Luận án tiến sĩ vật lý nghiên cứu các mô hình vật lý và ứng dụng hệ phổ kế siêu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN VẬT LÝ Võ Thị Lan Anh NGHIÊN CỨU CÁC MÔ HÌNH VẬT LÝ VÀ ỨNG DỤNG HỆ PHO KE SIEU CAO TẢN TRONG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH DO AM DAT LUAN AN TIEN SY VAT LY (Chuyên ngành quang học) Hà Nội, 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN VẬT LÝ Võ Thị Lan Anh NGHIÊN CỨU CÁC MÔ HÌNH VẬT LÝ VÀ ỨNG DỤNG HỆ PHO KE SIEU CAO TẢN TRONG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH ĐỘ AM DAT Chuyên nghành: Quang học Mã số: 62 44 01 09 LUẬN ÁN TIỀN SỸ VẬT LÝ (Chuyên ngành Quang học) NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.DOÃN MINH CHUNG Hà Nội, 2015 Tôi xin cam đoan: Những kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là hoàn toàn trung thực, của tôi dưới sự hướng dẫn của PGS. Doãn Minh Chung, không vi phạm bắt cứ điều gì trong Luật Sở hữu Trí tuệ và Pháp luật Việt Nam. Nếu sai, tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm trước Pháp luật. TÁC GIÁ LUẬN ÁN Võ Thị Lan Anh LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành, sâu sắc đến PGS.

Doãn Minh Chung, người Thày đã luôn tận tình chỉ bảo, hướng dẫn, giúp đỡ tôi thực hiện Luận án này. Trong thời gian học tập, nghiên cứu, thực hiện Luận án Thày đã luôn định hướng, truyền dạy, bổ sung cho tôi nhiều kiến thức chuyên ngành, kinh nghiệm nghiên cứu quý báu và giúp tôi sớm xác định được hướng nghiên cứu cụ thể cho Luận án. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới GS. Nguyễn Đại Hưng cùng các quý Thay, Cô trong Viện Vật lý, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, những người đã luôn nhiệt tình dạy dỗ, chỉ bảo, truyền thụ cho nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý giá trong thời gian tôi thực hiện Luận án này tại Viện.

Xin cảm ơn các anh chi, ban bè, đồng nghiệp Viện Công nghệ vũ trụ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã luôn quan tâm, động viên, khích lệ, tạo điều kiện và luôn giúp đỡ, trao đổi, thảo luận, cung cấp cho tôi nhiều thông tin, kiến thức, kinh nghiệm hữu ích dé hoàn thành Luận án này. Cuối cùng con xin được bày tỏ sự biết ơn sâu sắc tới cha mẹ hai bên, xin cảm ơn tất cả người thân trong gia đình đã luôn quan tâm, động viên, khích lệ va tao moi điều kiện giúp tôi có thêm quyết tâm, nghị lực trong học tập, nghiên cứu và hoàn thành Luận án này. Xin chân thành cảm on! MỤC LỤC /. 6 DANH MỤC BÁNG BIÊU.-5<2sseSsseecvesevrxseerrxserrxsssrressrrsssrre 8 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮTT.

Xuất xứ của đề tài luận án. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của luận án. Phương pháp nghiên cứu của luận ấn.----s-s<-s-=<cseeseeseseeseeeesese 15 sa Ga 7a. Đóng góp khoa học mới của luận án.--- 5s 5< se=<cseesesseseeseseesere 16 CHUONG I.

TONG QUAN VE DO AM DAT VA CAC PHUONG PHAP NGHIEN COU wicssssssssssssssssssssssssssssssssssssssesssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssesssseenses 17 1. Tổng quan về các tính chất vật ly co ban cita Gat. Các phương pháp nghiên cứu độ âm đẤt. Các phương pháp đo truyễn thong cessscssssssssssssssssssssssssssssssssessissessssssssisessisecesssesesssesessseeees 21 1.

Các phương pháp viễn tháim:.--e-©25+5ee2+e2EEESEEEe+EEEEEEtEEEEtSEEErSrkeetrkeerrrrsrrrrrrrrrres 23 1. Tổng quan các nghiên cứu viễn thám độ âm đất ở trong và ngoài nước .Ô 32 CHƯƠNG II. NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH VẬT LÝ XÁC ni i8 o6 v1 “<<. Tông quan về các mô hình vật lý xác định độ ấm đắt .Phương pháp hồi quy dựa trên phép đo cấu hình đơn giản và bản đô phân loại thực vật của J0.Phương pháp hồi quy dựa trên phép đo đơn cực và các chỉ số thực vật của Van de Greind 40.

Phương pháp hôi quy 2 tham số, quan trắc hai phân cực và đa góc của Wingneron et alL 270. Mô hình hôi quy 2 tham số, quan trắc lưỡng cực của Owe et al(2001). Xây dựng mô hình vật lý xác định độ ẩm đất. Mô hình vật lý về sự phát xạ tự nhiên của đất.

Các tham số ảnh hưởng đến độ phát xạ tự nhiên của đất. Mô hình bán thực nghiệm Wang-Schmugge về hằng số điện môi của đất.- 59 CHƯƠNG HII. XÂY DỰNG QUY TRÌNH ĐO NHIỆT ĐỘ PHÁT XẠ CỦA DAT BANG PHO KE SIEU CAO TAN. Tông quan về phố kế siêu cao tần và nguyên lý hoạt động.

Phổ kế siêu cao tần kiểu công suất toàn phâN. PhO ké siéu Ca0 tan Ki@U DiCkO. Phổ kế siêu cao tần ki Bit tap GI ceccccssecsssssecsssssssssssssssssssssssssssssssssssseesssssssssicsessssssesseeeeses 68 3. Các chỉ tiêu kỹ thuật chính của các phổ kế SCT băng L.

Quy trình ứng dụng phổ kế siêu cao tần trong xác định độ ẩm đắt. Chuẩn hóa phổ kế và chuẩn bị mẫu đấất. Xây dựng quy trình đo nhiệt độ phát xạ của đất. Phân tích mẫu đất thực nghiỆm.---cs-©25scSSSScchSC + x2 E111 ctrrrke, 84 CHƯƠNG IV.

LẬP CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN ĐỘ ÂM ĐÁT. Nghiên cứu xây dựng thuật toán tính toán độ ấm đắt. Lập chương trình tính toán số liệu. Phân tích đánh giá các kết quả tính toán độ âm đất từ mô hình vật ly bán {HựC II hiÏỆIH.00800300800080 95 KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ.

DANH MUC CAC CONG TRINH CUA TAC GIA DA CONG BO LIEN 410. 106 TALI LIEU THAM KHHẢO.-- 5< csseEveseEveserrxeerrssserrsserrse 108 PHỤ LỤC C_1: Ứng dụng phố kế LNIR xác định độ ấm đắt. 118 PHỤ LỤC C_2: Đồ thị.-- << ssecEvxseEvxseEErkeerrxasttrkeerrsssrrrrserrse 124 PHU LUC C_3: Bang do nhiét d6 phat xạ của bầu trời tại các góc đo của (AIf€II[ 2|. Họ gH HH 0.00080000008906 126 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Nguyên lý hoạt động của viễn thám tích cực.2: Dái sóng hoạt động của viễn thám siêu cao tần thụ dong .3: Ba phương thức quan trắc mặt đất bằng phổ kế siêu cao tần.4: Tổng quan sự phát xạ tự nhiên của các đối tượng trên bề mặt Trái 29 đất và thiết bị đo viễn thám đặt trên vệ tỉnh.

Phương pháp hồi quy độ âm đất dựa trên phép đo và bảng phân 41 loại lớp phủ thực vật.--- cv he Hình 2.2: Mô hình hóa phương pháp tính độ âm đất dựa trên phép đocấu 43 hình đơn và chỉ số thực vật NDVIL.3: Mô hình hóa phương pháp hồi quy hai tham số, quan trắc phân 45 cực và đa góc của Wingneron et al .4: Mô hình phương pháp hồi quy hai tham số của Owe et al (2001) 47 Hình 2.5: Sơ đồ khối mô hình xác định độ âm đất.6: Sơ đồ của các nguồn bức xạ sóng siêu cao tần quan sát bởi một 5l máy đo bức xạ ở độ cao H và tại góc Ô.7 : Ảnh hưởng của độ ghồ ghề đến sự phát xạ sóng siêu cao tần từ 55 đất tại bước sóng 2Ï €m.c cv nx, Hình 2.8: Độ phat xa của đất trống và đất phủ cây lúa mì ở tần số 14Ghz 58 Hình 2.9: Hình vẽ mô tả sự ảnh hưởng của góc tới 0 đến nhiệt độ phát xạ thu 59 được từ bề mặt n0 ccecccccceeececcecuueecececeuececeeaueneeeeeess Hình 3.1: Sơ đồ khối tổng quát phổ kế siêu cao tần .2: Sơ đồ khối phổ kế kiểu công suất toàn phần .3: Sơ đồ khối phổ kế kiểu Dichke.4: Sơ đồ khối phổ kế kiểu bù tạp âm.5: Chuẩn phổ kế với vật đen và bầu trời xanh Hình 3.6: Chuẩn hóa phô kế với bầu trời (tải lạnh).7: Chuẩn hóa phổ kế với Absober (tải nóng).8: Phổ kế đo độ phát xạ của ô đất mẫu.9: Đồ thị mô tả sự biến thiên của độ phát xạ theo góc thu của Anten Hình 3.10: Lấy mẫu đất bằng phương pháp truyền thống.1: Lưu đồ chương trình tính độ 4m đất.2: Tính toán độ âm theo mô hình Wang & Shmugge tại góc đo 10° Hình 4.3: Tính toán độ âm theo mô hình Wang & Shmugge tại góc đo 20° Hình 4.4: Tính toán độ âm theo mô hình Wang & Shmugge tại góc đo 30° Hình 4.5: Tính toán độ âm theo mô hình Wang & Shmugge tại góc đo 40° Hình 4.6: Tính toán độ âm theo mô hình Wang & Shmugge tại góc đo 50° Hình 4.7: Tính toán độ âm theo mô hình Wang & Shmugge tại góc đo 60° Hình 4.8: Đồ thị độ phát xạ của đất là hàm của góc tới (Trung tâm KTNN Hoài ĐỨC). HH HH TH nh hen Hình 4.9: So sánh độ phát xạ đo được bằng khổ kế LNIR và kết quả tinh toán tại Trung tâm KTNN Hoài Đức.10: So sánh độ âm đất (VSM) được xác định bằng phổ kế LNIR với kết quả đo truyền thống tại Trung tâm Khí tượng NN Hoài Đức.11: Đo khu vực đất trống và các hệ phổ kế siêu cao tần bang L, C va X Hình 4.12: Đánh giá độ ghồ ghề của đất.---cccccccccS>: 68 71 72 73 74 84 86 90 92 92 93 93 94 94 97 98 98 99 99 DANH MỤC BẢNG BIÊU Bang 1.1: Bảng phân bố điểm qu an trắc độ ấm đất ở Việt Nam Bảng 3.1: Bảng số liệu đo thực địa khu vực Hoài Đức băng L. Bang téng hop sự biến vực Hoài Đức. thiên độ phát xạ của đất (LNIR) khu Bảng 3.3: Kết quả phân tích độ âm đất khu vực Hoài Đức ngày 20/6/2013 bằng phương pháp truyền thống .4: Kết quả phân tích thành phần cơ giới đất (cấp hat) .1: So sánh giá trị đo độ ẩm đất bằng phương pháp khoan sấy và bằng phép đo dùng phố kế LNIR 87 96 DANH MUC CAC KY HIEU VA CHU VIET TAT Cac chit viét tat C(CLAY) CMR ESA GIS ISS LANDSAT LNIR MPDI NASA NDVI NOAA/AVHRR RDM S (SAND) SAR SMAP SMOS SPOT Thanh phan sét trong dat % Phổ kế siêu cao tần băng C 3.