-5 cm, 5-10 cm, 10-15 cm - trước và sau khi tưới nước. Những mẫu đất này được cân chính xác ngay sau khi lấy mẫu (khoảng 20-25g đất/mẫu), sau đó được sấy khô trong lò sấy có T=1050C trong thời gian khoảng 5-6h, sau đó được làm nguội trong một hộp kín, rồi cân lại bằng cân phân tích có độ chính xác đến 1mg. Tiếp theo, mẫu đất lại được sấy tiếp trong lò chừng 1h rồi lại được làm nguội và cân lại. Quá trình này được lặp lại đến khi 85  khối lượng của mẫu đất trong 2 lần cân liên tiếp bằng nhau (đất đã khô kiệt). Khi ấy độ ẩm của đất được tính theo công thức : mf (%) = (Mws - Mds)/( Mds - M0).100 (3.12) trong đó, M0 - khối lượng hộp đựng mẫu; Mws - khối lượng hộp có đất trước khi sấy (wet soil), Mds - khối lượng hộp có đất sau khi sấy (dry soil). Khối lượng nước chứa trong mẫu đất chia cho khối lượng đất khô là độ ẩm tỉ trọng của lớp đất (g/g), được tính như sau : mg = (Mws - Mds)/( Mds - M0) (3.13) Khối lượng nước chứa trong mẫu đất chia cho thể tích mẫu đất là độ ẩm thể tích (g/cm3), được tính như sau : mv = [( Mds - M0)/Vs]. mg (3.14) Số liệu đo độ ẩm đất bằng phương pháp truyền thống “khoan sấy” được thể hiện ở Bảng 3.3, được thực hiện tại Phòng thí nghiệm đất thuộc Trung tâm Khí tượng Nông nghiệp Hoài Đức.  86  Hình 3.10: Lấy mẫu đất bằng phương pháp truyền thống “khoan sấy” Bảng 3.3: Kết quả phân tích độ ẩm đất khu vực Hoài Đức ngày 20/6/2013 bằng phương pháp truyền thống Hoài Đức   Độ sâu Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Độ ẩm đất Độ lệch chuẩn Std CV[%]  (cm) GSM [%] GSM [%] GSM [%] (g/g) 0-2 cm 10,98 10,43 5,01 0,107 0,39 3,6  0-5 cm 19,1 21,48 21,7 0,203 1,44 7,1  5-10 cm 23,02 25,77 22,33 0,244 1,82 7,5  10-15 cm 24,98 27,21 27,53 0,261 1,39 5,3  Đất ướt 2 Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Độ ẩm đất Độ lệch CV[%]  87  W2 State chuẩn Std GSM [%] GSM [%] GSM [%] 0-2 cm 30,57 32,24 28,17 0,303 2,05 6,75  0-5 cm 23,48 24,99 23,12 0,239 0,99 4,16  5-10 cm 24,35 25,46 25,53 0,251 0,66 2,64  10-15 cm 25,85 25,86 25,74 0,258 0,07 0,26  Kết quả phân tích đất ở khu vực Trạm khí tượng nông nghiệp Hoài Đức có thành phân cơ giới cấp hạt như sau : Bảng 3.4: Kết quả phân tích thành phần cơ giới đất (cấp hạt) Trung tâm Khí tượng Nông nghiệp Hoài Đức  Độ sâu lấy mẫu ( cm) Cát % (2-0.02 mm) Thịt % (0.02-0.002 mm) Sét, % (<0.002 mm) Dung trọng, BD g/cm3  0 – 10 cm 58.0 25.9 16.1 1.00  10 – 20 cm 53.3 25.1 21.6 1.39  20 – 30 cm 46.2 32.5 21.3 1.52  - Dữ liệu đo độ ẩm tỷ trọng đất (GSM) mg được xử lý và đã được trình bày trong bảng 3.3, trong đó Std là độ lệch chuẩn và CV = (Std*100/Average ) là hệ số của sự biến thiên. Chúng được sử dụng trong việc tính độ ẩm thể tích đất mv [g/cm3], mv = mg*ρ, trong đó ρ là mật độ khối . Chú ý trong dữ liệu GMS đối với lớp (0 – 2cm) tại khu vực Hoài Đức, khu vực D (kết quả mẫu là 10.98%, 10.43% và 5.01%). Sau khi loại bỏ mẫu (5.01%) thì giá trị trung bình mới là 10.7% (độ lệch chuẩn là 0.4), phù hợp với thực tế. - Kết quả phân tích thành phần cơ giới các mẫu đất từ các lỗ khoan được mô tả như bảng 3.4, qua đó nhận thấy, đất ở Trung tâm KTNN Hoài Đức là loại 88  đất cát (phù sa cổ). Các số liệu này được sử dụng trong các mô hình bán thực nghiệm xác định độ ẩm đất dựa trên độ phát xạ đo được (mô hình Wang- Schmugge). Kết luận chương: Trên cơ sở mô tả sơ đồ khối của phổ kế và lý thuyết về viễn thám siêu cao tần thụ động, nghiên cứu sinh đã xây dựng được quy trình ứng dụng phổ kế siêu cao tần trong xác định độ ẩm đất và tiến hành đo thực nghiệm tại Trạm khí tượng nông nghiệp đồng bằng Bắc bộ (Hoài Đức). Các kết quả đo nhiệt độ phát xạ của đất cho thấy thực nghiệm khá phù hợp với lý thuyết như sau: - Nhiệt độ phát xạ giảm khi góc tới tăng. - Nhiệt độ phát xạ của đất khô cao hơn so với đất ướt. Các kết quả thực nghiệm này sẽ được đưa vào chương trình tính toán độ ẩm đất, được lập dựa vào các công thức trong mô hình bán thực nghiệm, được trình bày trong Chương 4. 89  CHƯƠNG IV. LẬP CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN ĐỘ ẨM ĐẤT Trong chương 4, các số liệu đo nhiệt độ phát xạ và các tham số về kết cấu của đất sẽ được áp dụng để tính toán độ ẩm đất thông qua các mô hình bán thực nghiệm như đã trình bày ở chương 2. Qua quá trình nghiên cứu, nghiên cứu sinh đã xây dựng được thuật toán xác định độ ẩm đất dựa trên kết quả đo bằng phổ kế siêu cao tần và mô hình bán thực nghiệm Wang – Schmugge như sơ đồ mô tả ở Hình 4.1. 4.1. Nghiên cứu xây dựng thuật toán tính toán độ ẩm đất Trong sơ đồ thuật toán này, số liệu đo thực địa gồm các thành phần cát, sét, thịt và dung trọng của đất được xác định bằng phương pháp phân tích truyền thống và là các tham số đầu vào của chương trình tính toán. Các bước trong chương trình tính toán được thể hiện như sau: - Nhập số liệu vào, gồm Nhiệt độ không khí T0(oC), Thành phần cát, sét, dung trọng của đất, Tần số f (GHz) của phổ kế. - Trong chương trình tính toán Excel, độ ẩm đất Wc được giả định tăng từ Wc = 0.1 đến 0.6 với bước nhảy là Δ Wc = 0.01. - Các giá trị Wc giả định, nhiệt độ vật lý T0(oC), thành phần cát (SF%), thành phần sét (CF%), dung trọng của đất (BD:g/cm3), tham số độ gồ ghề của mặt đất h' được thay vào các công thức (2.19) đến (2.22) của mô hình Wang-Schmugge để tính giá trị của hằng số điện môi ε của đất. Từ đó tính được độ phát xạ e(i1) theo công thức Fresnel. - Như vậy, với mỗi giá trị Wc, ta có một chuỗi các giá trị tính toán như trên, cho ra kết quả độ phát xạ e ứng với các góc tới θ = 0o ÷ 60o của anten. - Mặt khác, tại nhánh bên trái của sơ đồ thuật toán, phổ kế siêu cao tần (L band) đo nhiệt độ phát xạ Tb của mặt đất ứng với các góc tới θ khác nhau, từ đó tính được độ phát xạ e(i2) = Tb/T0. 90  - Nạp các giá trị đo thực nghiệm độ phát xạ e(i2) của đất vào chương trình tính toán (trên nền Excel) để so sánh với độ phát xạ e(i1) tính toán theo mô hình. - Nếu chênh lệch giá trị tuyệt đối giữa e(i1) và e(i2) nhỏ hơn một giá trị sai số cho trước (ví dụ δ< 0.01) thì chương trình chấp nhận độ ẩm đất giả định Wci sẽ là độ ẩm đất “đo” được bằng phổ kế, Wci = Wc, ngược lại thì báo FALSE.   Hình 4.1: Lưu đồ chương trình tính độ ẩm đất Giả định: Wc = ∑ Wci +0.01 Số liệu đo thực địa Tkhông khí, thành phần cát (SF%), thành phần sét (CF%,dung trọng (BD:g/cm3) Tính Hằng số điện môi (ε) theo mô hình Wang - Schmugge Tính Hệ số phản xạ theo công thức Fresnel Γ(θ,ε) Độ phát xạ: ei2= 1-Γ(θ,ε) So sánh δ= ⎢ei1 – ei2 ⎢ δ< 0.01K Gán: e = (e i) Báo kết quả e= AVG(ei) Báo FALSE Thực nghiệm đo phát xạ đất bằng Phổ kế SCT (tần số ra fj) Chuẩn hoá phổ kế fi ⇒ Tbi1⇒ ei1=Tbi1/T0 else Then 91  4.2. Lập chương trình tính toán số liệu Như đã mô tả trong trong mục 4.1, với số liệu đo được là nhiệt độ phát xạ (Tb) bằng hệ phổ kế SCT, độ ẩm đất được xác định thông qua các mô hình Fresnel và Wang-Schmugge. Toàn bộ quá trình tính toán này đã được nghiên cứu sinh xây dựng thành bộ chương trình tính toán dựa trên phần mềm Excels. Bộ chương trình “W&S_SM” được sử dụng rất hiệu quả trong việc xác định độ ẩm đất từ số liệu đo nhiệt độ phát xạ của bề mặt đất. Các dữ liệu cần nạp vào chương trình là : Tần số làm việc của phổ kế (ví dụ 1.4GHz); góc tới θ(độ); nhiệt độ vật lý lớp đất bề mặt T0(0C); tham số độ gồ ghề mặt đất h'; dung trọng đất BD(g/cm3); tỉ lệ % cát và sét trong đất (S% & C%). Các tham số cơ giới về đất được các nhà khoa học về đất và thổ nhưỡng cung cấp, ví dụ như sau (trong file “W&S_SM_HoaiDuc): Input data  Freq, GHz = 1.4 Temp, °C = 34  SF, % = 58  CF, % = 16  BD, g/cm3 = 1  Angle, deg = 20  h' = 0.3 So sánh với các kết quả độ ẩm đất thu được bằng phương pháp “khoan sấy”, nhận thấy kết quả tính toán dựa trên mô hình Wang-Schmugge khá phù hợp với thực nghiệm. Các hình từ 4.2 – 4.7 là một phần của chương trình tính toán với các góc tới từ 100 - 600, sử dụng phổ kế SCT băng L.  92  File W&S VSM Hoai Duc.XLS LNIR (1.4 GHz) - black cable Experimental field: **** Hoài Đức meteorological station - Site 1 Date: June 20, 2013 VSM KS VSM est Emiss_đo Angle=10 Emiss_hVSMest Góc: 10 0,891 0,115 Đất khô 0-2 cm 0,107 0,105 0,891 0,888 0,120 0-5 cm 0,203 0,105 0,888 0,684 0,375 5-10cm 0,244 0,683 0,380 10-15 cm 0,261 Đất ướt 0-2 cm 0,303 0,320 0,684 0-5 cm 0,239 0,320 0,683 5-10cm 0,251 10-15 cm 0,258 Input data Freq, Hz Freq, GHz = 1,4 1,40E+09 EPSr' = 5,5 Pure water dielectric model (see Ulaby et al., vol. 3, (E.14)-(E.19)) Temp, °C = 33 EPSr" = 0,2 EPSw0(T) TAUw(T) ZNAM EPSw' EPSw" SF, % = 58 EPSi' = 3,2 75,432 6,70668E-12 1,003 75,187 4,147 CF, % = 16 EPSi" = 0,1 WP FC G WT P BD, g/cm3 = 1 Angle, rad EPSa' = 1 0,107 0,247 0,420 0,217 0,623 Angle, deg = 10 0,175 EPSw~= 4,9 h = 0,3 H-pol H-pol H-pol H-pol V-pol smooth rough smooth rough smooth Wc=VSM EPS'x,r1 EPS"x,r1 EPS'x,r2 EPS"x,r2 EPS's EPS"s A=sin 2^ C=cos(tita) r Re(B) Im(B) Re(Sqrt(B) IM(Sqrt(B))ZNAMh ZNAMv TCHISv^ 2 Re(GAMAh) Re(GAMAh EMISSh EMISSh,r Re(GAMAv 0 3,20 0,10 33,43 1,80 2,70 0,08 0,030 0,985 2,669 2,668 0,075 1,634 0,023 6,856 18,419 19,32 0,061 0,046 0,939 0,954 0,057 0,01 4,59 0,18 33,43 1,80 2,73 0,08 0,030 0,985 2,705 2,704 0,077 1,645 0,023 6,914 18,819 20,69 0,063 0,047 0,937 0,953 0,058 0,02 5,98 0,26 33,43 1,80 2,80 0,08 0,030 0,985 2,769 2,768 0,081 1,664 0,024 7,016 19,538 23,30 0,066 0,049 0,934 0,951 0,061 0,03 7,37 0,33 33,43 1,80 2,89 0,09 0,030 0,985 2,860 2,859 0,086 1,691 0,025 7,161 20,591 27,47 0,070 0,052 0,930 0,948 0,065 0,04 8,76 0,41 33,43 1,80 3,01 0,09 0,030 0,985 2,980 2,978 0,092 1,726 0,027 7,349 21,999 33,69 0,075 0,056 0,925 0,944 0,070 0,05 10,15 0,49 33,43 1,80 3,16 0,10 0,030 0,985 3,127 3,125 0,100 1,768 0,028 7,579 23,790 42,75 0,081 0,061 0,919 0,939 0,076 0,06 11,54 0,57 33,43 1,80 3,33 0,11 0,030 0,985 3,302 3,300 0,110 1,817 0,030 7,851 25,997 55,73 0,088 0,066 0,912 0,934 0,082 0,07 12,93 0,65 33,43 1,80 3,53 0,12 0,030 0,985 3,505 3,503 0,121 1,872 0,032 8,162 28,661 74,19 0,096 0,072 0,904 0,928 0,090 0,08 14,32 0,73 33,43 1,80 3,76 0,13 0,030 0,985 3,736 3,734 0,133 1,933 0,035 8,512 31,827 100,34 0,106 0,079 0,894 0,921 0,099 0,09 15,71 0,80 33,43 1,80 4,02 0,15 0,030 0,985 3,995 3,992 0,148 1,998 0,037 8,900 35,546 137,18 0,115 0,086 0,885 0,914 0,109 0,1 17,10 0,88 33,43 1,80 4,31 0,16 0,030 0,985 4,281 4,278 0,164 2,069 0,040 9,326 39,875 188,83 0,126 0,094 0,874 0,906 0,119 0,11 18,49 0,96 33,43 1,80 4,62 0,18 0,030 0,985 4,596 4,592 0,181 2,143 0,042 9,787 44,874 260,87 0,137 0,103 0,863 0,897 0,130 0,12 19,88 1,04 33,43 1,80 4,96 0,20 0,030 0,985 4,938 4,934 0,200 2,222 0,045 10,283 50,611 360,72 0,149 0,111 0,851 0,889 0,141 0,13 21,27 1,12 33,43 1,80 5,33 0,22 0,030 0,985 5,308 5,303 0,221 2,303 0,048 10,814 57,158 498,21 0,161 0,120 0,839 0,880 0,152 00 00 00 01 00 00 00 00 00 01 D e lt a E m is s VSM [g/cm3] Delta 1 Delta 2 Delta 3 Delta 4 Delta 5 Delta 6 Hình 4.2: Tính toán độ ẩm theo mô hình Wang & Shmugge tại góc đo 100  File W&S VSM Hoai Duc.XLS LNIR (1.4 GHz) - black cable Experimental field: **** Hoài Đức meteorological station - Site 1 Date: June 20, 2013 VSM KS VSM est Emiss_đo Angle=20 Emiss_hVSMest Góc: 20 0,867 0,125 Đất khô 0-2 cm 0,107 0,125 0,891 0,872 0,125 0-5 cm 0,203 0,125 0,888 0,870 0,125 5-10cm 0,244 0,125 0,625 0,470 10-15 cm 0,261 0,619 0,480 Đất ướt 0-2 cm 0,303 0,470 0,684 0,640 0,430 0-5 cm 0,239 0,480 0,683 5-10cm 0,251 0,430 10-15 cm 0,258 Input data Freq, Hz Freq, GHz = 1,4 1,40E+09 EPSr' = 5,5 Pure water dielectric model (see Ulaby et al., vol. 3, (E.14)-(E.19)) Temp, °C = 33,5 EPSr" = 0,2 EPSw0(T) TAUw(T) ZNAM EPSw' EPSw" SF, % = 58 EPSi' = 3,2 75,263 6,63503E-12 1,003 75,024 4,093 CF, % = 16 EPSi" = 0,1 WP FC G WT P BD, g/cm3 = 1 Angle, rad EPSa' = 1 0,107 0,247 0,420 0,217 0,623 Angle, deg = 20 0,349 EPSw~= 4,9 h = 0,3 H-pol H-pol H-pol smooth rough smooth Wc=VSM EPS'x,r1 EPS"x,r1 EPS'x,r2 EPS"x,r2 EPS's EPS"s A=sin 2^ C=cos(tita) r Re(B) Im(B) Re(Sqrt(B) IM(Sqrt(B))ZNAMh ZNAMv TCHISv^ 2 Re(GAMAh) Re(GAMAh EMISSh 0 3,20 0,10 33,36 1,78 2,70 0,08 0,117 0,940 2,582 2,581 0,075 1,607 0,023 6,485 17,166 14,82 0,069 0,053 0,931 0,01 4,59 0,18 33,36 1,78 2,73 0,08 0,117 0,940 2,618 2,617 0,077 1,618 0,024 6,542 17,540 15,89 0,070 0,054 0,930 0,02 5,97 0,25 33,36 1,78 2,80 0,08 0,117 0,940 2,682 2,681 0,081 1,637 0,025 6,642 18,212 17,92 0,073 0,056 0,927 0,03 7,36 0,33 33,36 1,78 2,89 0,09 0,117 0,940 2,773 2,772 0,085 1,665 0,026 6,786 19,194 21,17 0,078 0,060 0,922 0,04 8,75 0,41 33,36 1,78 3,01 0,09 0,117 0,940 2,893 2,891 0,092 1,701 0,027 6,971 20,508 26,04 0,083 0,064 0,917 0,05 10,13 0,49 33,36 1,78 3,15 0,10 0,117 0,940 3,040 3,038 0,100 1,743 0,029 7,199 22,178 33,13 0,090 0,069 0,910 0,06 11,52 0,56 33,36 1,78 3,33 0,11 0,117 0,940 3,214 3,212 0,109 1,793 0,030 7,466 24,236 43,32 0,097 0,075 0,903 0,07 12,91 0,64 33,36 1,78 3,53 0,12 0,117 0,940 3,417 3,415 0,120 1,848 0,033 7,773 26,718 57,87 0,106 0,081 0,894 0,08 14,30 0,72 33,36 1,78 3,76 0,13 0,117 0,940 3,647 3,645 0,133 1,909 0,035 8,119 29,666 78,51 0,116 0,089 0,884 0,09 15,68 0,79 33,36 1,78 4,02 0,15 0,117 0,940 3,905 3,903 0,147 1,976 0,037 8,502 33,127 107,68 0,126 0,097 0,874 00 00 00 01 00 00 00 00 00 01 D e lt a E m is s VSM [g/cm3] Delta 1 Delta 2 Delta 3 Delta 4 Delta 5 Delta 6 Hình 4.3: Tính toán độ ẩm theo mô hình Wang & Shmugge tại góc đo 200  93  File W&S VSM Hoai Duc.XLS LNIR (1.4 GHz) - black cable Experimental field: **** Hoài Đức meteorological station - Site 1 Date: June 20, 2013 VSM KS VSM est emiss_đo Angle=30 Emiss_hVSMest Góc: 20 0,855 0,115 Đất khô 0-2 cm 0,107 0,115 0,855 0,855 0,115 0-5 cm 0,203 0,115 0,855 0,630 0,370 5-10cm 0,244 0,63 0,641 0,350 10-15 cm 0,261 0,641 0,701 0,265 Đất ướt 0-2 cm 0,303 0,370 0,701 0,663 0,310 0-5 cm 0,239 0,350 0,663 5-10cm 0,251 0,265 10-15 cm 0,258 0,310 Input data Freq, Hz Freq, GHz = 1,4 1,40E+09 EPSr' = 5,5 Pure water dielectric model (see Ulaby et al., vol. 3, (E.14)-(E.19)) Temp, °C = 33,5 EPSr" = 0,2 EPSw0(T) TAUw(T) ZNAM EPSw' EPSw" SF, % = 58 EPSi' = 3,2 75,263 6,63503E-12 1,003 75,024 4,093 CF, % = 16 EPSi" = 0,1 WP FC G WT P BD, g/cm3 = 1 Angle, rad EPSa' = 1 0,107 0,247 0,420 0,217 0,623 Angle, deg = 30 0,524 EPSw~= 4,9 h = 0,3 H-pol H-pol H-pol smooth rough smooth Wc=VSM EPS'x,r1 EPS"x,r1 EPS'x,r2 EPS"x,r2 EPS's EPS"s A=sin 2^ C=cos(tita) r Re(B) Im(B) Re(Sqrt(B) IM(Sqrt(B))ZNAMh ZNAMv TCHISv^ 2 Re(GAMAh) Re(GAMAh EMISSh 0 3,20 0,10 33,36 1,78 2,70 0,08 0,250 0,866 2,449 2,448 0,075 1,565 0,024 5,910 15,229 9,08 0,083 0,066 0,917 0,01 4,59 0,18 33,36 1,78 2,73 0,08 0,250 0,866 2,485 2,484 0,077 1,576 0,025 5,965 15,563 9,76 0,085 0,068 0,915 0,02 5,97 0,25 33,36 1,78 2,80 0,08 0,250 0,866 2,549 2,548 0,081 1,596 0,025 6,064 16,162 11,05 0,088 0,070 0,912 0,03 7,36 0,33 33,36 1,78 2,89 0,09 0,250 0,866 2,640 2,639 0,085 1,625 0,026 6,204 17,039 13,13 0,093 0,074 0,907 0,04 8,75 0,41 33,36 1,78 3,01 0,09 0,250 0,866 2,760 2,758 0,092 1,661 0,028 6,386 18,210 16,25 0,099 0,079 0,901 0,05 10,13 0,49 33,36 1,78 3,15 0,10 0,250 0,866 2,907 2,905 0,100 1,705 0,029 6,609 19,698 20,83 0,106 0,085 0,894 0,06 11,52 0,56 33,36 1,78 3,33 0,11 0,250 0,866 3,081 3,079 0,109 1,755 0,031 6,871 21,531 27,45 0,115 0,092 0,885 0,07 12,91 0,64 33,36 1,78 3,53 0,12 0,250 0,866 3,284 3,282 0,120 1,812 0,033 7,172 23,740 36,96 0,125 0,100 0,875 0,08 14,30 0,72 33,36 1,78 3,76 0,13 0,250 0,866 3,514 3,512 0,133 1,874 0,035 7,511 26,361 50,54 0,135 0,108 0,865 0,09 15,68 0,79 33,36 1,78 4,02 0,15 0,250 0,866 3,772 3,770 0,147 1,942 0,038 7,886 29,435 69,86 0,147 0,117 0,853 0,1 17,07 0,87 33,36 1,78 4,31 0,16 0,250 0,866 4,058 4,055 0,163 2,014 0,040 8,297 33,008 97,18 0,159 0,127 0,841 0,11 18,46 0,95 33,36 1,78 4,62 0,18 0,250 0,866 4,372 4,368 0,180 2,090 0,043 8,743 37,128 135,60 0,172 0,137 0,828 0,12 19,84 1,03 33,36 1,78 4,96 0,20 0,250 0,866 4,713 4,709 0,198 2,171 0,046 9,223 41,849 189,27 0,185 0,147 0,815 0,13 21,23 1,10 33,36 1,78 5,33 0,22 0,250 0,866 5,083 5,078 0,219 2,254 0,049 9,737 47,228 263,70 0,198 0,158 0,802 0,14 22,62 1,18 33,36 1,78 5,72 0,24 0,250 0,866 5,480 5,474 0,241 2,340 0,051 10,283 53,327 366,16 0,211 0,169 0,789 00 00 00 01 00 00 00 00 00 01 D e lt a E m is s VSM [g/cm3] Delta 1 Delta 2 Delta 3 Delta 4 Delta 5 Delta 6 Hình 4.4: Tính toán độ ẩm theo mô hình Wang & Shmugge tại góc đo 300  File W&S VSM Hoai Duc.XLS LNIR (1.4 GHz) - black cable Experimental field: **** Hoài Đức meteorological station - Site 1 Date: June 20, 2013 VSM KS VSM est emiss_đo Angle=30 Emiss_hVSMest Góc: 20 0,855 0,115 Đất khô 0-2 cm 0,107 0,115 0,855 0,855 0,115 0-5 cm 0,203 0,115 0,855 0,630 0,370 5-10cm 0,244 0,63 0,641 0,350 10-15 cm 0,261 0,641 0,701 0,265 Đất ướt 0-2 cm 0,303 0,370 0,701 0,663 0,310 0-5 cm 0,239 0,350 0,663 5-10cm 0,251 0,265 10-15 cm 0,258 0,310 Input data Freq, Hz Freq, GHz = 1,4 1,40E+09 EPSr' = 5,5 Pure water dielectric model (see Ulaby et al., vol. 3, (E.14)-(E.19)) Temp, °C = 33,5 EPSr" = 0,2 EPSw0(T) TAUw(T) ZNAM EPSw' EPSw" SF, % = 58 EPSi' = 3,2 75,263 6,63503E-12 1,003 75,024 4,093 CF, % = 16 EPSi" = 0,1 WP FC G WT P BD, g/cm3 = 1 Angle, rad EPSa' = 1 0,107 0,247 0,420 0,217 0,623 Angle, deg = 30 0,524 EPSw~= 4,9 h = 0,3 H-pol H-pol H-pol smooth rough smooth Wc=VSM EPS'x,r1 EPS"x,r1 EPS'x,r2 EPS"x,r2 EPS's EPS"s A=sin 2^ C=cos(tita) r Re(B) Im(B) Re(Sqrt(B) IM(Sqrt(B))ZNAMh ZNAMv TCHISv^ 2 Re(GAMAh) Re(GAMAh EMISSh 0 3,20 0,10 33,36 1,78 2,70 0,08 0,250 0,866 2,449 2,448 0,075 1,565 0,024 5,910 15,229 9,08 0,083 0,066 0,917 0,01 4,59 0,18 33,36 1,78 2,73 0,08 0,250 0,866 2,485 2,484 0,077 1,576 0,025 5,965 15,563 9,76 0,085 0,068 0,915 0,02 5,97 0,25 33,36 1,78 2,80 0,08 0,250 0,866 2,549 2,548 0,081 1,596 0,025 6,064 16,162 11,05 0,088 0,070 0,912 0,03 7,36 0,33 33,36 1,78 2,89 0,09 0,250 0,866 2,640 2,639 0,085 1,625 0,026 6,204 17,039 13,13 0,093 0,074 0,907 0,04 8,75 0,41 33,36 1,78 3,01 0,09 0,250 0,866 2,760 2,758 0,092 1,661 0,028 6,386 18,210 16,25 0,099 0,079 0,901 0,05 10,13 0,49 33,36 1,78 3,15 0,10 0,250 0,866 2,907 2,905 0,100 1,705 0,029 6,609 19,698 20,83 0,106 0,085 0,894 0,06 11,52 0,56 33,36 1,78 3,33 0,11 0,250 0,866 3,081 3,079 0,109 1,755 0,031 6,871 21,531 27,45 0,115 0,092 0,885 0,07 12,91 0,64 33,36 1,78 3,53 0,12 0,250 0,866 3,284 3,282 0,120 1,812 0,033 7,172 23,740 36,96 0,125 0,100 0,875 0,08 14,30 0,72 33,36 1,78 3,76 0,13 0,250 0,866 3,514 3,512 0,133 1,874 0,035 7,511 26,361 50,54 0,135 0,108 0,865 0,09 15,68 0,79 33,36 1,78 4,02 0,15 0,250 0,866 3,772 3,770 0,147 1,942 0,038 7,886 29,435 69,86 0,147 0,117 0,853 0,1 17,07 0,87 33,36 1,78 4,31 0,16 0,250 0,866 4,058 4,055 0,163 2,014 0,040 8,297 33,008 97,18 0,159 0,127 0,841 0,11 18,46 0,95 33,36 1,78 4,62 0,18 0,250 0,866 4,372 4,368 0,180 2,090 0,043 8,743 37,128 135,60 0,172 0,137 0,828 0,12 19,84 1,03 33,36 1,78 4,96 0,20 0,250 0,866 4,713 4,709 0,198 2,171 0,046 9,223 41,849 189,27 0,185 0,147 0,815 0,13 21,23 1,10 33,36 1,78 5,33 0,22 0,250 0,866 5,083 5,078 0,219 2,254 0,049 9,737 47,228 263,70 0,198 0,158 0,802 0,14 22,62 1,18 33,36 1,78 5,72 0,24 0,250 0,866 5,480 5,474 0,241 2,340 0,051 10,283 53,327 366,16 0,211 0,169 0,789 00 00 00 01 00 00 00 00 00 01 D e lt a E m is s VSM [g/cm3] Delta 1 Delta 2 Delta 3 Delta 4 Delta 5 Delta 6 94  Hình 4.5: Tính toán độ ẩm theo mô hình Wang & Shmugge tại góc đo 400  File W&S VSM Hoai Duc.XLS LNIR (1.4 GHz) - black cable Experimental field: **** Hoài Đức meteorological station - Site 1 Date: June 20, 2013 VSM KS VSM est Angle=50 Emiss_hVSMest Góc: 50 Emiss_h 0,772 0,105 Đất khô 0-2 cm 0,107 0,105 0,772 0,770 0,105 0-5 cm 0,2076 0,105 0,77 0,767 0,110 5-10cm 0,2371 0,767 0,562 0,275 10-15 cm 0,2657 0,562 #DIV/0! Đất ướt 0-2 cm 0,2844 0,110 #DIV/0! 0-5 cm 0,2345 0,275 5-10cm 0,2038 #DIV/0! 10-15 cm 0,1819 #DIV/0! Input data Freq, Hz Freq, GHz = 1,4 1,40E+09 EPSr' = 5,5 Pure water dielectric model (see Ulaby et al., vol. 3, (E.14)-(E.19)) Temp, °C = 32 EPSr" = 0,2