Связь цвета подповерхностных горизонтов почв с данными георадарного профилирования

Проведен анализ связи цветовых показателей сухих образцов почв с параметрами, полученными при георадарном профилировании. Такими параметрами явились данные спектрального преобразования Фурье амплитуды отраженного импульса в подповерхностной среде почв Каменной степи. Георадиолокационное профилирование проводили геофизическим прибором “Лоза-В”. Установлены точки дифракции амплитуды отраженного импульса, соответствующие локальным почвенным горизонтам и поверхности грунтовых вод. Изменчивость мощности горизонтов и слоев рассчитывали через модули амплитудных максимумов с учетом проводимости горизонта (диэлектрическая проницаемость и скорость прохождения сигнала в данной среде). Процедура верификации дифференциации точек зондирования базировалась на сравнении их с реальными почвенными профилями и цветовыми шаблонами. Статистическая обработка включала расчет средних значений, стандартных отклонений и частот распределения амплитуды сигналов, использование метода главных компонент и кластерного анализа. Построены две полиноминальные модели связи изменений показателей спектрального преобразования Фурье электромагнитных импульсов в подповерхностной среде черноземов с атрибутивными показателями формирования спектральных чистых цветов доминирующей длины волны (λ_i). Такими показателями являются условный коэффициент чистого цвета (K_λi), который соответствует функциям сложения в трехцветной колориметрической системе Международной комиссии по освещению XYZ 1931 г., и его насыщенность, которая полностью определяется свойствами коэффициента отражения (ρ_r) в диапазоне длин волн 580–720 нм красной зоны видимого спектра R. Полученные на основе этих моделей расчетные параметры цветности почв явились прерогативой для построения модели RGB слоев почв и ее визуализации в графических редакторах.

Correlation between Color of Subsurface Soil Horizonsand Ground-Penetrating Radar Data

The aim of the research was to analyze the relationship of color indicators of soil layers with the parameters obtained by ground-penetrating radar (GPR) profiling. Such parameters were the data of the spectral Fourier transform of the amplitude of the reflected pulse in the subsurface medium of the soils of the Kamennaya Steppe area. GPR profiling was carried out by the geophysical device Loza-V. The diffraction points of re-flected pulse amplitude corresponding to local soil horizons and groundwater surface were determined. The variability in the thickness of horizons and layers was calculated through the modules of amplitude maxima taking into account the conductivity of the horizon (dielectric permittivity and the rate of signal passage in a given medium). The procedure of verification of differentiation of sounding points was based on their comparison with real soil profiles and patterns. Statistical processing included the calculation of mean values, standard deviations, and frequencies of signal amplitude distribution; the use of the principal component method; and cluster analysis. Two polynomial models of connection of changes in parameters of the spectral Fourier transform of electromagnetic pulses in subsurface medium of chernozems with attributive parameters of formation of spectral pure colors of dominant wavelength (λ_i) were constructed. The indicative parameters included the conditional coefficient of pure color (K_λi), which corresponds to the addition functions in the tri-color colorimetric system MKO XYZ 1931, and its saturation, which is completely determined by the properties of the reflection coefficient (R) in the spectral range of λ 580–720 nm (red band). The calculated parameters of soil chromaticity obtained on the basis of these models were the prerogative for constructing the RGB model of soil layers and its visualization in graphic editors.