FDR自动土壤水分数据标定问题及解决方法

针对目前FDR自动土壤水分数据可用性低的实际情况,本文从FDR自动土壤水分站传感器原理出发,结合数据处理流程与方法对湖南60个站点不同层次的标定参数及部分站点的相关观测数据进行了分析,指出目前田间标定法在自然条件下几乎无法得到覆盖土壤各个湿度区间的均匀样本数据,导致二次标定参数不合理是造成FDR自动土壤水分站数据可用性差的根本原因。二次标定方程参数不合理主要表现为方程斜率过大、过小、负值3种情况,导致观测数据增幅过大、常年不变、与实际土壤湿度变化趋势完全相反等问题。最后针对该问题提出了大样本原状取土,实验室标定的解决方法,并对方法进行了初步验证,结果表明该方法能从源头上有效改善土壤水分站观测数据质量。     

FDR土壤水分自动站三级标定的方法

FDR法是利用土壤介电常数变化测量土壤含水率,在测量的3个阶段进行标定可以提高测量准确度.仪器安装标定可以降低各个地区土壤水质的差异对传感器测量范围的影响;田间标定使用仪器与烘干法对比观测数据,通过乘幂函数拟合计算不同土壤类型的参数,修正仪器测量公式,使测量到的土壤介电常数的变化能够准确反映含水率的变化;再利用烘干法对...     

中子土壤水分仪田间标定结果

中子土壤水分仪必须在观测现场重新标定方能得到准确的测量结果。1988年在张掖曾作过一次标定，由于当时观测场地受蒸散器施工影响，标定是在观测场周围邻近田块进行的，目的主要在于检验仪器性能。结果表明国产LNW-50A型中子土壤水分仪性能良好，它的最大缺陷是不能准确测量0-30cm土壤表层的含水量。     

土质对FDR水分传感器拟合参数影响的试验研究

通过制作人工土柱的方法,对壤土、黏土、砂土等土质进行FDR(Frequency Domain Reflectometry)水分传感器拟合标定试验,分析了传感器频率与土壤水分之间的关系,以及不同质地土壤对传感器标定参数的影响。数据分析结果表明:FDR土壤水分传感器感应频率随土壤体积含水量的增加而单调减小,具有很好的相关性,不同的土质对土壤水分传感器标定参数影响较大,黏土测试的传感器归一化频率范围在0.64~0.94之间,壤土测试的传感器归一化频率范围在0.4~0.86之间,砂土测试的传感器归一化频率范围在0.3~0.94之间,土壤按类别进行标定比集中标定的效果更好。分析结果对土壤种类复杂地区的自动土壤水分观测仪精细化标定具有一定指导意义。     

GStar I型自动土壤水分观测仪数据标定方法研究

采用数理统计方法对渭南市蒲城、白水、韩城、华阴4站人工与GStar I型自动土壤水分观测仪观测的土壤体积含水量数据进行相关分析和多项式拟合,结果显示：自动观测土壤水分数据与人工观测数据显著相关,拟合方程标定效果优于D值标定效果,方程标定后数据准确率提高,可满足干旱监测和服务需求。

     

贵州省土壤水分传感器校准方法浅析

基于实验与计算相结合的方法,在实验室配制标准物质去检测全新的FDR型土壤水分传感器,得出被测值;利用烘干称重法测量标准物质的容积含水量,得出标准值。使用数学方法分析检验两者之间的误差,验证贵州省气象部门FDR型土壤水分传感器校准方法的可行性。结果显示：误差在(-2.5%～2.5%)的传感器占总传感器的99.4%;误差在(-2%～2%)的传感器占总传感器的97.5%;在99.7%的置信区域内,所有校准点的标准差都小于5%。结合工作实际检验,该校准方法可应用于贵州省土壤水分传感器校准。     

GStar-Ⅰ型电容式土壤水分监测仪设计与应用

介绍了河南省气象科学研究所研制的GStar-I型电容式土壤水分测量仪的测量原理、特性和设计思路,以及振荡电路、分频电路、嵌入式单片机、计算机通讯技术和软件系统设计,并对其标定方法进行了探讨.该仪器在河南、陕西等省进行了安装试用,能够实时连续自动采集土壤水分数据、记录各地土壤水分的变化规律.应用实践表明,该传感器具有使用简单安全,定点连续,易于标定,精度较高等特点.     

便携式土壤水分测量仪本地化应用研究

为提高PASW-1型便携式土壤水分测量仪在实际工作中的准确率,利用烘干法对仪器进行本地化标定。通过回归分析,得到不同土壤层次的标定曲线,根据标定曲线反演并计算出土壤相对湿度,结合气象干旱等级划分标准,制定出自动体积含水量对应的干旱等级查询表,便于实际业务应用。     

中子仪的标定观测方法

中子仪的标定观测方法周建群李素萍（郑州市气象局·４５００６１）中子仪是一种快速、精确、非破坏性且不受土壤中水份的物理状态影响的土壤水份测定工具。中子仪测定土壤湿度是目前比较先进的测量手段,是农业气象观测上将投入业务运行的新仪器。它测定湿度的基本原理是...     

FDR型监测仪与人工测定土壤水分对比分析

利用2010年7月上旬—2011年6月下旬每旬FDR型土壤水分监测仪与人工烘干称重法测定的土壤水分观测资料进行对比分析,结果表明：两种方法观测值变化趋势基本一致,年相对误差为0.10%;误差春季最大,平均为0.19%;夏季最小,平均为0.02%。浅层土壤水分变化较大,误差也较大,相对误差为0.01%～0.62%;中层变化较平稳,相对误差为0.12%;深层60～100cm土壤水分受外界影响轻微,变化最平稳,误差最小。两种方法观测值具有很高的相关性（P〈0.001）,因此,可用烘干称重法的观测值为基准,对自动站进行相关分析和回归校正。     

LNW—50A型中子土壤水分仪的田间标定

Ⅰ.引言河西走廊是西北地区的主要灌溉农业区,水资源十分宝贵。研究该地区水分平衡,无论对天气气候的形成,还是对水资源的工农业潜力的估算都有重要意义。蒸发是水分平衡方程的重要分量,而实际蒸发(蒸腾)量是与     

XDR-2000雷达标定方法探讨

探讨了XDR-2000雷达的强度以及天线角度的自动标定与手动标定方法,为XDR-2000雷达的日常使用、维护工作提供科学参考.     

基于FDR的土壤水分探测系统与应用

根据中国气象局对农业气象观测的要求,采用频域反射技术(Frequency Domain Reflectometry,FDR)设计开发了一套土壤水分探测系统。系统共包括传感器测量、数据采集和远程数据管理等几个部分。FDR测量原理建立在传输线理论和谐振电路的基础上。数据采集部分充分考虑了信号的抗干扰能力以及纠错措施。系统采用无线通信模式将测量数据传送到中心数据库,并使用互联网将数据发送到各个用户。运行结果表明该系统能够连续稳定地测量,经过订正之后的数据与烘干法测量结果接近,误差小于2%,满足农业气象观测的需要。     

自动土壤水分观测准确性研究

从理论上分析自动土壤水分观测与人工取土土壤水分观测存在误差的原因及修正办法,为自动土壤水分观测资料的应用提供一种指导方法。     

一种自动土壤水分数据质量控制预警方法

根据实时业务中传输的自动土壤水分监测数据的变化规律,对监测数据异常波动产生的异常值进行预警;通过观测值间相互关系推算相应的土壤水分常数,近似确定土壤孔隙度、最大吸湿水含量,以此确定土壤水分理论上下限并据此开展监测值的上下限预警;参考土壤含水量与水势之间的变化关系,提出水势系数的概念,直接利用计算的水势系数进行土壤水分层间变化的预警等3方面对自动土壤水分监测数据进行质控预警,并针对业务应用设计了相应的预警方案,可实时、有效地检测出异常值。从该预警方案的预警效果分析上看,预警检出率较高主要是"常数预警"和"数值变化预警",反映出小部分自动土壤水分观测站的土壤水分常数异常和部分站点业务运行维护不到位,这与野外实地考察的结论相吻合。预警效果较为客观、可靠,适用于各级土壤水分数据检测和分析服务等业务。     

四川地区自动土壤水分站数据质量控制方法研究

本文利用各类人工、自动土壤水分资料,统计得到不同层次土壤水分各观测要素的气候极值和时变阈值,研发了适用于四川地区自动土壤水分资料的质量控制方法,具体包括站点参数信息检查、数据缺测检查、体积含水量界限值检查、气候极值检查、时间一致性检查(时变检查和持续性检查)。并对2014年21个自动土壤水分站218个S文件进行了检查测试,检查数据约500万个,质控结果显示,数据缺测约占总数据量的1.6%,超过气候极值数据约占总数据量9%,未通过时间一致性检查的数据约占0.5%,超出体积含水量界限值的数据约占0.3%。在所有疑误信息中,超过气候极值所占比例最大,土壤水分各要素历史气候极值有待进一步完善。      

基于自动土壤水分观测数据的吉林省西部干旱预报方法研究

利用吉林省西部10个自动土壤水分观测站数据与人工取土烘干法实测土壤湿度数据,制作吉林省西部土壤墒情监测及干旱预报模型.结果表明:不同气候背景下在作物不同生育期、土壤不同深度、不同初始湿度下的土壤湿度的变化趋势大致相同,但在相同的无降水日数或降水量时,不同台站不同深度的土壤湿度变化率却有一定的差异.各站农田土壤初始湿度越大,无降水时初期墒情下降速率越明显;而土壤湿度初始值越低,则失墒速率越慢.土壤不同深度均是开始时间失墒较快,后期变化逐渐趋于减弱状态.土壤深度越深则水分变化速率越缓,降水量越大,0～50 cm土壤湿度变化曲线整体越接近一致,直到从上而下几层土壤湿度全部达到饱和.通过对2017—2019年吉林省西部玉米农田土壤湿度预报结果和实测值进行对比检验,基于自动土壤水分观测数据的吉林省西部干旱模型预报的准确率超过80％.     

土壤水分测量方法适用性综述

土壤水分是研究土体工程学、农学、地质学、生态学、生物学和水文学等特性的重要参数。不论实验室测量还是现场测量,目前土壤水分的测量方法对不同特性的土壤和不同类型水分含量的适用性仍存在争议。本文对目前已经存在的和新兴的土壤水分观测方法及其优缺点进行归纳,综合评述这些测量方法存在的局限性和特性参数对土壤水分测量的影响。同时,着眼于我国气象部门采用频域反射法原理研制的DZN1、DZN2和DZN3三个型号设备,自2009年开展全国土壤水分自动化观测业务以来,设备运行稳定,测量精度和数据质量基本满足业务与服务需求。最后,本文结合我国观测业务现状,分别为业务建设和精确测量土壤水分提出了参考建议。     

云南土壤水分自动站观测值的业务化检验及其标准

按照土壤水分自动站业务化检验标准对云南2010年建立的20个土壤水分自动站观测值进行了业务化检验,其中17个站点通过业务化检验。为评估业务检验合格站点的数据质量,对检验时段人工对比观测数据进行分析,由于检验时段多分布在雨季,大部分土壤层观测数据的样本标准差较小,导致检验后干季时的土壤自动站与人工观测结果误差较大。将各站点的土壤体积含水量绝对误差转换成土壤相对湿度误差后,土壤相对湿度误差值大于等于10%的土层占有效检验总数的24.4%;误差值小于6%的只占总数的41.2%。分析认为当前土壤水分自动站业务化检验的评判标准值得商榷和论证。