மண்ணின் ஈரப்பதம் கண்காணிப்பு பற்றிய இலக்கிய ஆய்வு

1. மண் ஈரப்பதம் கண்காணிப்பு தொழில்நுட்பங்களின் வகைப்பாடு

மண்ணின் ஈரப்பதம் கண்காணிப்பு தொழில்நுட்பங்களை கண்காணிப்பு அளவு மற்றும் கொள்கையின்படி மூன்று வகைகளாகப் பிரிக்கலாம்: தரை அடிப்படையிலான புள்ளி அளவீட்டு தொழில்நுட்பம், ப்ராக்ஸிமல் சென்சிங் தொழில்நுட்பம் மற்றும் தொலைநிலை உணர்திறன் கண்காணிப்பு தொழில்நுட்பம். மூன்று தொழில்நுட்பங்களில் ஒவ்வொன்றும் அதன் சொந்த கவனம் செலுத்துகின்றன, உள்ளூர் புள்ளி அளவீடு முதல் உலகளாவிய அளவிலான கண்காணிப்பு வரையிலான முழு அளவிலான பயன்பாட்டுத் தேவைகளை உள்ளடக்கியது.

(1) தரை அடிப்படையிலான புள்ளி அளவீட்டு தொழில்நுட்பம்

தரை அடிப்படையிலான புள்ளி அளவீட்டு தொழில்நுட்பம் நேரடி தொடர்பு மண் சென்சார் அளவீட்டை மையமாகக் கொண்டது, இது தொடர்ச்சியான அல்லது நிலையான புள்ளி மண்ணின் ஈரப்பதம் தரவு சேகரிப்பை உணர முடியும் மற்றும் மண்ணின் ஈரப்பதத்தை கண்காணிப்பதற்கான அடிப்படை வழிமுறையாகும். இது முக்கியமாக எதிர்ப்பு ஆய்வுகள், டைம் டொமைன் ரிஃப்ளெக்டோமெட்ரி (டிடிஆர்), கொள்ளளவு சென்சார்கள், நியூட்ரான் ஆய்வுகள் மற்றும் பிற வகைகளை உள்ளடக்கியது. வெவ்வேறு சென்சார்கள் துல்லியம், செலவு மற்றும் பொருந்தக்கூடிய சூழ்நிலைகளில் கணிசமாக வேறுபடுகின்றன.

(2) ப்ராக்ஸிமல் சென்சிங் டெக்னாலஜி

ப்ராக்ஸிமல் சென்சிங் தொழில்நுட்பம் முக்கியமாக வயல் அல்லது நீர்நிலை அளவில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இது மண்ணின் ஈரப்பதத்தின் இடஞ்சார்ந்த விநியோக பண்புகளை ஆக்கிரமிப்பு அல்லாத வழிமுறைகள் மூலம் பெறுகிறது, இது தரை அடிப்படையிலான புள்ளி அளவீட்டின் உள்ளூர் வரம்பை ஈடுசெய்கிறது. பொதுவான தொழில்நுட்பங்களில் மின்காந்த தூண்டல் (இஎம்ஐ), தரை-ஊடுருவல் ரேடார் (ஜிபிஆர்), காஸ்மிக் ரே நியூட்ரான் ஆய்வு (சிஆர்என்பி) போன்றவை அடங்கும். அவற்றில், சிஆர்என்பி தொழில்நுட்பம் ஒரு பெரிய பகுதியில் பிராந்திய சராசரி மண்ணின் ஈரப்பதத்தை ஆக்கிரமிப்பு அல்லாத அளவீட்டை உணர முடியும், மேலும் தரை அடிப்படையிலான புள்ளி அளவீடு மற்றும் செயற்கைக்கோள் ரிமோட் மீள் இணைப்புகளை இணைக்கும் முக்கிய பாலமாக மாறியுள்ளது.

(3) ரிமோட் சென்சிங் கண்காணிப்பு தொழில்நுட்பம்

செயற்கைக்கோள்கள் மற்றும் விமானம் போன்ற தளங்கள் மூலம் பெரிய அளவிலான (பிராந்தியத்திலிருந்து உலகளாவிய) மண்ணின் ஈரப்பதத்தை மாறும் கண்காணிப்பை ரிமோட் சென்சிங் தொழில்நுட்பம் உணர்த்துகிறது. ரிமோட் சென்சிங் பேண்டுகளின் படி, இது ஆப்டிகல் ரிமோட் சென்சிங், தெர்மல் இன்ஃப்ராரெட் ரிமோட் சென்சிங் மற்றும் மைக்ரோவேவ் ரிமோட் சென்சிங் என பிரிக்கலாம். அவற்றுள், மைக்ரோவேவ் ரிமோட் சென்சிங், வானிலை நிலைமைகளுக்கு குறைந்த உணர்திறன் மற்றும் தாவரங்கள் மற்றும் மேற்பரப்பு மண்ணில் ஊடுருவக்கூடிய திறன் காரணமாக பெரிய அளவிலான மண்ணின் ஈரப்பதத்தை கண்காணிப்பதற்கான முக்கிய தொழில்நுட்பமாக மாறியுள்ளது. செயலில் உள்ள மைக்ரோவேவ் ரிமோட் சென்சிங் (செயற்கை துளை ரேடார், SAR போன்றவை) மற்றும் செயலற்ற மைக்ரோவேவ் ரிமோட் சென்சிங் (ரேடியோமீட்டர் போன்றவை) என மேலும் பிரிக்கலாம்.

2. முதன்மை கண்காணிப்பு தொழில்நுட்பங்களின் கோட்பாடுகள் மற்றும் செயல்திறன் ஒப்பீடு

(1) தரை அடிப்படையிலான புள்ளி அளவீட்டு சென்சார்களின் செயல்திறன் ஒப்பீடு

சென்சார் வகை	நன்மைகள்	தீமைகள்	பொருந்தக்கூடிய காட்சிகள்	துல்லியம் குறியீடு
எதிர்ப்பு ஆய்வு	1. தொடர்ச்சியான அளவீட்டிற்கான தரவு பதிவிகளுடன் இணைக்கப்படலாம்; 2. குறைந்த விலை; 3. குறைந்த மின் நுகர்வு	1. மோசமான துல்லியம், அளவுத்திருத்த மதிப்பு மண்ணின் வகை மற்றும் உப்பு உள்ளடக்கத்துடன் மாறுபடும்; 2. சென்சார்கள் முதுமைக்கு ஆளாகின்றன	ஈரப்பதத்தில் ஏற்படும் மாற்றங்களை மட்டுமே தீர்மானிக்க வேண்டிய காட்சிகள் மற்றும் துல்லியத்திற்கான குறைந்த தேவைகள் உள்ளன	குறைந்த துல்லியம்
TDR ஆய்வு	1. தொடர்ச்சியான அளவீடு செய்ய முடியும்; 2. மண்-குறிப்பிட்ட அளவுத்திருத்தத்திற்குப் பிறகு அதிக துல்லியம் (2-3%); 3. உப்புத்தன்மைக்கு உணர்வற்றது (சிக்னல் மறையும் வரை); 4. உயர் கல்வி அங்கீகாரம்	1. கொள்ளளவு உணரிகளை விட அதிக செயல்பாட்டு சிக்கலானது; 2. நிறுவலுக்கு அகழி தேவைப்படுகிறது, இது நேரத்தை எடுத்துக்கொள்ளும்; 3. அதிக உப்புத்தன்மை கொண்ட சூழலில் செல்லாது; 4. அதிக மின் நுகர்வு (பெரிய ரிச்சார்ஜபிள் பேட்டரிகள் தேவை)	உயர் துல்லிய அளவீடு தேவைப்படும் தொடர்புடைய அமைப்புகளுடன் கூடிய ஆய்வகங்கள்	உயர் துல்லியம் (2-3%)
கொள்ளளவு சென்சார்	1. தொடர்ச்சியான அளவீடு செய்ய முடியும்; 2. சில வகைகளுக்கு எளிதான நிறுவல்; 3. அளவுத்திருத்தத்திற்குப் பிறகு அதிக துல்லியம் (2-3%); 4. குறைந்த மின் நுகர்வு (சிறிய பேட்டரிகள் போதுமானது); 5. குறைந்த விலை, பல புள்ளி அளவீட்டை செயல்படுத்துகிறது	1. அதிக உப்புத்தன்மை கொண்ட சூழல்களில் துல்லியம் குறைகிறது (நிறைவுற்ற சாறு மின் கடத்துத்திறன் > 8 dS/m); 2. குறைந்த தரமான பிராண்டுகளின் மோசமான செயல்திறன்	பல-புள்ளி அளவீடு, எளிமையான கணினி வரிசைப்படுத்தல் மற்றும் பராமரிப்பு மற்றும் குறைந்த மின் நுகர்வு தேவைப்படும் காட்சிகள்	உயர் துல்லியம் (2-3%)
நியூட்ரான் ஆய்வு	1. பெரிய அளவீட்டு அளவு; 2. உப்புத்தன்மைக்கு உணர்வற்றது; 3. உயர் கல்வி அங்கீகாரம் (முதிர்ந்த தொழில்நுட்பம்); 4. மண்-சென்சார் தொடர்பு சிக்கல்களால் பாதிக்கப்படவில்லை	1. விலையுயர்ந்த; 2. செயல்பாட்டிற்கு கதிர்வீச்சு சான்றிதழ் தேவை; 3. மிகவும் நேரத்தை எடுத்துக்கொள்ளும்; 4. தொடர்ச்சியான அளவீட்டைச் செய்ய முடியாது	அதிக உப்புத்தன்மை அல்லது விரிவடையும்-சுருங்கும் களிமண் மண்ணின் அளவீடு தேவைப்படும் தற்போதைய உபகரணங்கள் மற்றும் சான்றிதழுடன் கூடிய காட்சிகள்	குறைந்த துல்லியம் (புலம் அளவுத்திருத்தத்திற்குப் பிறகு மேம்படுத்தப்பட்டது)
CRNP (காஸ்மிக் ரே நியூட்ரான் ஆய்வு)	1. மிகப் பெரிய அளவீட்டு வரம்பு (800மீ விட்டம் கொண்ட செல்வாக்கு தொகுதி); 2. தானியங்கி அளவீடு; 3. செயற்கைக்கோள் தரவுகளின் தரை சரிபார்ப்புக்கு ஏற்றது (பெரிய அளவிலான மாறுபாட்டை மென்மையாக்குகிறது); 4. மண்-சென்சார் தொடர்பு சிக்கல்களால் பாதிக்கப்படவில்லை	1. அதிக விலை; 2. தெளிவற்ற அளவீட்டு அளவு வரையறை, மண்ணின் ஈரப்பதத்துடன் மாறுபடும்; 3. தாவரங்கள் போன்ற குழப்பமான காரணிகளால் வரையறுக்கப்பட்ட துல்லியம்	பெரிய அளவிலான சராசரி ஈரப்பத மதிப்புகள் மற்றும் செயற்கைக்கோள் தரவுகளின் தரை சரிபார்ப்பு தேவைப்படும் காட்சிகள்	RMSE ≈ 0.032 cm³/cm³ (அளவுத்திருத்தத்திற்குப் பிறகு)

சென்சார் வகை	நன்மைகள்	தீமைகள்	பொருந்தக்கூடிய காட்சிகள்	துல்லியக் குறியீடு
எதிர்ப்பு ஆய்வு	1. தொடர்ச்சியான அளவீட்டிற்காக தரவு பதிவிகளுடன் இணைக்கப்படலாம்; 2. குறைந்த விலை; 3. குறைந்த மின் நுகர்வு	1. மோசமான துல்லியம், அளவுத்திருத்த மதிப்பு மண்ணின் வகை மற்றும் உப்பு உள்ளடக்கத்துடன் மாறுபடும்; 2. சென்சார்கள் முதுமைக்கு ஆளாகின்றன	ஈரப்பதத்தில் ஏற்படும் மாற்றங்களை மட்டுமே தீர்மானிக்க வேண்டிய காட்சிகள் மற்றும் துல்லியத்திற்கான குறைந்த தேவைகள் உள்ளன	குறைந்த துல்லியம்
TDR ஆய்வு	1. தொடர்ச்சியான அளவீடு செய்ய முடியும்; 2. மண்-குறிப்பிட்ட அளவுத்திருத்தத்திற்குப் பிறகு அதிக துல்லியம் (2-3%); 3. உப்புத்தன்மைக்கு உணர்வற்றது (சிக்னல் மறையும் வரை); 4. உயர் கல்வி அங்கீகாரம்	1. கொள்ளளவு உணரிகளை விட அதிக செயல்பாட்டு சிக்கலானது; 2. நிறுவலுக்கு அகழி தேவைப்படுகிறது, இது நேரத்தை எடுத்துக்கொள்ளும்; 3. அதிக உப்புத்தன்மை கொண்ட சூழலில் செல்லாது; 4. அதிக மின் நுகர்வு (பெரிய ரிச்சார்ஜபிள் பேட்டரிகள் தேவை)	உயர் துல்லிய அளவீடு தேவைப்படும் தொடர்புடைய அமைப்புகளுடன் கூடிய ஆய்வகங்கள்	உயர் துல்லியம் (2-3%)
கொள்ளளவு சென்சார்	1. தொடர்ச்சியான அளவீடு செய்ய முடியும்; 2. சில வகைகளுக்கு எளிதான நிறுவல்; 3. அளவுத்திருத்தத்திற்குப் பிறகு அதிக துல்லியம் (2-3%); 4. குறைந்த மின் நுகர்வு (சிறிய பேட்டரிகள் போதுமானது); 5. குறைந்த விலை, பல புள்ளி அளவீட்டை செயல்படுத்துகிறது	1. அதிக உப்புத்தன்மை கொண்ட சூழல்களில் துல்லியம் குறைகிறது (நிறைவுற்ற சாறு மின் கடத்துத்திறன் > 8 dS/m); 2. குறைந்த தரமான பிராண்டுகளின் மோசமான செயல்திறன்	பல-புள்ளி அளவீடு, எளிமையான கணினி வரிசைப்படுத்தல் மற்றும் பராமரிப்பு மற்றும் குறைந்த மின் நுகர்வு தேவைப்படும் காட்சிகள்	உயர் துல்லியம் (2-3%)
நியூட்ரான் ஆய்வு	1. பெரிய அளவீட்டு அளவு; 2. உப்புத்தன்மைக்கு உணர்வற்றது; 3. உயர் கல்வி அங்கீகாரம் (முதிர்ந்த தொழில்நுட்பம்); 4. மண்-சென்சார் தொடர்பு சிக்கல்களால் பாதிக்கப்படவில்லை	1. விலையுயர்ந்த; 2. செயல்பாட்டிற்கு கதிர்வீச்சு சான்றிதழ் தேவை; 3. மிகவும் நேரத்தை எடுத்துக்கொள்ளும்; 4. தொடர்ச்சியான அளவீட்டைச் செய்ய முடியாது	அதிக உப்புத்தன்மை அல்லது விரிவடையும்-சுருங்கும் களிமண் மண்ணின் அளவீடு தேவைப்படும் தற்போதைய உபகரணங்கள் மற்றும் சான்றிதழுடன் கூடிய காட்சிகள்	குறைந்த துல்லியம் (புலம் அளவுத்திருத்தத்திற்குப் பிறகு மேம்படுத்தப்பட்டது)
CRNP (காஸ்மிக் ரே நியூட்ரான் ஆய்வு)	1. மிகப் பெரிய அளவீட்டு வரம்பு (800மீ விட்டம் கொண்ட செல்வாக்கு தொகுதி); 2. தானியங்கி அளவீடு; 3. செயற்கைக்கோள் தரவுகளின் தரை சரிபார்ப்புக்கு ஏற்றது (பெரிய அளவிலான மாறுபாட்டை மென்மையாக்குகிறது); 4. மண்-சென்சார் தொடர்பு சிக்கல்களால் பாதிக்கப்படவில்லை	1. அதிக விலை; 2. தெளிவற்ற அளவீட்டு அளவு வரையறை, மண்ணின் ஈரப்பதத்துடன் மாறுபடும்; 3. தாவரங்கள் போன்ற குழப்பமான காரணிகளால் வரையறுக்கப்பட்ட துல்லியம்	பெரிய அளவிலான சராசரி ஈரப்பத மதிப்புகள் மற்றும் செயற்கைக்கோள் தரவுகளின் தரை சரிபார்ப்பு தேவைப்படும் காட்சிகள்	RMSE ≈ 0.032 cm³/cm³ (அளவுத்திருத்தத்திற்குப் பிறகு)

(2) ரிமோட் சென்சிங் கண்காணிப்பு தொழில்நுட்பங்களின் முக்கிய கோட்பாடுகள் மற்றும் செயல்திறன்

ரிமோட் சென்சிங் கண்காணிப்பு தொழில்நுட்பமானது, வெவ்வேறு பட்டைகளில் மின்காந்த கதிர்வீச்சுக்கு மண்ணின் பிரதிபலிப்பு, உமிழ்வு அல்லது சிதறல் பண்புகளைக் கண்டறிவதன் மூலம் மண்ணின் ஈரப்பதத்தை மீட்டெடுக்கிறது. வெவ்வேறு பட்டைகளில் உள்ள தொழில்நுட்பங்களின் அளவீட்டு ஆழம், இடஞ்சார்ந்த தீர்மானம் மற்றும் பொருந்தக்கூடிய காட்சிகள் கணிசமாக வேறுபடுகின்றன:

• ஆப்டிகல் மற்றும் தெர்மல் இன்ஃப்ராரெட் ரிமோட் சென்சிங்: ஆப்டிகல் ரிமோட் சென்சிங் (தெரியும் ஒளி, அருகிலுள்ள அகச்சிவப்பு, குறுகிய-அலை அகச்சிவப்பு) மண்ணின் நிறத்தில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் மூலம் (≤1mm) மண்ணின் ஈரப்பதத்தை மிக மெல்லிய மேற்பரப்பு அடுக்கில் (≤1mm) மீட்டெடுக்கிறது (ஈரமான மண் இருண்டது); வெப்ப அகச்சிவப்பு ரிமோட் சென்சிங் மேற்பரப்பு மண்ணின் வெப்பநிலையில் ஏற்படும் மாற்றங்களைக் கண்காணிப்பதன் மூலம் ஈரப்பத நிலைகளை மறைமுகமாக பிரதிபலிக்கிறது. இரண்டுமே வானிலை மற்றும் தாவர உறைகளுக்கு எளிதில் பாதிக்கக்கூடியவை மற்றும் ஆழமற்ற அளவீட்டு ஆழம் கொண்டவை.

• மைக்ரோவேவ் ரிமோட் சென்சிங்: மண்ணின் மின்கடத்தா மாறிலியை அளவிடுவதன் மூலம் ஈரப்பதத்தை மீட்டெடுக்கிறது (நீரின் மின்கடத்தா மாறிலி சுமார் 80, மண்ணின் திடப்பொருள்கள் மற்றும் காற்றை விட அதிகமாக உள்ளது), இது செயலில் (எதிரொலிகளை அளவிட ரேடார் சமிக்ஞைகளை கடத்துகிறது) மற்றும் செயலற்ற (இயற்கை நுண்ணலை கதிர்வீச்சை அளவிடுகிறது) வகைகளாக பிரிக்கப்பட்டுள்ளது. மைக்ரோவேவ் பேண்டுகளில், எல்-பேண்ட் மற்றும் பி-பேண்ட் ஆகியவை தாவரங்களை ஊடுருவிச் செல்லும் வலுவான திறனைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் அவை மேற்பரப்பு மற்றும் வேர் மண்டல மண்ணின் ஈரப்பதத்தைக் கண்காணிப்பதற்கு ஏற்றவை; சி-பேண்ட் வெற்று மண் அல்லது அரிதாக வளரும் பகுதிகளுக்கு ஏற்றது.

மெயின்ஸ்ட்ரீம் மைக்ரோவேவ் ரிமோட் சென்சிங் சேட்டிலைட் மிஷன்களின் செயல்திறன் ஒப்பீடு

செயற்கைக்கோள் பணி	சென்சார் வகை	இசைக்குழு	ஸ்பேஷியல் ரெசல்யூஷன்	மறுபரிசீலனை காலம்	முக்கிய நன்மைகள்	துல்லியக் குறியீடு
SMOS (மண் ஈரப்பதம் மற்றும் கடல் உப்புத்தன்மை செயற்கைக்கோள்)	செயலற்ற மைக்ரோவேவ் ரேடியோமீட்டர்	எல்-பேண்ட்	25 கிமீ (EASE-2 கட்டம்)	3 நாட்கள்	மண்ணின் ஈரப்பதத்தைக் கண்காணிப்பதற்கான முதல் செயற்கைக்கோள் பணி, தாவர ஒளியியல் ஆழத்தை (VOD) மீட்டெடுக்கும் திறன் கொண்டது.	சராசரி R²=0.75, RMSE=0.023 m³/m³
SMAP (மண் ஈரப்பதம் செயலில் செயலற்ற செயற்கைக்கோள்)	செயலில் உள்ள ரேடார் + செயலற்ற ரேடியோமீட்டர் (ரேடார் தோல்வியடைந்தது)	எல்-பேண்ட்	36 கிமீ (தரநிலை), 9 கிமீ (மேம்படுத்தப்பட்டது)	2-3 நாட்கள்	தற்போது மிகவும் துல்லியமான உலகளாவிய மண்ணின் ஈரப்பதம் தயாரிப்பு, வேர் மண்டலம் (0-100cm) ஈரப்பதம் தரவை வழங்கும் திறன் கொண்டது	ubRMSE=0.035-0.038 cm³/cm³ (மேற்பரப்பு அடுக்கு); 0.026-0.03 cm³/cm³ (ரூட் மண்டலம்)
சென்டினல்-1	செயலில் உள்ள செயற்கை துளை ரேடார் (SAR)	சி-பேண்ட்	10-20 மீ	6 நாட்கள்	உயர் ஸ்பேஷியல் ரெசல்யூஷன், 3 கிமீ தெளிவுத்திறன் தயாரிப்புகளை உருவாக்க SMAP தரவுடன் இணைக்கப்படலாம்	RMSE<0.046 cm³/cm³
ESA CCI (காலநிலை மாற்ற முயற்சி)	செயலில் + செயலற்ற மைக்ரோவேவ் ஃப்யூஷன்	பல இசைக்குழு	பல தீர்மானங்கள்	தரவு மூலத்தைப் பொறுத்தது	1978 முதல் நீண்ட கால தொடர்ச்சியான உலகளாவிய மண்ணின் ஈரப்பதம் தரவை வழங்குகிறது	நடுத்தர விரிவான துல்லியம், நீண்ட கால காலநிலை மாற்ற ஆராய்ச்சிக்கு ஏற்றது

3. மண்ணின் ஈரப்பதம் கண்காணிப்பு துல்லியத்தை பாதிக்கும் முக்கிய காரணிகள்

இலக்கியம் 3 இன் மெட்டா பகுப்பாய்வு முடிவுகளின் அடிப்படையில், சென்சார் வகை, மாடலிங் முறை மற்றும் சுற்றுச்சூழல் நிலைமைகள் போன்ற பல்வேறு காரணிகளால் மண்ணின் ஈரப்பதம் கண்காணிப்பின் துல்லியம் பாதிக்கப்படுகிறது. முக்கிய செல்வாக்கு காரணிகள் பின்வருமாறு:

(1) சென்சார் மற்றும் தொழில்நுட்ப கட்டமைப்பு

• சென்சார் வகை: செயலில் மற்றும் செயலற்ற நுண்ணலை உணரிகளின் துல்லியம் தனியாகப் பயன்படுத்தும் போது ஒப்பிடத்தக்கது (இரண்டுக்கும் சராசரி R²=0.7), ஆனால் அவற்றின் ஒருங்கிணைந்த பயன்பாடு குறித்து சில ஆய்வுகள் உள்ளன. இணைவு துல்லியம் கணிசமாக மேம்படுத்தப்படவில்லை என்பதை தற்போதைய சான்றுகள் காட்டுகின்றன (சராசரி R²=0.59), இதற்கு மேலும் ஆராய்ச்சி மற்றும் தேர்வுமுறை தேவைப்படுகிறது.

• துருவமுனைப்பு முறை: செயலில் உள்ள நுண்ணலை உணரிகளில், VV+VH இரட்டை-துருவமுனைப்பு கலவையானது மிக உயர்ந்த துல்லியம் (சராசரி R²=0.76, RMSE=0.035 m³/m³), அதைத் தொடர்ந்து HH துருவமுனைப்பு மற்றும் VH துருவமுனைப்பு மிகக் குறைந்த துல்லியம் கொண்டது.

• அளவீட்டு ஆழம்: மைக்ரோவேவ் ரிமோட் சென்சிங் முக்கியமாக மேற்பரப்பு அடுக்கு (0-5cm) மண்ணின் ஈரப்பதத்தைக் கண்காணிப்பதற்கு ஏற்றது. ஆழமான அடுக்கு (>20cm) ஈரப்பதத்தை மறைமுகமாக இயந்திர கற்றல் மாதிரிகள் மூலம் மீட்டெடுக்க வேண்டும். தற்போது, ​​ஆழமான அடுக்கு கண்காணிப்பு துல்லியத்திற்கான தரவு மாதிரிகளின் எண்ணிக்கை சிறியதாக உள்ளது, மேலும் முடிவு இன்னும் தெளிவாக இல்லை.

(2) மாடலிங் மற்றும் தரவு செயலாக்க முறைகள்

தரவைக் கண்காணிக்கும் தலைகீழ் மாடலிங் முறை துல்லியத்தை கணிசமாக பாதிக்கிறது:

• இயந்திர கற்றல் மாதிரிகள் (குறிப்பாக நரம்பியல் நெட்வொர்க்குகள்) மிக உயர்ந்த துல்லியம், சராசரி R²=0.73 மற்றும் RMSE=0.035 m³/m³; அவற்றில், எல்எஸ்டிஎம் நெட்வொர்க்குகள் மிக உயர்ந்த துல்லியத்தைக் கொண்டுள்ளன (சராசரி R²=0.86) ஏனெனில் அவை தற்காலிக சார்புநிலையைப் பிடிக்க முடியும்.

• அரை அனுபவ மாதிரிகள் (வாட்டர் கிளவுட் மாடல் (WCM), τ-ω மாதிரி போன்றவை) பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, மேலும் அவற்றின் துல்லியம் இயந்திர கற்றலை விட சற்று குறைவாகவே உள்ளது (சராசரி R²=0.71, RMSE=0.042 m³/m³).

• இயந்திர கற்றல் மற்றும் அரை அனுபவ மாதிரிகளின் கலவையானது துல்லியத்தை மேலும் மேம்படுத்தலாம் (சராசரி R²=0.79, RMSE=0.030 m³/m³).

(3) சுற்றுச்சூழல் மற்றும் மேற்பரப்பு நிலைமைகள்

• காலநிலை வகை: வறண்ட மற்றும் அரை வறண்ட பகுதிகளில் (அதிக சராசரி R² உடன்) கண்காணிப்பு துல்லியம் ஈரப்பதம் மற்றும் அரை ஈரப்பதமான பகுதிகளை விட சிறப்பாக உள்ளது. ஈரப்பதமான பகுதிகளில் அடர்த்தியான தாவரங்கள் மற்றும் பெரிய ஈரப்பதம் ஏற்ற இறக்கங்கள் இருப்பதால், அவை சமிக்ஞைகளில் குறுக்கிட வாய்ப்புள்ளது.

• மண் அமைப்பு: மணல் களிமண் அதிக கண்காணிப்பு துல்லியம் (சராசரி R²=0.75); செயலற்ற உணரிகள் களிமண் களிமண் மற்றும் களிமண்ணில் சிறப்பாக செயல்படுகின்றன, அதே சமயம் செயலில் உள்ள உணரிகள் மணல் களிமண் மற்றும் களிமண்ணில் சிறப்பாக செயல்படுகின்றன.

• நிலப்பரப்பு: விவசாய நிலம் (கோதுமை, சோளம், சோயாபீன்ஸ் போன்றவை) முக்கிய ஆராய்ச்சிக் காட்சியாகும். தாவரங்களின் அடர்த்தி மைக்ரோவேவ் சிக்னல்களின் ஊடுருவலை பாதிக்கிறது, அதன் மூலம் துல்லியத்தை பாதிக்கிறது, ஆனால் வெவ்வேறு பருவங்களுக்கு இடையில் துல்லியத்தை கண்காணிப்பதில் உள்ள வேறுபாடு குறிப்பிடத்தக்கதாக இல்லை, இது மைக்ரோவேவ் தொழில்நுட்பத்தின் நிலைத்தன்மையை பிரதிபலிக்கிறது.

4. மண்ணின் ஈரப்பதம் கண்காணிப்புக்கான பயன்பாட்டு அமைப்புகள் மற்றும் தரவு வளங்கள்

(1) இன்டர்நெட் ஆஃப் திங்ஸ் (IoT) மற்றும் தரவு மேலாண்மை அமைப்புகள்

இலக்கியம் 1 இல் முன்மொழியப்பட்ட ZENTRA அமைப்பு மண்ணின் ஈரப்பதத்தைக் கண்காணிப்பதற்கான ஒரு பொதுவான IoT தீர்வாகும். எளிமைப்படுத்தப்பட்ட நிறுவல், ரிமோட் டேட்டா பதிவிறக்கம், நிகழ்நேர தவறு முன்கூட்டியே எச்சரிக்கை மற்றும் பல தள தரவு இணைவு ஆகியவற்றை உணர இது சென்சார்கள், டேட்டா லாகர்கள் மற்றும் கிளவுட் இயங்குதளங்களை (ZENTRA Cloud) ஒருங்கிணைக்கிறது. இது ஆராய்ச்சியாளர்களின் பணிச்சுமையை கணிசமாகக் குறைக்கலாம் மற்றும் தரவு மேலாண்மை செயல்திறனை மேம்படுத்தலாம்.

(2) உலகளாவிய மற்றும் பிராந்திய கண்காணிப்பு நெட்வொர்க்குகள்

• COSMOS நெட்வொர்க்: CRNP தொழில்நுட்பத்தின் அடிப்படையில் ஒரு உலகளாவிய மண்ணின் ஈரப்பதம் கண்காணிப்பு நெட்வொர்க். தற்போது, ​​அமெரிக்கா, ஜெர்மனி, ஆஸ்திரேலியா மற்றும் யுனைடெட் கிங்டம் போன்ற பகுதிகளை உள்ளடக்கிய சுமார் 194 நிரந்தர நிலையங்கள் உலகம் முழுவதும் உள்ளன. இது தரை அடிப்படையிலான புள்ளி அளவீடு மற்றும் செயற்கைக்கோள் ரிமோட் சென்சிங் ஆகியவற்றுக்கு இடையே உள்ள இடைவெளி அளவை நிரப்ப முடியும்.

• சர்வதேச மண் ஈரப்பதம் நெட்வொர்க் (ISMN): உலகெங்கிலும் உள்ள பல நிலையங்களில் உள்ள மண்ணின் ஈரப்பதத் தரவை ஒருங்கிணைக்கிறது, பல்வேறு அளவீட்டு தொழில்நுட்பங்களை உள்ளடக்கியது மற்றும் தொலைநிலை உணர்திறன் தரவு சரிபார்ப்புக்கான முக்கியமான அடிப்படை தரவு ஆதாரமாகும்.

• டெரெனோ நெட்வொர்க்: ஜேர்மனியின் நிலப்பரப்பு சுற்றுச்சூழல் கண்காணிப்பு வலையமைப்பு, நீர்நிலை அளவிலான மண்ணின் ஈரப்பதம் மாறும் கண்காணிப்புக்கான 20 CRNP நிலையங்களை உள்ளடக்கியது.

(3) தரவு தயாரிப்புகள் மற்றும் பகிர்வு தளங்கள்

• SMOS தரவு: மேற்பரப்பு மண்ணின் ஈரப்பதம், VOD, வேர் மண்டல மண்ணின் ஈரப்பதம் மற்றும் பிற தயாரிப்புகள் உட்பட ESA அதிகாரப்பூர்வ இணையதளம் மற்றும் CATDS தளத்திலிருந்து கிடைக்கும்.

• SMAP தரவு: அமெரிக்காவின் நேஷனல் ஸ்னோ அண்ட் ஐஸ் டேட்டா சென்டரால் (NSIDC) வெளியிடப்பட்டது, இதில் மேற்பரப்பு மற்றும் வேர் மண்டல மண்ணின் ஈரப்பதம் தயாரிப்புகள் அதிக துல்லியத்துடன் அடங்கும்.

• ESA CCI தரவு: 1978 ஆம் ஆண்டு முதல் நீண்ட கால உலகளாவிய மண்ணின் ஈரப்பதம் தரவை (மூன்று வகையான தயாரிப்புகள்: செயலில், செயலற்ற மற்றும் இணைக்கப்பட்டவை) வழங்குகிறது, இதை ESA மண் ஈரப்பதம் CCI அதிகாரப்பூர்வ இணையதளத்தில் இருந்து பெறலாம்.

5. ஆராய்ச்சி முடிவுகள் மற்றும் எதிர்கால திசைகள்

மண்ணின் ஈரப்பதம் கண்காணிப்பு தொழில்நுட்பங்கள் தரை அடிப்படையிலான புள்ளி அளவீடு முதல் உலகளாவிய தொலைநிலை உணர்தல் வரை முழு அளவிலான அமைப்பை உருவாக்கியுள்ளன என்பதை மூன்று இலக்கியங்கள் தொடர்ந்து சுட்டிக்காட்டுகின்றன. அவற்றில், மைக்ரோவேவ் ரிமோட் சென்சிங் என்பது பெரிய அளவிலான கண்காணிப்புக்கான முக்கிய தொழில்நுட்பமாகும், மேலும் இயந்திர கற்றல் மாதிரிகள் தலைகீழ் துல்லியத்தை கணிசமாக மேம்படுத்தியுள்ளன. தற்போதைய தொழில்நுட்பங்களின் முக்கிய சவால்கள் பின்வருமாறு: செயலில் மற்றும் செயலற்ற நுண்ணலை உணரிகளின் இணைவின் துல்லியமான தேர்வுமுறை, ஆழமான மண்ணின் ஈரப்பதம் கண்காணிப்பு முறைகளின் சரிபார்ப்பு மற்றும் சிக்கலான தாவரங்கள் மற்றும் ஈரப்பதமான பகுதிகளில் கண்காணிப்பு துல்லியத்தை மேம்படுத்துதல். எதிர்கால ஆராய்ச்சி இந்த திசைகளில் கவனம் செலுத்த வேண்டும், அதே நேரத்தில் தரவு ஒருங்கிணைப்பு முறைகளை மேலும் மேம்படுத்துகிறது, தொலைநிலை உணர்திறன் தரவு மற்றும் நில கண்காணிப்புகளின் கலவையை வலுப்படுத்துகிறது, மேலும் விவசாய நீர்ப்பாசன மேலாண்மை, வறட்சி மற்றும் வெள்ள முன்னெச்சரிக்கை மற்றும் காலநிலை மாற்ற ஆராய்ச்சி போன்ற துறைகளில் மண்ணின் ஈரப்பதத்தை ஆழமாகப் பயன்படுத்துவதை ஊக்குவிக்கிறது.