सीटू में अबाधित मिट्टी में मृदा नमी सेंसर

Summary

मिट्टी के पानी की मात्रा का निर्धारण कई राज्य और संघीय एजेंसियों के लिए एक महत्वपूर्ण मिशन आवश्यकता है। यह प्रोटोकॉल सीटू सेंसर में दफन का उपयोग करके मिट्टी के पानी की मात्रा को मापने के लिए बहु-एजेंसी प्रयासों को संश्लेषित करता है।

Abstract

मिट्टी की नमी सीधे परिचालन जल विज्ञान, खाद्य सुरक्षा, पारिस्थितिकी तंत्र सेवाओं और जलवायु प्रणाली को प्रभावित करती है। हालांकि, असंगत डेटा संग्रह, खराब मानकीकरण और आमतौर पर कम रिकॉर्ड अवधि के कारण मिट्टी की नमी डेटा को अपनाने की गति धीमी रही है। मिट्टी की नमी, या मात्रात्मक रूप से वॉल्यूमेट्रिक मिट्टी के पानी की सामग्री (एसडब्ल्यूसी), दफन, सीटू सेंसर का उपयोग करके मापा जाता है जो विद्युत चुम्बकीय प्रतिक्रिया से एसडब्ल्यूसी का अनुमान लगाता है। यह संकेत स्थानीय साइट स्थितियों जैसे मिट्टी की सामग्री और खनिज विज्ञान, मिट्टी की लवणता या थोक विद्युत चालकता और मिट्टी के तापमान के साथ काफी भिन्न हो सकता है; सेंसर तकनीक के आधार पर इनमें से प्रत्येक के अलग-अलग प्रभाव हो सकते हैं।

इसके अलावा, खराब मिट्टी संपर्क और सेंसर क्षरण समय के साथ इन रीडिंग की गुणवत्ता को प्रभावित कर सकते हैं। अधिक पारंपरिक पर्यावरण सेंसर के विपरीत, एसडब्ल्यूसी डेटा के लिए कोई स्वीकृत मानक, रखरखाव प्रथाएं या गुणवत्ता नियंत्रण नहीं हैं। जैसे, एसडब्ल्यूसी कई पर्यावरण निगरानी नेटवर्क को लागू करने के लिए एक चुनौतीपूर्ण माप है। यहां, हम सीटू एसडब्ल्यूसी सेंसर के लिए अभ्यास का एक समुदाय-आधारित मानक स्थापित करने का प्रयास करते हैं ताकि भविष्य के अनुसंधान और अनुप्रयोगों को साइट चयन, सेंसर स्थापना, डेटा व्याख्या और निगरानी स्टेशनों के दीर्घकालिक रखरखाव पर लगातार मार्गदर्शन मिल सके।

वीडियोग्राफी सीटू एसडब्ल्यूसी सेंसर की स्थापना के लिए सर्वोत्तम प्रथाओं और सिफारिशों की बहु-एजेंसी सहमति पर केंद्रित है। यह पेपर उच्च गुणवत्ता और दीर्घकालिक एसडब्ल्यूसी डेटा संग्रह के लिए आवश्यक विभिन्न चरणों के साथ इस प्रोटोकॉल का अवलोकन प्रस्तुत करता है। यह प्रोटोकॉल वैज्ञानिकों और इंजीनियरों के लिए उपयोगी होगा जो एक स्टेशन या पूरे नेटवर्क को तैनात करने की उम्मीद करते हैं।

Introduction

मिट्टी की नमी को हाल ही में ग्लोबल ऑब्जर्वेशन क्लाइमेट सिस्टम¹ में एक आवश्यक जलवायु चर के रूप में मान्यता दी गई थी। मिट्टी की नमी, या मात्रात्मक रूप से वॉल्यूमेट्रिक मिट्टी के पानी की मात्रा (एसडब्ल्यूसी), पृथ्वी की सतह और वायुमंडल के बीच अव्यक्त और समझदार गर्मी में आने वाले विकिरण के प्रवाह को विभाजित करने और अपवाह और घुसपैठ के बीच वर्षा को विभाजित करने में एक प्रमुख भूमिका^{निभाती है}। हालांकि, बिंदु, क्षेत्र और वाटरशेड पैमानों पर मिट्टी की नमी की स्थानिक परिवर्तनशीलता अनुसंधान या प्रबंधन लक्ष्यों को पूरा करने के लिए आवश्यक उचित पैमाने पर एसडब्ल्यूसी को मापने की हमारी क्षमता को जटिल बनाती^है। एसडब्ल्यूसी की मात्रा निर्धारित करने के नए तरीके, जिसमें सीटू सेंसर, समीपस्थ डिटेक्टरों और रिमोट सेंसिंग के ग्राउंड-आधारित नेटवर्क शामिल हैं, एक अभूतपूर्व रिज़ॉल्यूशन⁴ पर एसडब्ल्यूसी की भिन्नता को मैप करने के लिए अद्वितीय अवसर प्रदान करते हैं। सीटू में एसडब्ल्यूसी सेंसर सबसे अस्थायी रूप से निरंतर और गहराई-विशिष्ट डेटा रिकॉर्ड प्रदान करते हैं, लेकिन मिट्टी के गुणों, स्थलाकृति और^{वनस्पति कवर में} निहित छोटे संवेदन वॉल्यूम और स्थानीय पैमाने पर परिवर्तनशीलता के अधीन भी हैं।

इसके अलावा, सीटू एसडब्ल्यूसी सेंसर की स्थापना, अंशांकन, सत्यापन, रखरखाव और गुणवत्ता नियंत्रण के लिए मानकों या व्यापक रूप से स्वीकृत तरीकों की कमी है। मिट्टी की नमी स्वाभाविक रूप से मापने के लिए एक चुनौतीपूर्ण पैरामीटर है और गुणवत्ता-आश्वासन 6 के लिए सबसे कठिन चर हो सकता^है। जबकि एसडब्ल्यूसी डेटा संग्रह के लिए सामान्य प्रोटोकॉल अंतर्राष्ट्रीय परमाणु ऊर्जा एजेंसी⁷, पृथ्वी अवलोकन उपग्रह ों पर समिति⁸, संघीय एजेंसी रिपोर्ट⁹, और अमेरिकन एसोसिएशन ऑफ स्टेट क्लाइमेटोलॉजिस्ट¹⁰ द्वारा तैयार किए गए हैं, लेकिन सीटू में दफन से एसडब्ल्यूसी डेटा की स्थापना, रखरखाव, गुणवत्ता नियंत्रण और सत्यापन पर सीमित विशिष्ट मार्गदर्शन है। जांच। इसने एसडब्ल्यूसी माप जोड़ने के लिए राज्य मेसोनेट जैसे परिचालन निगरानी नेटवर्क के लिए ऐसी प्रौद्योगिकियों को अपनाने को चुनौतीपूर्ण बना दिया है। इसी तरह, परिचालन जल विज्ञानियों के लिए भी चुनौतीपूर्ण है, उदाहरण के लिए, नदी पूर्वानुमान केंद्रों पर, इन आंकड़ों को उनके वर्कफ़्लो में शामिल करना। इस वीडियोग्राफी और साथ के पेपर का उद्देश्य इस तरह के मार्गदर्शन प्रदान करना और सीटू एसडब्ल्यूसी जांच में दफन के लिए एक सामंजस्यपूर्ण स्थापना प्रोटोकॉल का दस्तावेजीकरण करना है।

सीटू मिट्टी की नमी की निगरानी के लिए एक स्थान का चयन करना
रुचि के किसी भी क्षेत्र (एओआई) के भीतर मिट्टी स्थलाकृति, पारिस्थितिकी, भूविज्ञान और जलवायु^11,12 के बीच समय के साथ एक अद्वितीय और युग्मित प्रतिक्रिया के माध्यम से बनती है। परिदृश्य में एसडब्ल्यूसी की परिवर्तनशीलता साइट चयन को किसी भी मिट्टी की नमी अध्ययन के लिए एक महत्वपूर्ण पहलू बनाती है। कुछ शोध लक्ष्यों के लिए, एक साइट को परिदृश्य या पारिस्थितिकी तंत्र पर एक विशेष सुविधा या माइक्रोसाइट का प्रतिनिधित्व करने के लिए चुना जा सकता है। नेटवर्क की निगरानी के प्रयोजनों के लिए, साइट को एक बड़े परिदृश्य घटक का स्थानिक रूप से प्रतिनिधि होना चाहिए। लक्ष्य एक ऐसा स्थान खोजना है जो एओआई का सबसे अच्छा स्थानिक प्रतिनिधित्व प्रदान करता है। क्षेत्र में, अधिक व्यावहारिक विचारों तक पहुंचा जाना चाहिए, जैसे कि अन्य मौसम संबंधी उपकरण, पहुंच या अनुमति की आवश्यकताएं। हालांकि, एओआई के भीतर प्रमुख मिट्टी मानचित्र इकाई आमतौर पर एक बड़े क्षेत्र¹³ की पर्यावरणीय परिस्थितियों का एक अच्छा स्थानिक प्रतिनिधित्व है। प्रमुख मृदा मानचित्र इकाई को वेब मृदा सर्वेक्षण (https://websoilsurvey.sc.egov.usda.gov/) का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है; इस मिट्टी के मानचित्र इकाई को उथले गड्ढे या परीक्षण छेद के साथ भी सत्यापित किया जाना चाहिए।

एक विशिष्ट निगरानी स्टेशन सेंसर की जरूरतों और सहायक माप की संख्या के आधार पर 5-50 मीटर² पर कब्जा कर सकता है। चित्र 1 में 3 मीटर टॉवर के साथ एक विशिष्ट निगरानी स्टेशन को दर्शाया गया है जिसमें हवा की गति और दिशा के लिए एक एनीमोमीटर, एक हवा का तापमान और सापेक्ष आर्द्रता सेंसर, सौर विकिरण के लिए एक पाइरानोमीटर और एक नेशनल इलेक्ट्रिकल मैन्युफैक्चरर्स एसोसिएशन (एनईएमए) मौसम प्रतिरोधी और वाटरटाइट एनक्लोजर (एनईएमए रेटिंग 4) है। एनईएमए संलग्नक में डेटा नियंत्रण मंच (डीसीपी), सेलुलर मॉडेम, सौर पैनल चार्ज नियामक, बैटरी और अन्य संबंधित हार्डवेयर हैं ( सामग्री की तालिका देखें; सिस्टम घटक)। टॉवर संचार एंटीना, सौर पैनल और लाइटनिंग रॉड के लिए एक मंच भी प्रदान करता है। एक तरल वर्षा (पीपीटी) गेज भी आमतौर पर शामिल होता है, जिसे पीपीटी कैप्चर पर हवा के प्रभाव को कम करने के लिए टॉवर से दूर और सबसे कम ऊंचाई पर रखा जाना चाहिए। एसडब्ल्यूसी सेंसर को पर्याप्त दूरी (3-4 मीटर) और ऊपर की ओर स्थापित किया जाना चाहिए ताकि वर्षा या ओवरलैंड प्रवाह पर टॉवर से कोई संभावित हस्तक्षेप न हो। किसी भी संबंधित केबल को सतह से कम से कम 5 सेमी नीचे नाली में दफनाया जाना चाहिए।

चित्र 1: एक विशिष्ट निगरानी स्टेशन। यूएसडीए स्कैन मानक गहराई (5, 10, 20, 50, और 100 सेमी), हवा के तापमान, सापेक्ष आर्द्रता, सौर विकिरण, हवा की गति और दिशा, वर्षा और बैरोमेट्रिक दबाव पर मिट्टी के पानी की मात्रा और तापमान पर प्रति घंटा जानकारी एकत्र करता है। संयुक्त राज्य भर में 200 से अधिक SCAN साइटें हैं। संक्षिप्तीकरण: SCAN = मृदा जलवायु विश्लेषण नेटवर्क; एनईएमए = नेशनल इलेक्ट्रिकल मैन्युफैक्चरर्स एसोसिएशन। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

माप गहराई, अभिविन्यास, और सेंसर की संख्या
सीटू में एसडब्ल्यूसी सेंसर आमतौर पर मिट्टी में विशिष्ट गहराई का प्रतिनिधित्व करने के लिए क्षैतिज रूप से स्थापित होते हैं (चित्रा 2)। संघीय रूप से वित्त पोषित, मृदा जलवायु नेटवर्क (SCAN)¹⁴, स्नो टेलीमेट्री नेटवर्क (SNOTEL)¹⁵, और अमेरिकी जलवायु संदर्भ नेटवर्क (USCRN)16 जैसे राष्ट्रीय नेटवर्क 5, ¹⁰ , 20, 50 और 100 सेमी पर SWC को मापते हैं। विभिन्न कारणों से SCAN विकास के दौरान आम सहमति से इन गहराई तक पहुंचा गया था। 5 सेमी गहराई रिमोट सेंसिंग क्षमताओं से मेल खाती^{है 17}; 10 और 20 सेमी गहराई मिट्टी के तापमान के लिए ऐतिहासिक माप हैं¹⁸; 50 और 100 सेमी गहराई पूर्ण जड़ क्षेत्र मिट्टी के पानी का भंडारण।

प्रोब्स लंबवत, क्षैतिज रूप से, या झुके हुए / कोण से उन्मुख हो सकते हैं (चित्रा 3)। क्षैतिज स्थापना असतत गहराई पर एक समान मिट्टी के तापमान माप को प्राप्त करने के लिए सबसे आम है। जबकि सेंसर एक असतत गहराई पर केंद्रित हो सकता है, एसडब्ल्यूसी माप टिन (यानी, इलेक्ट्रोड) के चारों ओर एक मात्रा है, जो नमी के स्तर, माप आवृत्ति और स्थापना की ज्यामिति (क्षैतिज, ऊर्ध्वाधर, या कोण) के साथ भिन्न हो सकता है। क्षैतिज स्थापना के लिए, सेंसिंग वॉल्यूम गहराई के ऊपर और नीचे नमी को एकीकृत करता है, और सेंसिंग वॉल्यूम का 95% आमतौर पर टिन¹⁹ के 3 सेमी के भीतर होता है। ऊर्ध्वाधर या कोण वाले प्रतिष्ठान टिन के साथ एसडब्ल्यूसी को एकीकृत करते हैं, इसलिए ऊर्ध्वाधर स्थापना सेंसर गहराई²⁰ की पूरी लंबाई के साथ भंडारण का प्रतिनिधित्व कर सकती है। कुछ सेंसर अपने टिन के साथ समान रूप से माप नहीं करते हैं। उदाहरण के लिए, ट्रांसमिशन लाइन ऑसिलेटर प्रोब हेड के पास नमी के प्रति अधिक संवेदनशील होते हैं जहां विद्युत चुम्बकीय पल्स उत्पन्न^होते हैं। ऊर्ध्वाधर प्रतिष्ठान गहरी जांच के लिए अधिक उपयुक्त हैं जहां तापमान और नमी ग्रेडिएंट कम हो जाते हैं।

चित्रा 2: सीटू एसडब्ल्यूसी सेंसर की स्थापना। (ए, बी) एक शून्य-गहराई संदर्भ जिग और (सी) एक शून्य-गहराई बोर्ड या (डी) संदर्भ के लिए एक शून्य-गहराई फावड़ा हैंडल का उपयोग करके चुनी गई गहराई पर क्षैतिज सेंसर प्लेसमेंट। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र 3: लंबवत, क्षैतिज या झुकाव पर जांच का अभिविन्यास। (A) तिरछा और ऊर्ध्वाधर सम्मिलन और (B) क्षैतिज-ऊर्ध्वाधर सम्मिलन और क्षैतिज-क्षैतिज सम्मिलन केंद्र गहराई तीन-टिन वाले SWC सेंसर की गहराई। संक्षिप्त नाम: एसडब्ल्यूसी = मिट्टी के पानी की मात्रा। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

50 सेमी से कम गहराई तक स्थापना अपेक्षाकृत सहज है, जबकि गहरे सेंसर थोड़ा अधिक प्रयास करते हैं। रूट ज़ोन एसडब्ल्यूसी या प्रोफाइल मिट्टी के पानी के भंडारण को आमतौर पर 1 या 2 मीटर तक माप की आवश्यकता होती है। जैसा कि इस प्रोटोकॉल में दिखाया गया है, 0-50 सेमी की स्थापनाओं को एक खुदाई गड्ढे या ऑगर-होल में पूरा किया जाता है, जिसमें अबाधित मिट्टी में क्षैतिज रूप से स्थापित जांच होती है, जिससे सतह की गड़बड़ी कम हो जाती है। गहरे सेंसर (जैसे, 100 सेमी) के लिए, स्कैन और यूएससीआरएन दोनों एक विस्तार पोल (चित्रा 4) का उपयोग करके अलग-अलग, हाथ से बने छेदों में सेंसर को लंबवत रूप से स्थापित करते हैं।

एसडब्ल्यूसी की विविधता को देखते हुए, विशेष रूप से सतह के पास, और सेंसर की छोटी माप मात्रा, तीन प्रतियों के माप एसडब्ल्यूसी के बेहतर सांख्यिकीय प्रतिनिधित्व की अनुमति देते हैं। हालांकि, अधिकांश नेटवर्क (जैसे, SCAN और SNOTEL) के लिए सीटू सेंसर की एक प्रोफ़ाइल विशिष्ट है। यूएससीआरएन प्रत्येक गहराई¹⁶ पर तीन प्रतियों को मापने के लिए 3-4 मीटर की दूरी पर तीन प्रोफाइल का उपयोग करता है। इसके अलावा, माप में अतिरेक वित्तीय संसाधन उपलब्ध होने पर स्टेशन रिकॉर्ड में लचीलापन और निरंतरता जोड़ता है।

चित्र 4: सेंसर की स्थापना। (A) उथले सेंसर आमतौर पर खुदाई किए गए मिट्टी के गड्ढे की साइड की दीवार में क्षैतिज रूप से स्थापित किए जाते हैं। गहरे सेंसर के लिए, (बी) एक हैंड ऑगर का उपयोग शून्य-गहराई संदर्भ (जैसे, खाई में फैली लकड़ी) का उपयोग करके गहराई तक छेद खोदने के लिए किया जाता है और सेंसर को (सी) स्थापना के दौरान सेंसर और केबल को सुरक्षित करने के लिए संशोधित पीवीसी पाइप के एक खंड का उपयोग करके छेद के तल में लंबवत रूप से धकेल दिया जाता है या (डी) एक इंस्टॉलेशन टूल। मिट्टी की परतों को ऊपरी मिट्टी (ए क्षितिज) और उप-मृदा क्षितिज के रूप में जाना जाता है, जिसमें स्थानांतरित मिट्टी (बीटी) और कार्बोनेट संचय (बीके) होता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

सीटू एसडब्ल्यूसी सेंसर प्रकार में
व्यावसायिक रूप से उपलब्ध^{सेंसर मिट्टी के} साथ सीधे संपर्क में टिन के साथ प्रसारित विद्युत चुम्बकीय संकेत के लिए मापी गई प्रतिक्रिया से एसडब्ल्यूसी का अनुमान लगाते हैं। दफन सेंसर प्रसारित विद्युत चुम्बकीय संकेत के प्रकार और प्रतिक्रिया को मापने की विधि के आधार पर पांच वर्गों में आते हैं: धारिता, प्रतिबाधा, समय-डोमेन रिफ्लेक्टोमेट्री, समय-डोमेन ट्रांसमिसोमेट्री, और ट्रांसमिशन लाइन दोलन (पूरक तालिका एस 1, प्रत्येक निर्माता की जानकारी के लिंक के साथ)। ये प्रौद्योगिकियां ऑपरेटिंग आवृत्ति और निर्माता द्वारा समूहीकृत होती हैं। लंबे टिन मिट्टी की एक बड़ी मात्रा को एकीकृत करते हैं; हालांकि, उन्हें सम्मिलित करना अधिक कठिन हो सकता है और मिट्टी और उच्च थोक विद्युत चालकता (बीईसी) के साथ मिट्टी में सिग्नल हानि के अधीन हैं। निर्माता 0.02-0.03 मीटर 3 एम ^-3की एसडब्ल्यूसी माप त्रुटियों की रिपोर्ट करते हैं, जबकि उपयोगकर्ता आमतौर पर इन्हें काफी बड़ा^{पाते हैं}। विद्युत चुम्बकीय सेंसर के उचित अंशांकन और मानकीकरण प्रदर्शन में सुधार करता है^; हालांकि, ये मिट्टी-विशिष्ट अंशांकन इस प्रोटोकॉल के दायरे से परे हैं, जो स्थापना पर केंद्रित है।

सेंसर चयन को वांछित आउटपुट, माप विधि, ऑपरेटिंग आवृत्ति और अन्य मापों के साथ संगतता पर विचार करना चाहिए। 2010 से पहले, अधिकांश एसडब्ल्यूसी सेंसर एनालॉग थे और डीसीपी को अंतर वोल्टेज, प्रतिरोध या पल्स गिनती के माप करने की आवश्यकता होती थी, जिसके लिए प्रत्येक सेंसर के लिए अधिक महंगे घटकों और व्यक्तिगत चैनलों (या मल्टीप्लेक्सर्स) की आवश्यकता होती थी। अब, 1,200 बॉड (एसडीआई -12) संचार प्रोटोकॉल (http://www.sdi-12.org/) पर सीरियल डेटा इंटरफ़ेस स्मार्ट सेंसर को आंतरिक माप एल्गोरिदम को लागू करने और फिर एकल संचार केबल के साथ डिजिटल डेटा संचारित करने की अनुमति देता है। प्रत्येक सेंसर को लीवर नट या टर्मिनल ब्लॉक कनेक्टर्स (चित्रा 5) से जुड़े एक सामान्य तार का उपयोग करके अनुक्रम (यानी, डेज़ी श्रृंखला) में एक साथ वायर किया जा सकता है, जिसमें प्रत्येक सेंसर में एक अद्वितीय एसडीआई -12 पता (0-9, ए-जेड और ए-जेड) होता है। एसडीआई -12 सेंसर का सामान्य संचार तार एक बिजली और ग्राउंड तार के साथ एक एकल सर्किट बनाता है। मल्टीप्लेक्सर्स या डीसीपी में किसी भी माप की आवश्यकता नहीं है; इसके बजाय, डीसीपी बस डिजिटल कमांड और टेक्स्ट की लाइनें भेजता है और प्राप्त करता है। कई एसडीआई -12 एसडब्ल्यूसी सेंसर में मिट्टी का तापमान, सापेक्ष पारगम्यता (ε), और बीईसी माप भी शामिल हैं। इस तरह के माप सेंसर निदान और मिट्टी-विशिष्ट अंशांकन के लिए उपयोगी हैं। इस बिंदु पर, उपयोगकर्ता ने एक साइट का चयन किया है, सेंसर प्रकार, संख्या और गहराई निर्धारित की है, और सभी आवश्यक हार्डवेयर और फ़ील्ड टूल (सामग्री की तालिका) प्राप्त किए हैं। इस प्रकार, वे स्थापना प्रोटोकॉल पर आगे बढ़ सकते हैं।

चित्रा 5: डेटा संग्रह मंच पर एक इनपुट के लिए सामान्य शक्ति, जमीन और संचार तारों को जोड़ने के लिए उपयोग किए जाने वाले वायर स्प्लिस कनेक्टर और टर्मिनल ब्लॉक। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Protocol

1. सेंसर की पूर्वस्थापना तैयारी

1. एसडीआई -12 पते की जांच करें। सेंसर निर्माता द्वारा एक डिफ़ॉल्ट पते पर सेट किए जाते हैं। प्रत्येक सेंसर को डेटा कंट्रोल प्लेटफॉर्म (डीसीपी) पर अलग से वायर करें ?! सेंसर के पते को क्वेरी करने का आदेश दें।
   नोट: एक सामान्य डेटा लाइन पर प्रत्येक सेंसर में एक अद्वितीय पता होना चाहिए (उदाहरण के लिए, 0-9)। यदि आवश्यक हो, तो एसडीआई -12 को संबोधित करने और सेंसर के मूल्य को बदलने के लिए सेंसर मैनुअल देखें।
2. हवा, सूखी रेत और पानी में डूबे हुए माप (जैसे, "एएम!", जहां पता है) लें।
   नोट: वायु माप को 0.00 मीटर³मीटर ^-3 (सापेक्ष पारगम्यता [ε] ~ 1), रेत < 0.02 मीटर³मीटर³ (ε < 4), और पानी ~ 1.00 मीटर^{3 मीटर -3}(ε ~ 80) पढ़ना चाहिए।
3. लैब बुक में प्रत्येक सेंसर के सीरियल नंबर और एसडीआई -12 पते के साथ इन मूल्यों को रिकॉर्ड करें। मार्कर का उपयोग करके, पता संख्या के साथ सेंसर हेड और केबल एंड को लेबल करें।
4. डीसीपी प्रोग्राम की जांच करें। कुछ डीसीपी प्लग-एंड-प्ले हैं, लेकिन अधिकांश को माप बनाने और डेटा रिकॉर्ड करने के लिए एक प्रोग्राम की आवश्यकता होती है। प्रयोगशाला में एसडब्ल्यूसी सेंसर और किसी भी सहायक सेंसर स्थापित करें, उन सभी को डीसीपी और बैटरी से जोड़ते हैं। एसडब्ल्यूसी सेंसर को हवा में निलंबित छोड़ दें, सूखी खेल रेत में डाला जाए, या पानी में डुबो दिया जाए, यह सुनिश्चित करते हुए कि टिन स्पर्श नहीं कर रहे हैं।
   नोट: वायु माप को 0.00 मीटर³मीटर ^-3 (सापेक्ष पारगम्यता [ε] ~ 1), रेत < 0.02 मीटर³मीटर³ (ε < 4), और पानी ~ 1.00 मीटर³एम ^-3 (ε ~ 80) पढ़ना चाहिए।
5. सिस्टम को रात भर या उससे अधिक समय तक चलने दें। सत्यापित करें कि डेटा उचित दरों पर रिकॉर्ड कर रहे हैं और मान (उदाहरण के लिए, स्तंभों की सही संख्या, महत्वपूर्ण अंक) उपयुक्त हैं।
6. किसी भी सहायक एसडब्ल्यूसी सेंसर आउटपुट (जैसे, तापमान और बीईसी) की भी जांच करें। सिस्टम को कम से कम 1 दिन तक चलने दें। सत्यापित करें कि डेटा तालिकाएँ सही हैं।
   नोट: कुछ डीसीपी प्लग-एंड-प्ले हैं लेकिन अधिकांश को माप बनाने और डेटा रिकॉर्ड करने के लिए एक प्रोग्राम की आवश्यकता होती है।

2. फ़ील्ड लेआउट निर्धारित करें

1. किसी भी खुदाई को शुरू करने से पहले, किसी भी भूमिगत बुनियादी ढांचे (जैसे, बिजली के तार, पानी की आपूर्ति, गैस पाइप) की उपस्थिति को सत्यापित करने के लिए खुदाई से कम से कम 2 दिन पहले 811 (यूएस और कनाडा) पर कॉल करें। इस तरह की मंजूरी का आश्वासन देने में विफलता पर्याप्त दंड और देयता का कारण बन सकती है।
2. गड्ढे के स्थान पर मिट्टी मानचित्र इकाई की जाँच करें। स्थान को क्वेरी करने के लिए आईओएस और एंड्रॉइड स्मार्टफोन के लिए उपलब्ध यूएसडीए सॉइलवेब ऐप का उपयोग करें। यह जांचने के लिए कि क्षेत्र बनावट मानचित्र इकाई विवरण के अनुरूप है, 5-10 सेमी व्यास हैंड ऑगर का उपयोग करके एक परीक्षण छेद खोदें। कठोर परतों (जैसे, हल पैन, कैलिच, या आर्गिलिक क्षितिज) या उच्च चट्टान के टुकड़ों वाली परतों जैसे किसी भी मुद्दे की जांच करें; या तो मामला जांच सम्मिलन को मुश्किल बना सकता है, या यहां तक कि असंभव भी।
3. सेंसर के लिए सबसे अच्छा स्थान निर्धारित करें। प्रत्येक सेंसर को एक अबाधित मिट्टी के ऊर्ध्वाधर चेहरे में स्थापित किया जाएगा।
   नोट: यदि कोई ढलान मौजूद है, तो अशांत मिट्टी के माध्यम से और केबल खाइयों के साथ होने वाले अधिमान्य प्रवाह को कम करने के लिए चेहरे को ऊपर की ओर झुकना चाहिए।
4. मिट्टी की सतह की रक्षा के लिए प्लाईवुड या टारप की एक छोटी (1 मीटर²) शीट का उपयोग करें और खेत के श्रमिकों को अबाधित मिट्टी पर चारों ओर मिलिंग करने से रोकें।
5. यंत्र मास्ट का स्थान ज्ञात कीजिए। सुनिश्चित करें कि सेंसर पैर के यातायात और टॉवर से किसी भी प्रभाव को कम करने के लिए मस्तूल से उपयुक्त रूप से दूर हैं।
   नोट: स्टॉक 5 मीटर केबल आमतौर पर अधिकांश स्थापनाओं के लिए पर्याप्त हैं।
   1. सतह की गड़बड़ी और टूटने की क्षमता को कम करने के लिए सबसे कम संभव केबल लंबाई का उपयोग करें।
      नोट: यदि उपकरण मास्ट पहले से ही किसी मौजूदा साइट पर है, तो प्रतिनिधि मिट्टी तक पहुंचने के लिए एक लंबे लीड की आवश्यकता हो सकती है; वैकल्पिक रूप से, वायरलेस प्रौद्योगिकियों पर विचार किया जा सकता है (देखें "साइट चयन पर अतिरिक्त विचार")।
   2. सुनिश्चित करें कि उपकरण स्टैंड की कुल दूरी केबल की लंबाई का 80% -90% है ताकि स्थापना की गहराई से, नाली के माध्यम से और बाड़े में जाने के लिए आवश्यक अतिरिक्त केबल हो।
      नोट: तार प्रबंधन अजीब हो सकता है जब कई एसडब्ल्यूसी सेंसर एक केंद्रीय बिंदु पर आते हैं।
   3. पतले केबलों को पीवीसी नाली में दफन करने की आवश्यकता होती है, जबकि अधिक कठोर, मोटी केबलों को सीधे दफनाया जा सकता है। दोनों के लिए, एक खाई खोदें जो >10 सेमी गहरी और 10-15 सेमी चौड़ी हो।
   4. सुनिश्चित करें कि बाड़े में किसी भी ऊपर के सेंसर के लिए एक प्रवेश बिंदु और जमीन के नीचे सेंसर के लिए एक नाली बंदरगाह है (चित्रा 5)। तारों के लिए एक आरामदायक ऊंचाई (1 मीटर) पर बाड़े को माउंट करें।
   5. सिफारिश: एक सेंसर को अनकोइल करें। सेंसर सिर को गड्ढे के चेहरे पर रखें और इंस्ट्रूमेंट स्टैंड पर केबल छोर पर स्थिति रखें। सत्यापित करें कि केबल की लंबाई सही है और आवश्यकतानुसार समायोजित करें।

3. मिट्टी के गड्ढे की खुदाई

नोट: मिट्टी के गड्ढे को मैन्युअल रूप से या यांत्रिक रूप से खुदाई की जा सकती है। लक्ष्य समग्र साइट गड़बड़ी को कम करना है।

1. हाथ से खोदे गए गड्ढे के लिए, खुदाई क्षेत्र से सटे एक और बड़ा टारप (^{2 मीटर 2}) बिछाएं। ~ 55 सेमी की गहराई तक एक आयताकार छेद की खुदाई करने के लिए एक संकीर्ण कुदाल (जैसे, शार्पशूटर) का उपयोग करें। सुनिश्चित करें कि गड्ढे का चेहरा, वर्तमान में प्लाईवुड या टार्प (चरण 2.4) द्वारा संरक्षित है, ऊर्ध्वाधर (या थोड़ा कटा हुआ वापस) है ताकि प्रत्येक सेंसर के ऊपर अबाधित मिट्टी हो। यह भी सुनिश्चित करें कि गड्ढा कुल सेंसर लंबाई से 20-40 सेमी चौड़ा और ~ 25% लंबा है। 10 सेमी वेतन वृद्धि में मिट्टी निकालना शुरू करें और प्रत्येक लिफ्ट को टारप के दूर के छोर पर रखें, प्रत्येक वृद्धि के साथ करीब जाएं; किसी भी क्लोड को तोड़ें और बड़ी चट्टानों को हटा दें।
   नोट: सुनिश्चित करें कि खुदाई क्षेत्र जितना संभव हो उतना छोटा है और सबसे गहरी क्षैतिज जांच डालने के लिए पर्याप्त जगह देता है।
2. हाइड्रोलिक पोस्ट होल ऑगर के लिए, एक विस्तृत व्यास (>30 सेमी) और 1 मीटर लंबा, ट्रेलर-माउंटेड ऑगर का उपयोग करें।
   नोट: दो या एक-व्यक्ति बाड़-पोस्ट ऑगर खतरनाक हो सकते हैं।
   1. इच्छित गड्ढे के चेहरे से 5 सेमी पीछे ऑगर सेट करें।
   2. >50 सेमी तक ड्रिल करें, मिट्टी को बाहर निकालने के लिए कभी-कभी ऑगर को ऊपर उठाएं।
   3. एक सपाट और ऊर्ध्वाधर गड्ढे का चेहरा बनाने के लिए एक संकीर्ण कुदाल का उपयोग करें।
   4. गड्ढे से तार तक मिट्टी ले जाने के लिए एक कुदाल या हाथ ट्रॉवेल का उपयोग करें।
      नोट: खुदाई की गई मिट्टी अच्छी तरह से मिश्रित होगी; इससे बचने का कोई तरीका नहीं है।
3. भारी उपकरणों का उपयोग करके यांत्रिक रूप से खोदी गई खाई बनाएं।
   नोट: जब तक 100 सेमी से नीचे क्षैतिज स्थापना आवश्यक नहीं है, तब तक बड़े खुदाई उपकरण को प्रोत्साहित नहीं किया जाता है। खराब ढेर (यानी, खुदाई की गई मिट्टी) से निपटना चुनौतीपूर्ण हो सकता है, और बैकहो के ट्रैक और स्टेबलाइजर्स महत्वपूर्ण गड़बड़ी का कारण बनते हैं।
   1. 100 या 200 सेमी गहराई तक एक समान संकीर्ण खाई खोदने के लिए, आदर्श रूप से 50 सेमी से कम, एक संकीर्ण बाल्टी के साथ एक हल्के बैकहो का उपयोग करें।
      नोट: सतह के प्रभाव को कम करने के लिए बैकहो को स्थानांतरित करने से बचें।
   2. 10 सेमी वेतन वृद्धि में मिट्टी को हटाना शुरू करें और प्रत्येक लिफ्ट को टारप के दूर के छोर पर रखें, प्रत्येक वृद्धि के साथ करीब जाएं। सुनिश्चित करें कि खुदाई क्षेत्र जितना संभव हो उतना छोटा है और ~ 55 सेमी की गहराई पर है, जिससे सबसे गहरी क्षैतिज जांच डालने के लिए पर्याप्त जगह मिल सके।
4. सेंसर केबल ट्रेंच के लिए, मिट्टी के गड्ढे के पीछे से इंस्ट्रूमेंट टॉवर तक एक खाई खोदें। कठोर खंडों में पिक मटॉक या पुलस्की द्वारा सहायता प्राप्त ट्रेंचिंग फावड़े का उपयोग करें। खाई के एक तरफ मिट्टी बिछाते हुए, एक सीधी, संकीर्ण (~ 10 सेमी), >10 सेमी गहरी खाई की खुदाई करें।

4. इंस्ट्रूमेंट स्टैंड और एनक्लोजर को इकट्ठा करना/ खड़ा करना

नोट: इंस्ट्रूमेंट स्टैंड में तीन विकल्प हैं: एक साधारण पोल, एक तिपाई, या एक टॉवर। पीपीटी गेज के साथ एक बुनियादी मिट्टी की नमी स्टेशन के लिए, पैरों के साथ एक गैल्वेनाइज्ड स्टील पोल या स्टेनलेस-स्टील इंस्ट्रूमेंट स्टैंड (120 सेमी लंबा) पर्याप्त है। बुनियादी मौसम संबंधी माप के लिए, 2 मीटर पर सेंसर स्थापित करने के लिए एक लंबा मस्तूल आवश्यक है। अधिकांश मेसोनेट 10 मीटर ऊंचे टावर पसंद करते हैं; हालांकि, ऐसे टावर इस प्रोटोकॉल के दायरे से परे हैं।

1. जस्ती स्टील पोल का उपयोग करें।
   नोट: एक 4 सेमी व्यास, जस्ती स्टील पानी पाइप, ~ 3 मीटर लंबा सबसे किफायती तरीका है।
   1. हाथ कम से कम 60 सेमी गहराई तक एक छोटा छेद है। छेद में पोल रखें। सुनिश्चित करें कि बाड़े, सौर पैनल और किसी भी एंटेना को पकड़ने के लिए ध्रुव की ऊंचाई पर्याप्त रूप से जमीन से ऊपर है।
      नोट: <2 मीटर की ऊंचाई की सिफारिश की जाती है।
   2. निर्देशों के अनुसार, त्वरित-सेट कंक्रीट या बाड़-पोस्ट फोम मिलाएं।
      नोट: कुछ संघीय भूमि पर कंक्रीट की अनुमति नहीं है, और कुछ निजी भूस्वामी आपत्ति कर सकते हैं। बाड़-पोस्ट प्रतिष्ठानों के लिए फोम विकल्प एक अच्छा विकल्प है और पानी की आवश्यकता नहीं है।
   3. पोल के चारों ओर सामग्री डालें और सुनिश्चित करें कि यह टारपीडो स्तर का उपयोग करके स्तर है। कंक्रीट को कई घंटों (आदर्श रूप से रात भर) तक ठीक होने दें और यह सुनिश्चित करने के लिए ब्रेसिज़ के साथ पोल को सुरक्षित करें कि यह स्तर बना रहे। हालांकि फोम 30 मिनट में ठीक हो जाता है, पाइप को कम से कम 2 मिनट तक पकड़ना सुनिश्चित करें, यह सुनिश्चित करते हुए कि यह ऊर्ध्वाधर बना रहे।
2. इंस्ट्रूमेंट स्टैंड या ट्राइपॉड (निर्माता के निर्देश देखें)
   1. तीन स्टैंड पैरों में से प्रत्येक को ढीला या उतारें।
   2. खुदाई की गई खाई के अंत में प्रत्येक पैर और स्थिति को घुमाएं या विस्तारित करें।
   3. उपकरण मस्तूल को पैरों में डालें और कस लें।
   4. मस्तूल ऊर्ध्वाधर है यह सुनिश्चित करने के लिए प्रत्येक पैर की लंबाई समायोजित करें।
   5. प्रत्येक पैर को मिट्टी में डालें और टारपीडो स्तर के साथ फिर से मस्तूल की जांच करें।
3. यू-बोल्ट का उपयोग करके, उपकरण स्टैंड पर बाड़े को 1-1.5 मीटर पर माउंट करें। इसे सुरक्षित करने के लिए बोल्ट को हाथ से कस लें; इसकी अंतिम ऊंचाई और कसाव बाद में होगा।
   नोट: बाद में सौर पैनल पर किसी के सिर से टकराने से बचने के लिए ध्रुव के उत्तरी किनारे पर माउंट करने की सिफारिश की जाती है।

5. मृदा लक्षण वर्णन और नमूना संग्रह

नोट: स्थापना के बाद मिट्टी की नमी की गतिशीलता की व्याख्या के लिए मिट्टी को नेत्रहीन रूप से चिह्नित करना महत्वपूर्ण है। नमूना संग्रह मात्रात्मक डेटा के साथ व्याख्या में सहायता कर सकता है। नमूने एकत्र करें, भले ही धन उपलब्ध न हो या इन-हाउस सुविधाएं उन्हें संसाधित करने में असमर्थ हों। यदि भविष्य में मिट्टी के लक्षण वर्णन की आवश्यकता होती है, तो हवा को सूखा और संग्रहीत करें।

1. बुनियादी मिट्टी के विवरण के लिए, मिट्टी के रंग या बनावट (क्षितिज) में किसी भी स्पष्ट परिवर्तन की गहराई पर ध्यान दें।
   नोट: राष्ट्रीय मृदा सर्वेक्षण केंद्र मिट्टी प्रोफ़ाइल विवरण और^{व्याख्याओं का} एक उत्कृष्ट अवलोकन प्रदान करता है। यदि स्थान आदर्श नहीं है, तो अब स्थानांतरित करने का समय है।
2. बुनियादी मिट्टी के लक्षण वर्णन के लिए, लॉरेंस एट ^अल.25 की प्रक्रिया का पालन करते हुए, प्रत्येक सेंसर गहराई पर 1 क्वार्ट (1 एल) फ्रीजर बैग में प्रतिनिधि मिट्टी के नमूने एकत्र करें।
   1. कार्यालय या प्रयोगशाला में लौटने पर, काउंटर पर सभी 1 क्वार्ट बैग रखें, खोलें, और उन्हें कम से कम 48 घंटों के लिए हवा में सूखने दें।
      नोट: भविष्य के विश्लेषण के लिए कार्बनिक और रासायनिक गुणों को संरक्षित करते हुए हवा से सुखाने से मिट्टी की अधिकांश नमी दूर हो जाती है।
   2. आगे के विश्लेषण के लिए नमूने या तो विश्वविद्यालय विस्तार प्रयोगशाला (जैसे, https://agsci.colostate.edu/soiltestinglab/) या एक वाणिज्यिक प्रयोगशाला (जैसे, http://www.al-labs-west.com/) में जमा करें। वैकल्पिक रूप से, नीचे उल्लिखित स्वीकृत तरीकों का उपयोग करके प्रशिक्षित तकनीशियनों द्वारा नमूना इन-हाउस चलाएं।
   3. बुनियादी प्रयोगशाला विश्लेषण करें, जिसमें भौतिक मिट्टी के मापदंडों जैसे कण आकार वितरण²⁶, चट्टान अंश (आरएफ; वजन प्रतिशत 2 मिमी से अधिक), मिट्टी अंश (एसएफ; प्रतिशत 2 मिमी से कम), और बनावट (रेत, गाद और मिट्टी प्रतिशत) शामिल हैं। संतृप्त पेस्ट विद्युत चालकता (डीएस एम ^-1) ²⁷ और कार्बनिक पदार्थ²⁸ सहित बुनियादी रासायनिक मापदंडों की जांच करें।
   4. अनुशंसित: एक अबाधित, वॉल्यूमेट्रिक नमूना एकत्र करने के लिए कोरिंग डिवाइस का उपयोग करके 5, 10, 20 और 50 सेमी गहराई पर वॉल्यूमेट्रिक मिट्टी कोर नमूनाकरण करें। कुल शुष्क मृदा भार और कोर आयतन²⁹ से मृदा बल्क घनत्व (BD; g ^cm-3) ज्ञात कीजिए। मिट्टी की सरंध्रता (φ; [-]) यह एसडब्ल्यूसी की भौतिक ऊपरी सीमा है। खनिज मिट्टी के लिए, अनुमान 1 - BD / PD के रूप में φ है, जहां मुख्य रूप से क्वार्ट्ज खनिज मिट्टी के लिए कण घनत्व (पीडी) 2.65 ग्राम सेमी ^-3 है।
      नोट: बीडी के लिए नमूने या तो ज्ञात मात्रा के कोर में एकत्र किए जाते हैं या मिट्टी के पेड़²⁹ का उपयोग करके एकत्र किए जाते हैं।

6. 5, 10, 20 और 50 सेमी जांच का क्षैतिज सम्मिलन

नोट: लक्ष्य किसी भी वायु अंतराल से बचने के लिए सेंसर टिन के आसपास पूर्ण मिट्टी संपर्क सुनिश्चित करना है।

1. किसी भी ज़िप टाई को ध्यान से स्निप करें और केबलों में किसी भी कॉइल को हटाते हुए प्रत्येक सेंसर को अनरोल करें। मिट्टी के गड्ढे और ट्रेंच में केबल के पास सेंसर हेड रखें।
2. क्षैतिज रूप से स्थापित होने पर स्थापना गहराई को सेंसर के केंद्र के रूप में परिभाषित किया जाता है, भले ही सेंसर का चेहरा गोल या आयताकार हो। सेंसर को भूमि की सतह के नीचे सटीक गहराई पर और जितना संभव हो उतना क्षैतिज रूप से मिट्टी में स्थापित करें। सटीक सेंसर गहराई (चित्रा 2) के लिए एक शून्य-गहराई संदर्भ और एक मापने वाले उपकरण (टेप माप या शासक) का उपयोग करें और सम्मिलन (चित्रा 2 सी) के दौरान टाइन स्पेसिंग बनाए रखने के लिए एक स्पेसर का उपयोग करें।
3. सबसे पहले, 50 सेमी सेंसर डालें। सेंसर को क्षैतिज रूप से मिट्टी में धकेलें, सेंसर को घुमाने की कोशिश न करें क्योंकि इससे अंतराल पैदा हो सकता है। चूंकि 50 सेमी जांच अक्सर सबसे कठिन होती है, इसलिए उस सेंसर को धक्का देने के लिए अधिक लाभ प्रदान करने के लिए ग्राउंडिंग रॉड का उपयोग करें, सावधान रहें कि एपॉक्सी सिर को तोड़ न दें या टिन को अलग न करें। सम्मिलन प्रक्रिया को दोहराएं, 20, 10 और 5 सेमी सेंसर गहराई तक ऊपर की ओर काम करें। स्टैगर (चित्रा 2 डी) या स्टैक (चित्रा 2 बी) सेंसर।
   नोट: एसडीआई -12 प्रोटोकॉल में माप का समय आम तौर पर सेंसर को एक साथ पढ़ने और आसन्न सेंसर (जैसे, 5 और 10 सेमी गहराई) के बीच हस्तक्षेप पैदा करने से रोकता है।
4. प्रत्येक सेंसर केबल को गड्ढे के चेहरे के एक ही तरफ उन्मुख करें, जिससे उन्हें खुदाई के गड्ढे के तल पर लटका दिया जा सके। स्केल के लिए टेप माप के साथ खुदाई किए गए छेद और सेंसर की एक तस्वीर लें (चित्रा 6 ए)। गड्ढे के कुछ मीटर के भीतर अक्षांश और देशांतर निर्धारित करने के लिए जीपीएस का उपयोग करें। यदि एक दिन में कई साइटों की खुदाई की जाती है, तो गड्ढों के बीच अंतर करने के लिए एक अद्वितीय पहचानकर्ता के साथ एक प्लेकार्ड का उपयोग करें।

चित्र 6: मेटाडेटा के लिए उदाहरण तस्वीरें। (A) पैमाने के लिए टेप माप के साथ यंत्रीकृत मिट्टी का गड्ढा, (B) केबल खाई को उपकरण मास्ट में वापस खुदाई की गई, और अंतिम साइट फोटो (C) उत्तर और (D) दक्षिण की ओर। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

7. 100 सेमी जांच के लिए ऊर्ध्वाधर सम्मिलन

1. 50 सेमी से अधिक गहराई पर सेंसर स्थापनाओं के लिए, केबल ट्रेंच में या उसके पास प्रत्येक सेंसर के लिए एक अलग छेद है (चित्रा 4 ए)।
2. हैंड ऑगर (5-10 सेमी व्यास) का उपयोग करके, उपयुक्त स्थापना गहराई (ओं) तक खुदाई करें। गहराई को शून्य-गहराई संदर्भ (चित्रा 4 बी) के सापेक्ष टाइन लंबाई के माप के केंद्र (जैसे, 50 सेमी) माइनस आधे के रूप में परिभाषित किया गया है।
3. खुदाई की गई मिट्टी को उस क्रम में टारप पर व्यवस्थित करें जिसमें इसे हटा दिया गया था।
4. सेंसर को एक इंस्टॉलेशन टूल (चित्रा 4 सी, 4 डी) का उपयोग करके छेद के निचले हिस्से में धकेलकर लंबवत रूप से स्थापित करें। खुदाई की गई मिट्टी के साथ ऑगर छेद को सबसे गहरे से उथले तक पुन: पैक करें। मिट्टी को छोटी लिफ्टों में बदलें, छेद में मिट्टी को पाटने और रिक्तियों के निर्माण को रोकने के लिए इसे पर्याप्त रूप से पैक करें।
   नोट: पैकिंग उपकरण पीवीसी या लकड़ी के डोवेल का एक कैप्ड टुकड़ा हो सकता है। सेंसर हेड या केबल को नुकसान से बचें।

8. डीसीपी को सेंसर इंस्टॉलेशन और वायरिंग को पूरा करना

1. यदि सेंसर केबलों को सीधे दफन किया जाता है, तो सुनिश्चित करें कि बाड़े में चलने वाले ऊपर के छोर पीवीसी नाली में हैं, जो बाड़े में प्रवेश करने के लिए बल्कहेड कनेक्टर का उपयोग करते हैं (चित्रा 5)।
   नोट: यदि एक अलग वर्षा गेज (चरण 9.1) का उपयोग कर रहे हैं, तो बाड़े में रूट करते समय इस केबल को शामिल करना सुनिश्चित करें।
2. यदि नाली का उपयोग कर रहे हैं, तो इसे केबल खाई में रखें और वांछित लंबाई तक काट लें। नाली के माध्यम से केबल को खिलाएं-इसके माध्यम से केबलों को खींचने के लिए एक खींच स्ट्रिंग या मछली टेप की आवश्यकता हो सकती है। लचीली नाली या 90 डिग्री स्वीप कोहनी और ऊर्ध्वाधर नाली की लंबाई का उपयोग करें ताकि केबलों को बाड़े के तल पर एक नाली बंदरगाह में रूट किया जा सके।
3. केबल खाई के तल में केबल या केबल / नाली बिछाएं। केबल को नीचे के बाड़े के बंदरगाह के माध्यम से खींचें और ज़िप टाई के साथ सुरक्षित करें। यदि बाड़े में अतिरिक्त केबल है, तो इसे खुदाई खाई के तल में नाली और कुंडल के माध्यम से वापस खींचें।
4. बाड़े की ओर जाने वाले केबलों के साथ स्थापना गड्ढे और खाई की एक तस्वीर लें (चित्रा 6 बी)।
5. मिट्टी नमी सेंसर वायरिंग के लिए, प्रत्येक एसडीआई -12 सेंसर के लिए एक सामान्य शक्ति (5-12 वोल्ट) और ग्राउंड वायर का उपयोग करें। इन कनेक्शनों को आसान और अधिक सुरक्षित बनाने के लिए लीवर कनेक्टर, स्प्लिस कनेक्टर, या टर्मिनल ब्लॉक (चित्रा 5) का उपयोग करें। यदि एक से अधिक प्रकार के सेंसर का उपयोग कर रहे हैं, तो यदि उपलब्ध हो, तो डीसीपी पर एक अलग संचार पोर्ट का उपयोग करें।
   नोट: एक दोषपूर्ण एसडीआई -12 सेंसर एक श्रृंखला में अन्य सेंसर को बाधित कर सकता है।

9. सहायक सेंसर और हार्डवेयर सेटअप

1. वर्षा (पीपीटी) गेज
   नोट: कैच को बेहतर बनाने के लिए, वर्षा गेज को एक अलग ऊर्ध्वाधर मस्तूल पर यथासंभव जमीन के स्तर के करीब स्थापित किया जाना चाहिए। क्रॉस-आर्म माउंट पर गेज को ऊंचा स्थापित करने से अधिक हवा की गति के कारण पकड़ कम हो सकती है।
   1. स्थान निर्धारित करें. ग्राउंडकवर (~ 1 मीटर) के ऊपर जितना संभव हो उतना कम और पास के किसी भी अवरोध³⁰ की ऊंचाई से दोगुनी दूरी पर वर्षा गेज स्थापित करें। आदर्श स्थान केबल खाई के करीब है।
      नोट: बाड़े के तल में प्रवेश करने से पहले रेन गेज केबल को सेंसर केबल के साथ दफनाया जाएगा।
   2. एक ऊर्ध्वाधर मस्तूल स्थापित करें। एक हैंड ऑगर का उपयोग करके, ~ 50 सेमी गहराई तक एक छेद की खुदाई करें। सीमेंट या फोम में पर्याप्त लंबाई के गैल्वेनाइज्ड स्टील पाइप का एक खंड सेट करें (चरण 4.1 देखें)।
   3. इलाज के बाद, सेंसर निर्देशों के अनुसार, नली क्लैंप या फ्लैट माउंट बेस का उपयोग करके गेज स्थापित करें। सुनिश्चित करें कि गेज पूरी तरह से स्तर पर है।
      नोट: अधिकांश गेज में एक अंतर्निहित बुलबुला स्तर होता है।
   4. मिट्टी की नमी के केबलों के साथ भूमिगत नाली में वर्षा गेज और बाड़े के बीच केबल चलाएं।
   5. एक टिपिंग गेज के लिए, दोनों को डीसीपी पर एक पल्स काउंट चैनल में ले जाया जाता है।
      नोट: तार दोनों तरफ जा सकते हैं।
   6. शीर्ष को हटाना सुनिश्चित करें और जांचें कि टिपिंग तंत्र स्वतंत्र रूप से चल रहा है। बाल्टी अक्सर रबर बैंड के साथ शिपमेंट के दौरान सुरक्षित होती है।
      नोट: बारिश के गेज को नियमित सफाई और अंशांकन की आवश्यकता होती है। यदि बारिश की गाड़ी सीधे इंस्ट्रूमेंट स्टैंड या क्रॉस-आर्म पर चढ़ती है, तो चरण 9.2 का पालन करें।
2. अन्य सेंसर
   1. जमीन^10,30 से ऊपर उचित ऊंचाई पर ऊर्ध्वाधर मस्तूल या क्रॉस-आर्म माउंट पर सहायक माप और किसी भी एंटीना स्थापित करें।
   2. मार्ग ऊपर के बाड़े के प्रवेश की ओर जाता है, और जहां आवश्यक हो वहां केबल टाई के साथ सुरक्षित होता है। डीसीपी पर उपयुक्त माप चैनलों में वायर।
3. ग्राउंडिंग रॉड
   1. उपकरण मास्ट से 0.5 मीटर लंबी >1 मीटर लंबी तांबे की ग्राउंडिंग रॉड स्थापित करें। रॉड को जमीन में डालने के लिए बाड़-पोस्ट ड्राइवर का उपयोग करें, जिससे ~ 20 सेमी उजागर हो जाए।
   2. ग्राउंड क्लैंप का उपयोग करके रॉड को भारी (8-10) गेज तांबे के तार को सुरक्षित करें। बाड़े या तिपाई के दूसरे छोर को सुरक्षित करें।
      नोट: ग्राउंडिंग सभी स्थितियों में उचित नहीं हो सकती है।
4. बैटरी कनेक्ट करें।
   नोट: अधिकांश डीसीपी को 5-24 वोल्ट (वी) की आवश्यकता होती है, हालांकि 12 वी सबसे आम है और 7 या 12 एम्पीयर घंटे (एएच) अधिकांश मिट्टी की नमी स्टेशनों को बिजली देने के लिए पर्याप्त है। यहां 12 वी 12 एएच बैटरी पैक और वोल्टेज नियामक का उपयोग किया जाता है।
   1. सुनिश्चित करें कि प्रभार नियामक बंद स्थिति में है। प्रत्यक्ष वर्तमान वोल्टेज के लिए डीसी में एक बहु-मीटर सेट का उपयोग करके, बैटरी पर वोल्टेज को सत्यापित करें (>12 वी बैटरी के लिए 10 वी) और यदि चिह्नित नहीं किया जाता है तो + और - टर्मिनलों की पहचान करें।
   2. काले (-) तार के टर्मिनल कनेक्टर को बैटरी के जमीन (-) पोस्ट पर कुदाल टर्मिनल पर स्लाइड करें, और + बैटरी पोस्ट पर लाल तार। लाल / काले तारों के दूसरे छोर को वोल्टेज नियामक पर बीएटी पोर्ट में प्लग करें।
5. सौर पैनल
   नोट: एक 10 या 20 वाट पैनल आमतौर पर पर्याप्त है। उच्च अक्षांशों, अधिक छायांकित क्षेत्रों, या उच्च शक्ति ड्रॉ (जैसे, सेलुलर मॉडेम, कैमरे) वाले सिस्टम पर बढ़ी हुई वाट क्षमता की आवश्यकता होती है। पैनल को 1 वर्ष के दौरान अधिकतम घटना सौर विकिरण प्राप्त करने के लिए उन्मुख होना चाहिए।
   1. सौर पैनल पर प्रत्येक लीड के चारों ओर अलग से विद्युत टेप लपेटें।
      नोट: यदि पैनल सूरज की रोशनी के संपर्क में है तो ये तार करंट ले जाएंगे।
   2. यू-बोल्ट का उपयोग करके, बाड़े के ऊपर और उपकरण के किनारे पर भूमध्य रेखा (जैसे, संयुक्त राज्य अमेरिका में दक्षिण) के सामने सौर पैनल माउंट करें। साइट अक्षांश के लिए उपयुक्त कोण का उपयोग करें, आमतौर पर संयुक्त राज्य अमेरिका में 25 ° से 35 ° तक।
   3. केबल को ऊपर के बाड़े के प्रवेश बिंदु में रूट करें। पैनल लीड से टेप निकालें। एम्परेज के लिए ए पर एक बहु-मीटर सेट का उपयोग करके, सत्यापित करें कि सौर पैनल का आउटपुट >0.1 ए है।
   4. प्रत्यक्ष वर्तमान वोल्टेज के लिए डीसी में एक बहु-मीटर सेट का उपयोग करके, सौर पैनल के आउटपुट को सत्यापित करें >10 वी है और यदि चिह्नित नहीं किया जाता है तो + (आमतौर पर लाल) और - (आमतौर पर काले) लीड की पहचान करें। - लीड को सौर पैनल से जी (ग्राउंड) पोर्ट से कनेक्ट करें, फिर चार्ज रेगुलेटर पर सौर पोर्ट से + लीड।
      नोट: स्पार्किंग को कम करने के लिए सौर पैनल को टार्प या कुछ अपारदर्शी के साथ कवर करें।
   5. जांचें कि सीएचजी या चार्जिंग लाइट अब रोशन है।
6. दूरस्थ डेटा संचार
   नोट: सेलुलर डेटा टेलीमेट्री डीसीपी से डेटा संचारित करने और भेजने की क्षमता प्रदान करता है। ओपनसिग्नल जैसे स्मार्टफोन ऐप सिग्नल की ताकत और निकटतम सेल टॉवर की ओर जाने को माप सकते हैं। ओमनी-दिशात्मक, मल्टी-बैंड एंटेना पसंद किए जाते हैं; हालांकि, एक दिशात्मक (यागी) प्रकार एंटीना अधिक दूरस्थ क्षेत्रों में सिग्नल में सुधार कर सकता है।
   1. आपूर्ति किए गए यू-बोल्ट का उपयोग करके एंटीना को उपकरण मास्ट के शीर्ष पर संलग्न करें।
   2. समाक्षीय केबल को एंटीना से कनेक्ट करें और ऊपर के सेंसर नाली के माध्यम से बाड़े में दूसरे छोर को रूट करें। ज़िप टाई के साथ केबल को सुरक्षित करें।
   3. दूसरे छोर को बाड़े में सेलुलर मॉडेम से कनेक्ट करें।
7. सिस्टम को मजबूत करना
   नोट: इस बिंदु पर, धारणा यह है कि डीसीपी प्रोग्राम लिखा गया है, और सभी सेंसर उचित तरीके से वायर्ड हैं। सौर पैनल और रिचार्जेबल बैटरी को डीसीपी पावर पोर्ट से जुड़े लाल / काले बिजली तार के साथ वोल्टेज नियामक से जोड़ा जाता है।
   1. टॉगल को वोल्टेज नियामक पर चालू करें। डीसीपी सॉफ्टवेयर लॉन्च करें और डीसीपी को एक लैपटॉप कनेक्ट करें। पुष्टि करें कि सभी सेंसर मानों की रिपोर्टिंग कर रहे हैं न कि गैर-संख्या (NaN) या त्रुटि मान.
   2. एसडब्ल्यूसी, बीईसी और टी मानों के लिए प्रत्येक मिट्टी सेंसर की जांच करें। सुनिश्चित करें कि SWC मान >0.05 m³/m³ और <0.60 m³/m³ हैं। किसी भी आउट-ऑफ-रेंज सेंसर की जांच करें; संदिग्ध किसी भी सेंसर को फिर से डालें या बदलें। बारिश के पानी के माध्यम से थोड़ा पानी डालें और सत्यापित करें कि डीसीपी गिनती रिकॉर्ड कर रहे हैं।
      नोट: कम बीईसी मान (<0.001) खराब सेंसर संपर्क (या बहुत शुष्क मिट्टी) का संकेत दे सकता है। गर्म मौसम में स्थापित करते समय, टी आमतौर पर शीर्ष पर सबसे गर्म होता है और नीचे सबसे ठंडा होता है।
   3. सेलुलर संचार शक्ति की जांच करें। सिग्नल की ताकत निर्धारित करने के लिए निर्माता के प्रलेखन का पालन करें।
      नोट: सभ्य सिग्नल गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए सिग्नल की ताकत > -100 डीबीएम होनी चाहिए। संभवतः सिग्नल में सुधार करने के लिए दिशा एंटेना को घुमाया जा सकता है। कई अन्य संचार विकल्प सेलुलर (जैसे, उपग्रह) से परे मौजूद हैं।

10.Site पूरा

1. एक बार जब जमीन के नीचे सब कुछ काम कर रहा होता है, और नाली में केबल या केबल सभी खाई में होते हैं और बाड़े में रूट होते हैं, तो नमी से बचाने और कीड़ों को बाड़े से बाहर रखने के लिए विद्युत पुट्टी के साथ ऊपर और नीचे के बाड़े की प्रविष्टियों के उद्घाटन को भरें और सील करें।
2. सतह पर सेंसर स्थानों की बाहरी परिधि को उज्ज्वल ध्वजांक के साथ स्थायी दांव के साथ चित्रित करें।
3. तार पर मिट्टी का उपयोग करके खुदाई किए गए क्षेत्र को बैकफिल करें और हटाने के विपरीत क्रम में (चरण 3.1) (सबसे गहरा से उथला)। ट्रेंच फेस के खिलाफ और सेंसर हेड के चारों ओर 50 सेमी पर मिट्टी को हाथ से पैक करके शुरू करें, सेंसर को परेशान करने से बचने के लिए ध्यान रखें। सेंसर हेड को इसके चारों ओर मिट्टी पैक करते समय सहारा दें ताकि सेंसर टिन हिल न जाए।
4. सुनिश्चित करें कि शेष सभी सेंसर केबल अभी भी खाई के तल के पास स्थित हैं; फिर, सावधानीपूर्वक उन्हें टारप से गहरी मिट्टी के साथ कवर करें। केबलों को सुरक्षित करने के लिए मिट्टी को गड्ढे के तल में कॉम्पैक्ट करें, सावधान रहें कि उन्हें किसी भी बल के साथ नीचे की ओर न खींचा जाए। हटाए गए सामग्री के समान थोक घनत्व को सुनिश्चित करने के लिए संघनन के दौरान पर्याप्त बल का उपयोग करें।
   नोट: स्थापना के दौरान गीली मिट्टी को आसानी से अधिक कॉम्पैक्ट किया जा सकता है, जबकि सूखी मिट्टी बल की परवाह किए बिना ढीली रह सकती है।
5. गड्ढे को 10 सेमी लिफ्ट में बैकफिल करें, सतह को चिकना और कॉम्पैक्ट करें जब तक कि 20 सेमी सेंसर तक नहीं पहुंच जाता। फिर, मिट्टी के एक और 10 सेमी लिफ्ट को वापस भरने से पहले, सेंसर के नीचे और आसपास की मिट्टी को सावधानीपूर्वक हाथ से पैक करें।
6. अंत में, 10 सेमी सेंसर के चारों ओर मिट्टी को हाथ से पैक करें, फिर 5 सेमी सेंसर, दोनों क्षैतिज और जगह पर रहने का आश्वासन देता है। मिट्टी के गड्ढे के शेष भाग को ऊपरी मिट्टी से भरें।
   नोट: निकाली गई सभी मिट्टी को गड्ढे में वापस जाना चाहिए। बची हुई मिट्टी इंगित करती है कि मिट्टी को मूल थोक घनत्व में पैक नहीं किया गया था।
7. ट्रेंचिंग फावड़े का उपयोग करके, नाली के ऊपर खाई के बगल में खुदाई की गई मिट्टी को धक्का दें। सुनिश्चित करें कि सब कुछ पूरी तरह से और 5 सेमी से नीचे दफन है।
8. गड्ढे में पुन: पैक की गई मिट्टी को समतल करने के लिए एक स्टील रेक का उपयोग करें और मूल सतह के साथ ट्रेंच फ्लश करें। नाली खाई में कॉम्पैक्ट मिट्टी स्थापना स्थल में किसी भी अधिमान्य प्रवाह को कम करने के लिए पर्याप्त रूप से।
9. वैकल्पिक: चींटियों, स्लग्स और अन्य कीड़ों को हतोत्साहित करने के लिए किसी भी उपसतह उद्घाटन के आसपास और सतह पर कुछ डायटोमेसियस पृथ्वी छिड़कें।
10. अनुशंसित: समय के साथ डेटा सत्यापन और किसी भी स्केलिंग आवश्यकताओं में सहायता के लिए सीटू सेंसर के आसपास सतह की मिट्टी की रीडिंग लेने के लिए एक पोर्टेबल एसडब्ल्यूसी सेंसर का उपयोग करें। लगातार दूरी (जैसे, 5, 10, 25, और 50 मीटर) पर कार्डिनल दिशाओं (उत्तर, दक्षिण, पूर्व और पश्चिम) में रीडिंग लें।

11. रिकॉर्ड स्टेशन मेटाडेटा, डेटा के पीछे डेटा²³

नोट: स्थापना और प्रत्येक साइट विज़िट पर दस्तावेज़ मेटाडेटा ( तालिका 1 देखें)। लगातार मेटाडेटा रिपोर्टिंग अभ्यास के बढ़ते समुदाय का समर्थन करती है और डेटा और नेटवर्क अखंडता सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है।

1. स्थापना विवरण ों को दस्तावेज़ करें, जिसमें एक अद्वितीय साइट पहचानकर्ता, स्थापना तिथि, सेंसर सीरियल नंबर, संबंधित एसडीआई -12 पते, सम्मिलन झुकाव (क्षितिज या ऊर्ध्वाधर), और गहराई शामिल हैं।
2. मिट्टी प्रोफाइल का वर्णन करें और संबंधित तस्वीरें लें। एकत्र किए गए किसी भी मिट्टी के नमूने के लिए नमूना पहचानकर्ता रिकॉर्ड करें।
3. साइट स्थान के लिए, अक्षांश और देशांतर, ऊंचाई, ढलान, पहलू, भूमि उपयोग और भूमि कवर रिकॉर्ड करें।
4. भूस्वामी और संपर्क जानकारी के साथ-साथ गेट या लॉक कोड सहित साइट पहुंच का नोट बनाएं।
5. स्मार्टफोन (या एक वास्तविक कम्पास) और एक मापने वाले टेप पर कम्पास ऐप का उपयोग करके, दो संदर्भ बिंदुओं (जैसे, ग्राउंडिंग रॉड या ट्राइपॉड पैर) से सेंसर पिट (और किसी भी सेंसर ऑगर छेद) के कोण और दूरी को मापें।
   नोट: यह बाद में उनकी स्थिति को त्रिकोणीय करने में मदद करेगा।
6. उपकरण मास्ट से उत्तर (चित्रा 6 सी), दक्षिण (चित्रा 6 डी), पूर्व और पश्चिम में पूर्ण स्टेशन और झुकाव की तस्वीरें लें। फ़्लैगिंग या अन्य विशिष्ट आइटमों के साथ सेंसर स्थापना स्थान को चित्रित करें।

तालिका 1: मिट्टी की नमी डेटा संग्रह के लिए स्टेशन मेटाडेटा। संक्षिप्तरूप: दिसंबर = घटता हुआ; जीपीएस = ग्लोबल पोजिशनिंग सिस्टम; 3 डीईपी = 3 डी ऊंचाई कार्यक्रम; ओ एंड एम = संचालन और रखरखाव; SSURGO = मृदा सर्वेक्षण भौगोलिक डेटाबेस; म्यूकी = मैप यूनिट कुंजी। कृपया इस तालिका को डाउनलोड करने के लिए यहाँ क्लिक करें.

12. संचालन और रखरखाव

नोट: मेटाडेटा रिकॉर्ड में एक विस्तृत रखरखाव लॉग जोड़ा जाना चाहिए, जिसमें सेंसर प्रतिस्थापन, वनस्पति स्वास्थ्य या परिवर्तन, या कोई साइट गड़बड़ी शामिल है।

1. नियमित साइट निरीक्षण सालाना कम से कम करें (तालिका 2)। किसी भी सेंसर अंशांकन या प्रतिस्थापन रिकॉर्ड करें।
2. विशेष रूप से स्थायी स्टेशनों के लिए नियमित वनस्पति प्रबंधन सुनिश्चित करें ताकि साइट आसपास के क्षेत्र के लिए अतिविकसित या असंगत न हो जाए।
3. स्थानीय वन्यजीवों के लिए पशु प्रबंधन को अनुकूलित करें, संभवतः बाड़ लगाने सहित।
4. सेंसर विफलता के मामले में, एक आपातकालीन साइट पर जाएं और एक प्रतिस्थापन स्थापित करें (तालिका 2)।

तालिका 2: उदाहरण रखरखाव अनुसूची। संक्षिप्त नाम: डीसीपी = डेटा नियंत्रण मंच। कृपया इस तालिका को डाउनलोड करने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Representative Results

स्कैन नेटवर्क 1991 में एनआरसीएस की एक पायलट परियोजना के रूप में शुरू हुआ। यह सबसे लंबा ऑपरेटिंग एसडब्ल्यूसी डेटा संग्रह नेटवर्क¹⁵ है और इस प्रोटोकॉल में प्रतिनिधि परिणामों का आधार है। सभी स्कैन साइटें मूल रूप से एक एनालॉग कैपेसिटेंस सेंसर के साथ शुरू हुईं। बेल्ट्सविले, मैरीलैंड में फील्ड इंस्टॉलेशन साइट (SCAN 2049), इस प्रोटोकॉल के वीडियो घटक में उपयोग किया जाता है, मॉनिटर (चित्रा 7 ए) प्रति घंटा हवा और मिट्टी का तापमान और (चित्रा 7 बी) प्रति घंटा एसडब्ल्यूसी 5, 10, 20, 50 और 100 सेमी गहराई पर। दैनिक पीपीटी, मृदा जल भंडारण (एसडब्ल्यूएस) से 20 सेमी, और समय के साथ इसका परिवर्तन (डीएसडब्ल्यूएस) चित्रा 7 सी में दिखाया गया है। प्रत्येक पीपीटी घटना के लिए, सतह (5 और 10 सेमी) के पास एसडब्ल्यूसी में तेज वृद्धि हुई और अधिक गहराई पर अधिक क्षीण और विलंबित वृद्धि हुई क्योंकि गीला करने वाला मोर्चा गुरुत्वाकर्षण के तहत नीचे की ओर फैल गया। 2022 के फरवरी और अप्रैल की शुरुआत में घटनाओं के दौरान, 100 सेमी पर सबसे गहरा सेंसर 0.33 मीटर 3^{/ एम 3} के पठार पर पहुंच गया, जो कई दिनों तक कायम रहा। ऐसी स्थितियां कम संतृप्ति अवधि का संकेत देती हैं। लक्षण वर्णन डेटा (तालिका 3) से मिट्टी क्षितिज शुष्क थोक घनत्व 1.73 ग्राम / सेमी 3 था, जिसमें^0.35 [-] की अनुमानित सरंध्रता (φ) थी, जो अतिरिक्त सबूत प्रदान करती है कि छिद्र-स्थान पूरी तरह से पानी से भरा था। मिट्टी की प्रोफाइल की रेतीली दोमट / दोमट रेत को देखते हुए, संतृप्त परिस्थितियों को खराब जल निकासी या उथले पानी की मेज द्वारा उत्पादित किया गया था जो जल निकासी को रोकता था। ध्यान दें, इस साइट पर हवा का तापमान अप्रैल तक अधिकांश शाम को ठंड से नीचे चला जाता है; हालांकि, मिट्टी का तापमान 2 डिग्री सेल्सियस से ऊपर रहा और किसी भी गहराई पर एसडब्ल्यूसी डेटा में जमे हुए पानी का कोई संकेत नहीं था।

चित्रा 7: बेल्ट्सविले, मैरीलैंड में स्थित फील्ड स्टेशन (SCAN 2049) से उदाहरण परिणाम। (ए) प्रति घंटा हवा और मिट्टी का तापमान, (बी) प्रति घंटा एसडब्ल्यूसी, और (सी) दैनिक वर्षा, मिट्टी के पानी का भंडारण 20 सेमी तक, और समय के साथ इसका अंतर। संक्षेप: एसडब्ल्यूसी = मिट्टी के पानी की मात्रा; पीपीटी = वर्षा; एसडब्ल्यूएस = मिट्टी के पानी का भंडारण; dSWS = समय के साथ SWS में अंतर। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

तालिका 3: प्रतिनिधि परिणामों में प्रस्तुत डेटा उदाहरणों के लिए साइट डेटा और मिट्टी लक्षण वर्णन। आंकड़ों और तालिकाओं में प्रस्तुत सभी डेटा को एनआरसीएस ऑन-लाइन डेटाबेस से प्रत्येक साइट के लिए नोट किए गए यूआरएल पर पुनर्प्राप्त किया गया था। टेबल माउंटेन (# 808) के लिए मृदा लक्षण वर्णन डेटा उपलब्ध नहीं थे। संक्षेप: एनआरसीएस = प्राकृतिक संसाधन संरक्षण सेवा; URL = एकसमान संसाधन लोकेटर; सी = मिट्टी; fsl = बारीक रेतीली दोमट; एलएस = दोमट रेत; एस = रेत; एससी = रेतीली मिट्टी; एससीएल = रेतीली मिट्टी की दोमट; सी = गाद; सिल = गाद युक्त दोमट; एसएल = रेतीली दोमट; nd = कोई डेटा नहीं; BD = थोक घनत्व 33 kPa। कृपया इस तालिका को डाउनलोड करने के लिए यहाँ क्लिक करें.

संतृप्ति का एक और चरम उदाहरण याज़ू, मिसिसिपी के पास एक स्कैन स्थान (2110) के लिए चित्रा 8 में दिखाया गया है। मिट्टी में बहुत अधिक मिट्टी की सामग्री (60% से ऊपर), कम थोक घनत्व 1.06 से 1.23 ग्राम / सेमी³ तक होता है, और φ 0.54 से 0.60 [-] तक होता है (तालिका 3)। 13 अप्रैल 2020 को ~ 40 मिमी की पहली पीपीटी घटना ने मिट्टी को लगातार 12 दिनों के लिए सभी गहराई पर >0.60 मीटर³/मीटर³ के एसडब्ल्यूसी में संतृप्त कर दिया- मान मापा φ के बहुत करीब। 20 अप्रैल 2020 को 70 मिमी / दिन की दूसरी घटना का डीएसडब्ल्यूएस पर कोई प्रभाव नहीं पड़ा, जो संतृप्ति-अतिरिक्त अपवाह का सुझाव देता है। संतृप्ति की एक समान अवधि नवंबर 2020 में उल्लेखनीय थी। जबकि 100 सेमी पर कोई माप नहीं था, 50 सेमी पर एसडब्ल्यूसी 0.39 मीटर 3^{/ मीटर 3} पर स्थिर रहा, देर से गर्मियों को छोड़कर जहां यह मामूली रूप से 0.36 मीटर³ / मीटर³ तक गिर गया। साइट नोट्स (पूरक तालिका एस 2) इंगित करते हैं कि 'दोमट' सेंसर-विशिष्ट अंशांकन³¹ का उपयोग किया गया था, जैसा कि अधिकांश स्कैन और यूएससीआरएन साइटों में उपयोग किए जाने वाले कैपेसिटेंस सेंसर के मामले में है। दोनों उदाहरण एसडब्ल्यूसी डेटा की व्याख्या पर साइट लक्षण वर्णन (चरण 5) के दौरान एकत्र किए गए मिट्टी के लक्षण वर्णन और बीडी डेटा के महत्व को स्पष्ट करते हैं।

चित्र 8: उदाहरण याजू, मिसिसिपी के पास स्थित एक आर्द्र, समशीतोष्ण स्थल (SCAN 2110) से उत्पन्न होता है। (A) प्रति घंटा हवा और मिट्टी का तापमान, (B) प्रति घंटा SWC, और (C) दैनिक वर्षा और मिट्टी के पानी के भंडारण में परिवर्तन। संक्षेप: एसडब्ल्यूसी = मिट्टी के पानी की मात्रा; पीपीटी = वर्षा; एसडब्ल्यूएस = मिट्टी के पानी का भंडारण; dSWS = समय के साथ SWS में अंतर। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र 9 पांच गीला करने की घटनाओं के साथ पांच गहराई पर सीटू एसडब्ल्यूसी की एक अधिक सरल समय श्रृंखला प्रस्तुत करता है जिसके परिणामस्वरूप मिट्टी प्रोफाइल में गीला करने वाले सामने का अनुक्रमिक प्रसार होता है। यह स्कैन साइट (2189) सैन लुइस ओबिस्पो, सीए के पास स्थित थी, जो एक गीले वसंत और रेतीली दोमट मिट्टी पर एक लंबी, सूखी गर्मी के साथ 0.37 से 0.51 तक की φ के साथ थी (तालिका 3)। मिट्टी की सतह गीला करने की प्रतिक्रिया तेजी से थी और गहराई के साथ परिमाण में कम हो गई थी। 5 दिनों में अंतिम बड़ी पीपीटी घटना 50 और 100 सेमी गहराई पर प्रतिक्रिया दिखाने के लिए पर्याप्त थी। जैसे-जैसे गहराई बढ़ती गई, मिट्टी के तापमान आयाम का दैनिक चक्र कम हो गया, और मैक्सिमा और मिनिमा तापमान का समय हवा के तापमान और उथले गहराई (चित्रा 9 ए) के पीछे और पिछड़ गया। जबकि ये विशेषताएं सेंसर गहराई के बीच भेदभाव करने के लिए उपयोगी हो सकती हैं, जैसा कि अगले खंड में चर्चा की गई है, 5 और 10 सेमी गहराई पर एसडब्ल्यूसी के उतार-चढ़ाव पर भी उल्लेखनीय प्रभाव पड़ा। एसडब्ल्यूसी आयाम ~ 0.02 मीटर³/मीटर³ 5 सेमी पर, ~ 0.01 मीटर³/मीटर³ 10 सेमी पर था, और गहरे सेंसर में अधिक नगण्य था। यह मिट्टी के तापमान के साथ भी चरण में था, और तापमान में उतार-चढ़ाव से सेंसर में शोर प्रेरित होने की अधिक संभावना थी और मिट्टी की नमी या वास्तविक वर्षा के किसी भी भौतिक आंदोलन का परिणाम होने की संभावना नहीं थी। इस सूखे साइट (2189) में अधिक मेसिक फील्ड इंस्टॉलेशन साइट (2049) की तुलना में मिट्टी के तापमान में बहुत बड़ा दैनिक परिवर्तन होता है, जो एसडब्ल्यूसी डेटा (चित्रा 7 बी) में कोई तापमान शोर नहीं दिखाता है।

चित्र 9: उदाहरण सैन लुइस ओबिस्पो, कैलिफोर्निया के पास स्थित एक अर्ध-शुष्क, भूमध्यसागरीय स्थल (SCAN 2189) से उत्पन्न होता है। (A) प्रति घंटा हवा और मिट्टी का तापमान, (B) प्रति घंटा SWC, और (C) दैनिक वर्षा और मिट्टी के पानी के भंडारण में परिवर्तन। संक्षेप: एसडब्ल्यूसी = मिट्टी के पानी की मात्रा; पीपीटी = वर्षा; एसडब्ल्यूएस = मिट्टी के पानी का भंडारण; dSWS = समय के साथ SWS में अंतर। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 10 जमे हुए मिट्टी और बर्फ कवर के साथ मौजूद अधिक चुनौतीपूर्ण एसडब्ल्यूसी डेटा व्याख्याओं में से एक प्रस्तुत करता है। यह साइट (808) समुद्र तल से 4,474 फीट ऊपर बोसमैन, एमटी के पास स्थित थी। दैनिक हवा का तापमान कभी-कभी 2020 की सर्दियों (दिसंबर, जनवरी और फरवरी) के दौरान ठंड के तापमान से अधिक हो जाता है। मार्च तक मिट्टी का तापमान 0 डिग्री सेल्सियस से ऊपर रहा। सतह पर बर्फ की उपस्थिति मिट्टी को हवा के तापमान में बदलाव से बचाएगी। इसके अलावा, नम मिट्टी में, अव्यक्त गर्मी की रिहाई और ऊर्जा की खपत, फ्रीज-पिघलाव चक्रों से संबंधित चरण संक्रमण प्रक्रियाओं के साथ, मिट्टी के तापमान को बफर करती है, जब तक कि ये चरण परिवर्तन पूरे नहीं हो जाते। ठंड मिट्टी में बर्फ की छोटी ε एसडब्ल्यूसी में नाटकीय कमी के रूप में दिखाई देती है, जिसके बाद पीपीटी के किसी भी संकेत के बिना पिघलने के दौरान वृद्धि होती है। यह मध्य दिसंबर और मध्य मार्च में सबसे स्पष्ट था, जब हवा के तापमान में तेजी से गिरावट आई और 5 और 10 सेमी पर एसडब्ल्यूसी 3 दिनों के लिए कम हो गया और फिर वापस आ गया। 100 सेमी पर मिट्टी का तापमान नवंबर के मध्य में हिमांक बिंदु तक पहुंच गया और सर्दियों में पहले गिरावट के कम एसडब्ल्यूसी पर था, और वसंत पिघलने के दौरान नहीं बदला, जिससे पता चलता है कि यह खराब हो सकता है। हालांकि, अन्य सेंसर में तेजी से गिरावट और वसूली तरल मिट्टी के पानी में वास्तविक परिवर्तन हो सकते हैं या नहीं भी हो सकते हैं; बर्फ की उपस्थिति या गहराई के सहायक माप के बिना ऐसे डेटा की व्याख्या करना बेहद चुनौतीपूर्ण हो सकता है। अक्सर, ठंड पर या उससे नीचे एसडब्ल्यूसी डेटा को गुणवत्ता नियंत्रण में सेंसर किया जाता है। ठंड के पास मिट्टी के तापमान पर अधिक चर्चा डेटा रिकॉर्ड गुणवत्ता नियंत्रण अनुभाग में प्रस्तुत की गई है।

चित्र 10: उदाहरण थ्री फोर्क्स, मोंटाना के पास स्थित एक अर्ध-शुष्क, अल्पाइन साइट (SCAN 808) से उत्पन्न होता है। (A) प्रति घंटा हवा और मिट्टी का तापमान, (B) प्रति घंटा SWC, और (C) दैनिक वर्षा और मिट्टी के पानी के भंडारण में परिवर्तन। संक्षेप: एसडब्ल्यूसी = मिट्टी के पानी की मात्रा; पीपीटी = वर्षा; एसडब्ल्यूएस = मिट्टी के पानी का भंडारण; dSWS = समय के साथ SWS में अंतर। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

अन्य उदाहरण और लक्षण वर्णन डेटा SCAN डेटाबेस से खींचा गया था (यूनिफ़ॉर्म रिसोर्स लोकेटर के लिए तालिका 3 देखें, [URL])। इन आंकड़ों की रिपोर्टिंग और गुणवत्ता नियंत्रण को यह निर्धारित करने के लिए कुछ व्याख्या की आवश्यकता है कि क्या किसी भी अनियमित व्यवहार को समझाने के लिए कोई भौतिक तंत्र है। हमारी व्याख्या में किसी भी स्थानीय साइट ज्ञान का अभाव है, और एसडब्ल्यूसी समय श्रृंखला का मूल्यांकन करने के वर्षों के बावजूद, असफल या बुरे से एक अच्छे सेंसर या इंस्टॉलेशन का आकलन करना अभी भी चुनौतीपूर्ण हो सकता है।

चित्रा 11 समस्या डेटा रिकॉर्ड के सामान्य उदाहरण प्रस्तुत करता है, जो 2020 और 2021 के बीच 40 स्कैन स्टेशनों से यादृच्छिक रूप से उठाया गया है। सबसे आम त्रुटियों में स्पाइक्स (चित्रा 11 ए) और कदम परिवर्तन या तो ऊपर (चित्रा 11 बी) या नीचे (चित्रा 11 सी) शामिल हैं, जैसा कि अंतर्राष्ट्रीय मृदा नमी नेटवर्क³² द्वारा ध्वजांकित किया गया है। इनमें से प्रत्येक के लिए, ऐसे परिवर्तनों की व्याख्या करने के लिए कोई समवर्ती पीपीटी घटना नहीं है, और उन्हें गलत माना जा सकता है। तात्कालिक स्पाइक्स या डिप्स के साथ समस्या तब जटिल हो जाती है जब केवल दैनिक साधनों को देखते हैं, जो ऐसी घटनाओं को छिपा सकते हैं। कोई भी औसत गणना करने से पहले उन्हें हटाना सबसे अच्छा है। एक चरण परिवर्तन की शुरुआत और अंत स्पष्ट हो सकता है, लेकिन बीच में किसी भी डेटा को भरना मुश्किल है। हम इस प्रोटोकॉल में डेटा भरने के लिए संपर्क नहीं करते हैं, बल्कि केवल गलत डेटा को ध्वजांकित करते हैं। अनियमित व्यवहार (चित्रा 11 डी) पीपीटी घटनाओं के लिए किसी भी प्रतिक्रिया के बिना खुद को जंगली उतार-चढ़ाव के रूप में प्रस्तुत करता है। कुछ मामलों में, वायरिंग चेक और मल्टीप्लेक्सर प्रतिस्थापन के बाद स्पाइक्स दूर हो सकते हैं, जैसा कि अगस्त 2020 के बाद चित्रा 11 ए में दिखाया गया है। अधिक बार, अनियमित व्यवहार एक असफल सेंसर की प्रस्तावना है, जैसा कि चित्रा 11 ई में दिखाया गया है। 10 सेमी गहराई पर सेंसर ने जनवरी में अनियमित व्यवहार और मार्च के अंत में विफल होने की उचित चेतावनी दी। 5 सेमी गहराई पर सेंसर, हालांकि, 1 मार्च 2021 को चेतावनी के बिना विफल हो गया।

चित्र 11: समस्या रिकॉर्ड के उदाहरण। (A) SCAN 2084, Uapb-Marianna, Arkansas, 5 सेमी पर आवधिक गिरावट दिखाते हुए, (B) SCAN 2015, एडम्स रैंच # 1, न्यू मैक्सिको, 50 सेमी गहराई पर सकारात्मक कदम परिवर्तन के साथ, (C) SCAN 808, टेबल माउंटेन, मोंटाना, नीचे की ओर कदम परिवर्तन, स्पाइक्स, और यहां तक कि 50 सेमी गहराई पर वसूली के साथ, (D) स्कैन 2006, बुशलैंड # 1, टेक्सास, 5 या 10 सेमी सेंसर पर वर्षा की घटनाओं के लिए कोई प्रतिक्रिया नहीं दिखा रहा है, जिसमें 10 सेमी सेंसर की कुछ वसूली के बाद दोनों की प्रमुख विफलता है, और (ई) स्कैन 2027, लिटिल रिवर, जॉर्जिया, 20 सेमी पर एक गड़बड़ सेंसर और 5 और 20 सेमी गहराई दोनों पर विनाशकारी विफलता के साथ। सेंसर गहराई को 5 सेमी (काला), 10 सेमी (नीला), 20 सेमी (नारंगी), 50 सेमी (गहरा ग्रे), और 100 सेमी (पीला) के रूप में निरूपित किया जाता है। संक्षेप: एसडब्ल्यूसी = मिट्टी के पानी की मात्रा; पीपीटी = वर्षा। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

SCAN 2084 में, साइट ने 2/6/2004 को डेटा रिकॉर्ड करना शुरू किया और SDI-12 मल्टीप्लेक्सर्स से संबंधित अनियमित व्यवहार के कई नोट थे, जिन्हें कई बार प्रतिस्थापित किया गया था (पूरक तालिका S2)। हालांकि, सेंसर मूल हैं और, 18 वर्षों के बाद, कार्यात्मक रहते हैं। SCAN 2015 में, डेटा संग्रह 10/25/1993 को शुरू हुआ और चित्रा 11B में 50 सेमी सेंसर को 2017 में संदिग्ध माना गया (पूरक तालिका S2)। सबसे पुरानी साइट, SCAN 808, ने 9/30/1986 को रिपोर्ट करना शुरू किया और 10/25/2006 को SCAN स्टेशन में बदल दिया गया; इसमें आज तक कोई सेंसर प्रतिस्थापित नहीं किया गया है। विसंगतियां, जैसा कि चित्रा 11 ई में दिखाया गया है, हमेशा विफलता का परिणाम नहीं होता है, क्योंकि चित्र 10 में उचित डेटा है। SCAN 2006 ने 10/1/1993 को रिपोर्टिंग शुरू की; चित्रा 11 डी में मूल 5 और 10 सेमी सेंसर को 1/24/2022 को बदल दिया गया था। स्कैन 2027 ने 5/19/1999 को रिपोर्टिंग शुरू की; चित्रा 11 ई में मूल 5 और 10 सेमी सेंसर को 8/13/2021 को बदल दिया गया था। जैसा कि उल्लेख किया गया है, स्कैन साइटें एक एनालॉग कैपेसिटेंस सेंसर के साथ शुरू हुईं। इनमें से कई सेंसर 20 से अधिक वर्षों तक चले हैं और जरूरी नहीं कि उच्चतम गुणवत्ता वाले डेटा का उत्पादन करें, कार्यात्मक बने रहे हैं। उस बिंदु का निर्धारण करना जिस पर सेंसर को प्रतिस्थापित करना चिकित्सकों के लिए एक खुला सवाल बना हुआ है। चित्रा 11 में साइटों के लिए साइट मेटाडेटा और मिट्टी के गुण पूरक तालिका एस 3 में पाए जा सकते हैं।

डेटा रिपोर्टिंग
निरंतर स्वस्थाने एसडब्ल्यूसी सेंसर प्रति समय-रिकॉर्डिंग अंतराल में तीन से छह मानों की रिपोर्ट करते हैं। किसी भी सहायक माप के साथ, एसडब्ल्यूसी सेंसर की दीर्घकालिक तैनाती बड़ी मात्रा में यूनिट-वैल्यू डेटा उत्पन्न करती है जिसे संग्रहीत और वितरित करने की आवश्यकता होती है। पर्यावरणीय माप असतत नमूना अंतराल पर किए जाते हैं जो समय के साथ एकत्रित होते हैं और डेटा रिकॉर्ड के रूप में रिपोर्ट किए जाते हैं। वायुमंडलीय माप नमूना आवृत्ति माप द्वारा भिन्न होती है; यह हवा और सौर विकिरण माप (<10 एस) के लिए बड़ा है और हवा के तापमान और आर्द्रता (60 एस) ³⁰ के लिए बड़ा है। ये नमूना मान एक रिपोर्टिंग अंतराल पर औसत या संचित होते हैं जो 5 मिनट से 1 घंटे तक हो सकते हैं। इसी तरह, एसडब्ल्यूसी को रिपोर्टिंग अंतराल पर तुरंत नमूना लिया जा सकता है या नमूना लिया जा सकता है (उदाहरण के लिए, हर 5 मिनट) और औसत 30 मिनट या 60 मिनट औसत में, क्योंकि एसडब्ल्यूसी की गतिशीलता तुलना में अपेक्षाकृत धीमी है। यद्यपि अधिक लगातार नमूनाकरण से औसत तापमान में उतार-चढ़ाव, विद्युत हस्तक्षेप और अंतर्निहित सेंसर परिवर्तनशीलता से शोर को कम कर सकता है, यह उचित नहीं है, क्योंकि डेटा स्पाइक्स औसत मूल्य को पूर्वाग्रह कर सकते हैं जैसा कि पहले चर्चा की गई थी। अधिकांश एसडब्ल्यूसी डेटा रिकॉर्ड को हर घंटे संवेदन के साथ संतुष्ट किया जा सकता है, लेकिन उच्च वेग जल निकासी की स्थिति (रेतीली मिट्टी) और गहन पीपीटी (मानसून की स्थिति) वाले क्षेत्रों के लिए, कुछ नेटवर्क वर्षा की घटनाओं को पूरी तरह से पकड़ने के लिए 20 मिनट के समय अंतराल पर रिकॉर्ड करते हैं। अंत में, डेटा ट्रांसमिशन या टेलीमेट्री को प्रौद्योगिकी (जैसे, उपग्रह प्रणाली) द्वारा सीमित किया जा सकता है या डेटा आकार और आवृत्ति के आधार पर लागत स्तर हो सकते हैं। रिपोर्टिंग अंतराल और टेलीमीटर चर को अनुकूलित करने से लागत को नियंत्रित करने में मदद मिल सकती है। उदाहरण के लिए, कच्चे मूल्यों (जैसे, ε या गिनती) को प्रेषित करना व्युत्पन्न मूल्यों (जैसे, एसडब्ल्यूसी) के लिए पसंद किया जाता है जिनकी गणना पोस्टप्रोसेसिंग में की जा सकती है। डेटा रिज़ॉल्यूशन टेलीमेट्री पैकेज आकार को भी प्रभावित कर सकता है; हालांकि, एसडब्ल्यूसी को 0.1% के रिज़ॉल्यूशन पर प्रतिशत (0.0-100.0%) या 0.001 मीटर³एम -³ के रिज़ॉल्यूशन पर दशमलव (0.00-1.00) के रूप में दर्शाना महत्वपूर्ण है। एम 3 एम ^-3में दशमलव संस्करण को बाद के विश्लेषण और रिपोर्टिंग में पानी की मात्रा के प्रतिशत परिवर्तन के साथ भ्रम से बचने के लिए बहुत पसंद किया जाता है, और द्रव्यमान आधार जल सामग्री (जी / जी) के साथ भ्रम से बचने के लिए जिसे प्रतिशत पानी की सामग्री के रूप में भी रिपोर्ट किया जा सकता है। मिट्टी का तापमान, ε, और बीईसी आमतौर पर क्रमशः 0.1 डिग्री सेल्सियस, 0.1 [-], और 0.1 डीएस एम ^-1 रिज़ॉल्यूशन पर रिपोर्ट किए जाते हैं।

डेटा रिकॉर्ड गुणवत्ता नियंत्रण
डेटा रिकॉर्ड गुणवत्ता नियंत्रण प्रक्रिया डेटा की पुष्टि करती है और इसकी गुणवत्ता का दस्तावेजीकरण करती है। डेटा रिकॉर्ड को संसाधित करने में सटीक फ़ील्ड नोट्स और अंशांकन लॉग आवश्यक हैं। एक रिकॉर्ड को संसाधित करने में विशिष्ट चरण एक प्रारंभिक मूल्यांकन, स्पष्ट गलत डेटा को हटाना, किसी भी व्युत्पन्न-मूल्य गणना या सुधार का आवेदन और अंतिम डेटा मूल्यांकन हैं। एसडब्ल्यूसी रिकॉर्ड में आम तौर पर एक संकेत (जैसे, ε, गिनती, या एमवी), मिट्टी का तापमान और बीईसी शामिल होते हैं जिनका उपयोग एसडब्ल्यूसी प्राप्त करने के लिए अलग-अलग डिग्री में किया जाता है। सेंसर एक निर्माता-व्युत्पन्न एसडब्ल्यूसी का उत्पादन भी कर सकते हैं। हालांकि, कोई सेंसर सीधे एसडब्ल्यूसी को नहीं मापता है; यह गणना डेटा गणना चरण का एक हिस्सा हो सकती है, यह मानते हुए कि एक उपयुक्त अंशांकन समीकरण उपलब्ध है और मेटाडेटा रिकॉर्ड का हिस्सा बनाया गया है। एक रिकॉर्ड एक तात्कालिक माप या कुछ अवधि में औसत हो सकता है। कच्चे डेटा को बनाए रखना वांछनीय है ताकि गुणवत्ता नियंत्रण के लिए सबसे उपयुक्त प्रारूपों की गणना की जा सके और अंशांकन समीकरणों या सेंसर समझ में सुधार कच्चे डेटा पर लागू किया जा सके। सेंसर विशेषताओं को यह निर्धारित करना चाहिए कि तात्कालिक मान या कई रीडिंग के औसत मूल्य दर्ज किए गए हैं, हालांकि तात्कालिक मूल्यों को पहले दिए गए कारणों के लिए पसंद किया जाता है।

गुणवत्ता नियंत्रण वर्कफ़्लो में सहायक डेटा (नीचे डेटा सत्यापन देखें) को शामिल करने के कई तरीके हैं। वर्षा पहली जांच है- "क्या बारिश की घटना के बाद एसडब्ल्यूसी में वृद्धि हुई?" ऐसी स्थितियां हैं जहां एसडब्ल्यूसी पीपीटी के बिना बढ़ सकता है (जैसे, बर्फ पिघलना, भूजल निर्वहन, सिंचाई)। दूसरी जांच एक विशिष्ट घटना के लिए पीपीटी की कुल मात्रा के खिलाफ मिट्टी के पानी के भंडारण में परिवर्तन की तुलना करना है (चित्रा 7 सी)। आदर्श रूप से, यह घटना एक अलग, कम तीव्रता वाली वर्षा की घटना होनी चाहिए। वर्षा सतह से मिट्टी में घुसपैठ करती है और नीचे की ओर फैलती है। एसडब्ल्यूसी में शिखर को नीचे की ओर एक समान पैटर्न का पालन करना चाहिए (चित्रा 7 बी)। हालांकि, अधिमान्य प्रवाह एक उथले सेंसर को बायपास करने या गहरे सेंसर पर तेजी से प्रतिक्रिया का कारण बन सकता है। हालांकि ये 'वास्तविक' प्रतिक्रियाएं हो सकती हैं, स्थापना खाई का खराब संघनन या एक व्यक्तिगत सेंसर के आसपास अधिमानतः सेंसर की ओर पानी डाल सकता है। वर्षा या बर्फ पिघलने की घटनाओं के लिए असामान्य प्रतिक्रियाओं की व्याख्या करते समय गीला करने के सामने के आगमन में पूर्वाग्रह का उपयोग सावधानी और सामान्य ज्ञान के साथ किया जाना चाहिए। जैसा कि तालिका 3 में दिखाया गया है, बीडी खनिज मिट्टी में मिट्टी के छिद्र स्थान की ऊपरी सीमा को निर्धारित करता है, φ [-]। पानी की सामग्री नियमित रूप से φ से बड़ी होती है जो या तो खराब सेंसर या अनुचित सेंसर अंशांकन का संकेत देती है। पूर्व मामले में, डेटा को रिकॉर्ड से हटाया जा सकता है। बाद के मामले में, रीकैलिब्रेशन रिकॉर्ड को बनाए रखने की अनुमति दे सकता है, जिसमें रीकैलिब्रेशन के अनुसार संशोधित मान होते हैं।

मिट्टी का तापमान एक और चर है जो गुणवत्ता नियंत्रण डेटा में मदद करता है। मिट्टी का तापमान मिट्टी के स्तंभ में नीचे की ओर फैलता है और गहराई के साथ क्षीण हो जाता है (चित्र 7 ए)। सेंसर की गहराई बढ़ने के साथ सतह के शिखर से बढ़ते अंतराल समय के साथ तापमान सतह के पास पहले और अधिक होना चाहिए। कोई भी आउट-ऑफ-ऑर्डर सेंसर लैग गलत-पहचान गहराई या गलत एसडीआई -12 पते का संकेत हो सकता है। जैसा कि चित्र 10 में दिखाया गया है और उसमें चर्चा की गई है, विद्युत चुम्बकीय सेंसर ε में परिवर्तन पर निर्भर करते हैं, जो बर्फ के लिए ~ 3 से पानी के लिए ~ 80 तक होते हैं। पानी और बर्फ के बीच परिवर्तन एसडब्ल्यूसी सेंसर द्वारा दर्ज किए जाते हैं। हालांकि, फ्लैगिंग सीमा को बढ़ाना आवश्यक हो सकता है, क्योंकि सेंसर की सेंसिंग मात्रा मिट्टी के तापमान थर्मिस्टर की सेंसिंग मात्रा से अलग है, और सीमा 4 डिग्री सेल्सियस जितनी अधिक हो सकती है। क्योंकि ठंड की डिग्री और तरल पानी की सापेक्ष मात्रा मिट्टी के जल विज्ञान का आकलन करने के लिए महत्वपूर्ण हो सकती है, इन आंकड़ों को ठंड से प्रभावित होने के रूप में चिह्नित किया जाना चाहिए और जरूरी नहीं कि हटा दिया जाए। सबसे बुनियादी स्तर पर, गुणवत्ता नियंत्रण को किसी भी अनिश्चित सेंसर प्रतिक्रिया को कुछ भौतिक तंत्र के लिए तर्कसंगत बनाना चाहिए अन्यथा यह एक त्रुटि है। हालांकि स्वचालित गुणवत्ता नियंत्रण दिनचर्या बड़े नेटवर्क और असमान डेटा स्रोतों ^13,33,34,35 के लिए एक आवश्यकता है, दीर्घकालिक डेटा गुणवत्ता बनाए रखने के लिए आंखों पर डेटा का कोई विकल्प नहीं है।

डेटा सत्यापन
एसडब्ल्यूसी डेटा के सबसे चुनौतीपूर्ण पहलुओं में से एक सत्यापन है- "क्या सेंसर अच्छा और सटीक डेटा प्रदान कर रहा है?" अधिकांश पर्यावरण सेंसर तैनाती के बाद सुलभ होते हैं और कुछ अवधि के बाद एक नए सेंसर के साथ प्रतिस्थापित किए जा सकते हैं, निर्माता या प्रयोगशाला को मानकों के खिलाफ पुन: कैलिब्रेट करने के लिए वापस किया जा सकता है, और / या क्षेत्र से एकत्र किए गए नमूने के खिलाफ डेटा सत्यापित किया जा सकता है। मौसम विज्ञान संगठन वायुमंडलीय सेंसर के लिए सख्त प्रक्रियाओं का पालन करते हैं, जिसमें सेंसर रोटेशन, सेंसर रखरखाव और इन-फील्ड कैलिब्रेशन शामिल हैं जो निवारक रखरखाव को डेटा सत्यापन^10,30 के पहले पास के रूप में सेवा करने की अनुमति ^{देते हैं}। एसडब्ल्यूसी सेंसर को सीटू में दफन किया जाता है और महत्वपूर्ण साइट गड़बड़ी और सेंसर को संभावित नुकसान के बिना ऑडिट या रीकैलिब्रेट नहीं किया जा सकता है। इसके अलावा, एसडब्ल्यूसी सेंसर के लिए कोई स्वीकृत मानक नहीं हैं, और इस तरह, डेटा सत्यापन के लिए प्रत्याशित सेंसर प्रतिक्रिया के कुछ ज्ञान और सेंसर में कुछ विश्वास की आवश्यकता होती है। दोनों को व्यावहारिक अनुभव और सर्वोत्तम प्रथाओं की आवश्यकता होती है जो क्षेत्र में पालन की जाती हैं (यानी, साइट रखरखाव और निरीक्षण)। यदि असामान्य प्रदर्शन के मुद्दे, जैसा कि चित्रा 11 में प्रस्तुत किया गया है, क्रोनिक हो जाते हैं, तो सेंसर के विफल होने की उच्च संभावना है, और इसे प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए।

विद्युत चुम्बकीय सेंसर में कोई गतिशील भाग नहीं होते हैं, और तार और सर्किटरी मजबूत होते हैं। 3 साल बाद, टेक्सास मृदा अवलोकन नेटवर्क ने ट्रांसमिशन लाइन ऑसिलेटर सेंसर²¹ के लिए 2% विफलता दर की सूचना दी। 10 से अधिक वर्षों की सेवा के बाद, अमेरिकी जलवायु प्रतिक्रिया नेटवर्क ने 2014 से 2017³⁶ तक प्रति 100 15-18 जांच पर प्रतिबाधा सेंसर की विफलता दर में उल्लेखनीय वृद्धि की सूचना दी। जैसा कि चित्रा 11 में प्रस्तुत किया गया है, अधिकांश स्कैन सेंसर विफलता से पहले 20 साल से अधिक पुराने थे। विफलता से पहले सेंसर को बदलना पसंद किया जाता है ताकि सेंसर को हवा, पानी और रेत में पुन: मूल्यांकन किया जा सके ताकि पूर्व-तैनाती मूल्यों के खिलाफ बहाव की जांच की जा सके, यदि ये दर्ज किए गए थे (उदाहरण के लिए, चरण 1), अन्य कारणों के बीच। नियमित प्रतिस्थापन एसडब्ल्यूसी सेंसर के साथ कुछ हद तक अव्यावहारिक है और शायद ही कभी बड़े नेटवर्क में किया जाता है, और हम समय के साथ विद्युत चुम्बकीय एसडब्ल्यूसी सेंसर परिवर्तन के किसी भी दीर्घकालिक मूल्यांकन से अनजान हैं। यूएससीआरएन नेटवर्क वर्तमान में कैपेसिटेंस सेंसर का उपयोग करके 10 से अधिक वर्षों के बाद एक नई सेंसर तकनीक में माइग्रेट कर रहा है। किसी भी समायोजन को करने के लिए पुराने और नए सेंसर के बीच न्यूनतम 2 साल का ओवरलैप रखने की योजना है।

नियमित रखरखाव यात्राओं में एसडब्ल्यूसी डेटा का सत्यापन शामिल होना चाहिए, आदर्श रूप से नमी की स्थिति की एक श्रृंखला में। यह अप्रत्यक्ष रूप से एक पोर्टेबल सेंसर का उपयोग करके पूरा किया जा सकता है, आदर्श रूप से कुछ मिट्टी के नमूनों के लिए कैलिब्रेट किया जाता है या सीधे ऑनसाइट एकत्र किए गए वॉल्यूमेट्रिक मिट्टी के कोर के लिए कैलिब्रेट किया जाता है। सबसे अच्छा तरीका समान गहराई³⁷ (चित्रा 12) पर वॉल्यूमेट्रिक मिट्टी के नमूनों से एसडब्ल्यूसी के साथ सीटू सेंसर रीडिंग की तुलना करना है। अनुसूचित रखरखाव को मिट्टी की नमी की स्थिति की एक श्रृंखला को कवर करने का प्रयास करना चाहिए ताकि प्रत्यक्ष / अप्रत्यक्ष एसडब्ल्यूसी माप और संयोग सेंसर रीडिंग के बीच एक सरल प्रतिगमन की तुलना की जा सके। गहरी मिट्टी का नमूना ऑगर होल में या यांत्रिक कोरिंग उपकरणों के साथ किया जा सकता है। सतह सेंसर (जैसे, 5 और 10 सेमी) का सत्यापन पर्याप्त हो सकता है क्योंकि गहरे सेंसर को पीपीटी के समान विशिष्ट प्रतिक्रिया का पालन करना चाहिए, जैसा कि पहले चर्चा की गई थी। इस पोस्ट हॉक एसडब्ल्यूसी मूल्यांकन की कई सीमाएं हैं। प्राथमिक नुकसान यह है कि वॉल्यूमेट्रिक नमूने सीधे सेंसर पर नहीं लिए जा सकते हैं (न ही उन्हें) और वास्तव में टिन के आसपास सेंसिंग वॉल्यूम (3 सेमी के भीतर) के भीतर एसडब्ल्यूसी का प्रतिनिधि नहीं हो सकता है। यह दूसरे नुकसान की ओर जाता है; प्रतिनिधि फ़ील्ड एसडब्ल्यूसी मान प्राप्त करने के लिए कई और नमूना स्थानों और गहराई की आवश्यकता हो सकती है। इसके परिणामस्वरूप साइट के चारों ओर बहुत सारे छेद और गड़बड़ी भी हो सकती है। एक तीसरा नुकसान खुदाई के बिना गहराई पर वॉल्यूमेट्रिक मिट्टी के नमूने प्राप्त करने की कठिनाई है जो मिट्टी की प्रोफ़ाइल को बाधित करता है।

चित्रा 12: वॉल्यूमेट्रिक एसडब्ल्यूसी डेटा। 15,³⁰ , 45 और 60 सेमी की गहराई पर सीटू सेंसर से एसडब्ल्यूसी की तुलना में 60 सेमी 3 मिट्टी के कोर से एसडब्ल्यूसी डेटा को फील्ड कैलिब्रेशन डेटा के रूप में लिया गया, जिसमें दोमट, महीन रेत से लेकर मिट्टी तक की बनावट थी। इस आंकड़े को एवेट एट अल .³⁷ से अनुकूलित किया गया था। संक्षिप्त नाम: एसडब्ल्यूसी = मिट्टी के पानी की मात्रा। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

एनआरसीएस ने ऑगर होल³⁸ के तल पर नमूनों के लिए एक विस्तार रॉड पर वॉल्यूमेट्रिक सैंपलिंग ट्यूब (एक मदेरा-शैली जांच) का उपयोग करके ऑगर होल में मिट्टी की नमूना विधि विकसित की। इन प्रत्यक्ष मापों को पोर्टेबल सेंसर^37,39,40 से अप्रत्यक्ष माप ^के साथ भी जोड़ा जा सकता है ताकि सीटू सेंसर के स्थानिक प्रतिनिधित्व^13,41 का कैलिब्रेटेड मूल्यांकन प्रदान किया जा ^सके। जैसा कि प्रोटोकॉल चरण 10.10 में वर्णित है, इस प्रक्रिया को कुछ मीट्रिक (जैसे, रूट माध्य वर्ग त्रुटि, पूर्वाग्रह, सहसंबंध) को एसडब्ल्यूसी के प्रत्यक्ष नमूनाकरण या अप्रत्यक्ष अनुमानों से सीटू सेंसर के किसी भी हालिया विचलन को निर्धारित करने की अनुमति देने के लिए दोहराया जा सकता है। अधिक विवरण अंतर्राष्ट्रीय परमाणु ऊर्जा एजेंसी आईएईए⁷ द्वारा भी प्रस्तुत किए गए हैं। चरण 3 और 5 में प्रस्तुत मिट्टी की खुदाई और लक्षण वर्णन डेटा भी φ पर डेटा प्रदान करते हैं (एसडब्ल्यूसी को इस मूल्य से अधिक नहीं होना चाहिए)। मिट्टी की बनावट और क्षितिज उच्च / निम्न चालकता और मिट्टी के जल प्रतिधारण के क्षेत्रों को दर्शाते हैं। ये कदम वन मिट्टी नमूना प्रोटोकॉल²⁵ के अनुरूप हैं। प्रतिनिधित्व के वांछित पैमाने का उपयोग सत्यापन डेटासेट एकत्र करने के लिए किया जा सकता है, और उसके बाद, स्टेशन को मान्य पदचिह्न⁴² तक बढ़ाया जा सकता है। यदि एक स्टेशन सेंसर प्रकार को प्रतिस्थापित किया जाता है, तो स्थापना पूर्वाग्रह को फिर से पकड़ने के लिए विभिन्न प्रकार की मिट्टी के पानी की स्थितियों में सत्यापन डेटा का एक और सेट एकत्र करना उचित होगा।

सहायक डेटा सेट एसडब्ल्यूसी डेटा के सत्यापन और मूल्यांकन में सहायता कर सकते हैं। यह स्पष्ट है कि घटनाओं के समय, अवधि और परिमाण को सत्यापित करने के लिए ऑनसाइट पीपीटी गेज के साथ एक हाइड्रोलॉजिकल समय श्रृंखला में नाटकीय रूप से सुधार हुआ है। मृदा मैट्रिक क्षमता सेंसर मिट्टी के पानी की ऊर्जा स्थिति प्रदान करते हैं, जो पौधे के उपलब्ध पानी को निर्धारित करने के लिए महत्वपूर्ण है। हवा के तापमान, सापेक्ष आर्द्रता, हवा की गति और सौर विकिरण सहित मौसम विज्ञान सेंसर, संदर्भ वाष्पोत्सर्जन (ईटी) की प्रत्यक्ष गणना की अनुमति देते हैं, जो सापेक्ष पौधे के पानी के उत्थान के लिए एक उपयोगी मार्गदर्शिका है, और इस प्रकार, मिट्टी सुखाने की दर⁴³ है। एसडीआई -12 आउटपुट के साथ कई किफायती, ऑल-इन-वन मौसम सेंसर उपलब्ध हैं। एक दबाव ट्रांसड्यूसर से भूजल स्तर की जानकारी एक और मूल्यवान माप है, अगर पानी की मेज सतह के पास है और एक निगरानी कुआं स्थापित किया जा सकता है। अंत में, एक फ़ील्ड कैमरा वैज्ञानिक मूल्य और साइट-सुरक्षा मूल्य दोनों प्रदान कर सकता है। डिजिटल छवियां वनस्पति वृद्धि और हरियाली^को रिकॉर्ड कर सकती हैं, और स्टेशन की सामान्य स्थिति का आकलन क्षेत्र यात्रा के बिना किया जा सकता है।

पूरक तालिका S1: सीटू SWC सेंसर प्रौद्योगिकियों में सामान्य (लेकिन समावेशी नहीं)। कृपया इस फ़ाइल को डाउनलोड करने के लिए यहां क्लिक करें।

पूरक तालिका एस 2: इस प्रोटोकॉल में प्रस्तुत सभी साइटों के लिए एनआरसीएस ऑन-लाइन डेटाबेस से निकाले गए सेंसर इतिहास लॉग। डेटा प्रत्येक URL के माध्यम से उपलब्ध है. कृपया इस फ़ाइल को डाउनलोड करने के लिए यहाँ क्लिक करें.

पूरक तालिका एस 3: चित्रा 11 में प्रस्तुत डेटा उदाहरणों के लिए साइट डेटा और मिट्टी लक्षण वर्णन। कृपया इस फ़ाइल को डाउनलोड करने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Discussion

मिट्टी की नमी की स्थिति कई अलग-अलग पर्यावरणीय कारकों का परिणाम है, जिसमें मिट्टी हाइड्रोलिक और भौतिक गुणों के साथ वर्षा, वनस्पति, सौर विकिरण और सापेक्ष आर्द्रता शामिल है। ये अलग-अलग स्थानिक और लौकिक पैमानों पर अंतरिक्ष और समय के साथ बातचीत करते हैं। पानी, ऊर्जा और कार्बन चक्रों को मॉडल और पूर्वानुमानित करने के लिए, एसडब्ल्यूसी स्थिति को समझना आवश्यक है। स्वचालित माप प्रौद्योगिकियों के सबसे आम प्रकारों में से एक एक विद्युत चुम्बकीय एसडब्ल्यूसी सेंसर है जिसमें टिन होते हैं जो अबाधित मिट्टी में सीटू में डाले जाते हैं। यह प्रोटोकॉल इन सामान्य प्रकार के दफन सेंसर स्थापित करने की प्रक्रिया के लिए मार्गदर्शन प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। सटीकता, प्रदर्शन और लागत आमतौर पर सेंसर की ऑपरेटिंग आवृत्ति के आनुपातिक होते हैं; कम आवृत्ति वाले सेंसर की लागत कम होती है लेकिन मिट्टी और पर्यावरणीय कारकों से अधिक भ्रमित^होते हैं। मिट्टी- या साइट-विशिष्ट अंशांकन कम आवृत्ति सेंसर की सटीकता में सुधार कर सकता है। माप विधि विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र (ईएमएफ) की अंतर्निहित भौतिकी के कारण सेंसर प्रदर्शन को भी प्रभावित करती है।

दो प्रमुख विद्युत चुम्बकीय भौतिक कानून विद्युत चुम्बकीय संवेदन को नियंत्रित करते हैं। एक गॉस का नियम है, जो बताता है कि सेंसर का प्रचारित ईएमएफ माध्यम के ε और बीईसी दोनों पर कैसे निर्भर है। हालांकि, एसडब्ल्यूसी के साथ पारगम्यता बढ़ जाती है, इसलिए बीईसी भी होता है। इसलिए, गॉस के नियम पर निर्भर सेंसर एसडब्ल्यूसी, बीईसी और बीईसी पर तापमान प्रभाव के साथ-साथ लवणता से किसी भी हस्तक्षेप से प्रभावित होते हैं। कैपेसिटेंस सेंसिंग विधियां गॉस के नियम का पालन करती हैं और इस प्रकार^{इन प्रभावों} के लिए अधिक प्रवण होती हैं। इसके अतिरिक्त, गॉस का नियम एक ज्यामितीय कारक पर धारिता की निर्भरता का वर्णन करता है, जो मिट्टी में ईएमएफ के आकार के साथ बदलता है। अनुसंधान से पता चला है कि ईएमएफ आकार मिट्टी की संरचना और सेंसर टिन के आसपास पानी की सामग्री की छोटे पैमाने पर स्थानिक परिवर्तनशीलता के साथ बदलता है। अधिकांश मिट्टी में पानी की मात्रा और मिट्टी की संरचना की छोटे पैमाने पर स्थानिक परिवर्तनशीलता बड़ी होती है, जिसके परिणामस्वरूप ज्यामितीय कारक परिवर्तन और परिणामस्वरूप धारिता परिवर्तन होते हैं जिनका थोक औसत मिट्टी के पानी की मात्रा में परिवर्तन से कोई लेना-देना नहीं होता है। ये कारक धारिता सेंसर सटीकता को कम करते हैं और डेटा परिवर्तनशीलता ^{46,47,48 बढ़ाते हैं}। प्रतिबाधा और ट्रांसमिशन लाइन दोलन विधियां गॉस के नियम पर भी निर्भर करती हैं, जबकि समय डोमेन रिफ्लेक्टोमेट्री और टाइम डोमेन ट्रांसमिसोमेट्री विधियां मैक्सवेल के समीकरणों पर निर्भर करती हैं, जिनमें ज्यामितीय कारक शामिल नहीं है और बीईसी पर निर्भर नहीं हैं। जबकि कोई सेंसर समस्या-मुक्त नहीं है, समय डोमेन विधियां धारिता- या प्रतिबाधा-आधारित विधियों की तुलना में काफी अधिक सटीक और कम पक्षपाती होती हैं।

प्रक्रिया में कई महत्वपूर्ण कदम हैं। विरल नेटवर्क के लिए, एसडब्ल्यूसी के सबसे उपयुक्त स्थानिक प्रतिनिधित्व के लिए उचित साइट चयन और सेंसर स्थान की आवश्यकता होती है। साइट चयन बाहरी कारकों से अधिक प्रभावित हो सकता है, जैसे कि भूमि पहुंच, या अन्य वायुमंडलीय निगरानी आवश्यकताएं जहां मिट्टी की नमी सहायक माप है। मेसो-स्केल मौसम संबंधी साइटें किसी भी माइक्रोस्केल प्रभाव को कम करने के लिए व्यापक और खुली, अच्छी तरह से घास की सतहों पर स्थित हैं। ऐसे स्थान एसडब्ल्यूसी निगरानी के लिए कम आदर्श हो सकते हैं। यदि लागू हो, तो वायरलेस सेंसर प्रौद्योगिकियों^को 49,50,51,52,53 माना जाना चाहिए ताकि एसडब्ल्यूसी निगरानी मौजूदा पर्यावरण निगरानी स्टेशन से दूर और प्रतिनिधि मिट्टी में हो सके। सक्रिय कृषि संचालन और सिंचाई उपकरणों के आसपास काम करना चुनौतीपूर्ण है। अधिकांश नेटवर्क (जैसे, स्कैन और यूएसडीए-एआरएस) खेतों के किनारे रहते हैं ताकि जुताई की गतिविधियों से बचा जा सके जैसे कि हल या हार्वेस्टर जो केबलों को काट सकते हैं और सेंसर का पता लगा सकते हैं। किसी भी सीटू सेंसर और केबल को पर्याप्त रूप से दफन करने की आवश्यकता होती है और ऑन-फार्म संचालन के साथ अनुमान लगाने से बचने के लिए कम-पर्याप्त सतह प्रोफ़ाइल होनी चाहिए। वायरलेस सिस्टम⁵³ और हटाने योग्य बोरहोल सेंसर⁴⁷ अधिक उपयुक्त हो सकते हैं। बड़े पैमाने पर, मिट्टी की नमी आधारित^{सिंचाई} का उपयोग करके भूजल संरक्षण एसडब्ल्यूसी सेंसर के लिए एक बढ़ता हुआ क्षेत्र है; यह प्रोटोकॉल अबाधित मिट्टी में स्थानिक रूप से प्रतिनिधि दीर्घकालिक एसडब्ल्यूसी डेटा से संबंधित है।

कुछ मिट्टी को दूसरों की तुलना में मापना अधिक कठिन होता है। चट्टानी, बजरी, या बहुत शुष्क मिट्टी में, बिना किसी नुकसान के टिन डालना असंभव हो सकता है। एक विकल्प मिट्टी के गड्ढे की खुदाई करना और बैकफिलिंग करते समय सेंसर लगाना है, जो मूल बीडी को कॉम्पैक्ट करने की कोशिश करता है। रॉकी मिट्टी में बहुत कम संरचना होती है, जो संभवतः कई गीला और सुखाने के चक्रों के बाद ठीक हो जाएगी; हालांकि, इस तरह की गड़बड़ी साइट के मिट्टी के जल विज्ञान का वास्तव में प्रतिनिधि कभी नहीं हो सकती है। वैकल्पिक रूप से, यदि ऑगर छेद के तल में सेंसर स्थापित किए जाते हैं, तो हटाई गई मिट्टी को पत्थरों को हटाने के लिए छलनी किया जा सकता है और सेंसर टिन को समायोजित करने के लिए छेद में गहराई से फिर से पैक किया जा सकता है। सेंसर को तब लंबवत रूप से स्थापित किया जा सकता है, और ऑगर छेद को शेष गैर-छलनी मिट्टी के साथ फिर से भर दिया जाता है, जिसमें मिट्टी के रूप में लगातार संघनन जोड़ा जाता है।

वन मिट्टी में जड़ें जांच सम्मिलन के लिए समान चुनौतियां पैदा करती हैं, हालांकि कुछ स्थितियों में जड़ों को काटा जा सकता है। वन मिट्टी में अक्सर खनिज मिट्टी के शीर्ष पर कार्बनिक (ओ) क्षितिज होते हैं, जिसमें बहुत कम बीडी और उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्र हो सकता है, जिसमें बड़ी मात्रा में बाध्य पानी होता है जिसके परिणामस्वरूप उच्च एसडब्ल्यूसी⁵⁵ पर बहुत गैर-रेखीय सेंसर प्रतिक्रियाएं होती हैं। इसके अलावा, व्यवसायी शून्य-डेटम को या तो ओ-क्षितिज के शीर्ष या खनिज मिट्टी-नोटिंग के रूप में सेट करता है जो मेटाडेटा में है। मिट्टी से भरपूर मिट्टी और उच्च सिकुड़ने/सूजन क्षमता वाली विशाल मिट्टी गीली होने पर विद्युत चुम्बकीय संकेतों के लिए बेहद प्रवाहकीय हो सकती है और सूखने पर दरार पड़ सकती है। ऐसी मिट्टी को कच्चे माप^56,57 से उचित एसडब्ल्यूसी प्राप्त करने के लिए अतिरिक्त सुधार की आवश्यकता हो सकती ^है। उथली मिट्टी में, आदर्श अधिकतम गहराई तक पहुंचने से पहले चट्टान या प्रतिबंधात्मक मिट्टी क्षितिज (जैसे, कैलिच या हार्डपैन) का सामना करना पड़ सकता है। स्थान बदलना या बस गहरे सेंसर (ओं) को स्थापित नहीं करना आवश्यक हो सकता है। अत्यधिक सूखी या गीली मिट्टी चुनौतीपूर्ण हो सकती है, और मौसमी चरम सीमाओं के बाहर स्थापना तिथियों का चयन करना भी बेहतर होता है। सूखी मिट्टी बहुत मजबूत हो सकती है, और क्षति के बिना सेंसर डालना असंभव साबित हो सकता है। यदि आवश्यक हो, तो गड्ढे के चेहरे को नरम करने के लिए पानी से भरे जा सकते हैं, हालांकि मिट्टी को प्राकृतिक अवस्था में लौटने में कुछ समय लग सकता है। गीली मिट्टी गड्ढे के चेहरे का समर्थन करने के लिए बहुत कमजोर हो सकती है या खाई पानी से भर सकती है। गीली मिट्टी को ओवर-कॉम्पैक्ट करना भी आसान है।

सेंसर आउटपुट में पारगम्यता शामिल होनी चाहिए, न कि केवल एसडब्ल्यूसी, ताकि बाद में सुधार या मिट्टी-विशिष्ट अंशांकन किया जा सके। उच्च-आवृत्ति सेंसर उच्च बीईसी मिट्टी में अधिक उपयुक्त होते हैं, जबकि छोटे टिन अधिक कॉम्पैक्ट मिट्टी में स्थापित करना आसान हो सकता है। शायद सबसे महत्वपूर्ण कदम, हालांकि, मिट्टी का संपर्क है; खराब संपर्क किसी भी विद्युत चुम्बकीय सेंसर से सिग्नल को नीचा दिखाता है। अंत में, खुदाई को बैकफिल करना तुच्छ लगता है, लेकिन यह सेंसर के क्षेत्र में अधिमान्य प्रवाह को कम करने, केबलों को संरक्षित रखने और जानवरों को क्षेत्र को परेशान करने से हतोत्साहित करने के लिए महत्वपूर्ण है। एक मिट्टी- या साइट-विशिष्ट अंशांकन सेंसर सटीकता में सुधार कर सकता है लेकिन इस प्रोटोकॉल में संभव से अधिक विवरण की आवश्यकता होती है। अलग-अलग एसडब्ल्यूसी स्तरों पर समायोजित या पुन: पैक की गई क्षेत्र मिट्टी प्रतिक्रिया की रैखिकता की जांच करने के लिए आदर्श हैं और कुछ सेंसर^{प्रकारों 21} के लिए साइट-विशिष्ट अंशांकन के रूप में काम कर सकती हैं। सेंसर प्रतिक्रिया⁵⁸ की जांच करने के लिए ढांकता हुआ तरल पदार्थ भी प्रभावी मीडिया हो सकता है। तापमान-नियंत्रित जल स्नान का उपयोग मिट्टी के तापमान अंशांकन में सुधार के लिए किया जा सकता^है। यह प्रोटोकॉल सीटू एसडब्ल्यूसी सेंसर स्थापना के लिए एक मानक संचालन प्रक्रिया की स्थापना की दिशा में पहला कदम है, क्योंकि कोई मौजूदा विधि नहीं है, न ही एसडब्ल्यूसी सेंसर^60,61 के लिए अंशांकन की कोई स्वीकृत विधि है।

जबकि एसडब्ल्यूसी निगरानी इस प्रोटोकॉल का केंद्र रहा है, विधि की सीमाएं हैं, और एसडब्ल्यूसी अकेले मिट्टी के पानी की स्थिति की पूरी तस्वीर नहीं दे सकता है। कई पारिस्थितिकी तंत्र प्रक्रियाओं को मिट्टी के पानी की क्षमता द्वारा भी विनियमित किया जाता है, जिसे आमतौर पर सीटू⁶² में कम मापा जाता है। मिट्टी की जल क्षमता, हाल ही में एस लुओ, एन लू, सी झांग और डब्ल्यू लिकोस ⁶³ द्वारा समीक्षा की गई, पानी की ऊर्जा स्थिति है; ऐसे सेंसर मिट्टी के गुणों से कम प्रभावित हो सकते हैं और एसडब्ल्यूसी सेंसर 64 के लिए गुणवत्ता नियंत्रण प्रदान^{कर सकते हैं}। इसके अलावा, थोक क्षेत्र एसडब्ल्यूसी में बजरी, चट्टानें, जड़ें और शून्य स्थान (जैसे, अधिमान्य प्रवाह पथ) शामिल हैं। सीटू में एसडब्ल्यूसी सेंसर को आम तौर पर चट्टानों और जड़ों के आसपास पुनर्स्थापित किया जाता है, और सीमित माप मात्रा, जो टिन के चारों ओर केंद्रित होती है, थोक क्षेत्र एसडब्ल्यूसी के असतत लेकिन महत्वपूर्ण पहलुओं को याद कर सकती है।

यह प्रोटोकॉल उम्मीद है कि सूखे की निगरानी, जल आपूर्ति पूर्वानुमान, वाटरशेड प्रबंधन, कृषि प्रबंधन और फसल नियोजन सहित अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए अधिक सामंजस्यपूर्ण और समान एसडब्ल्यूसी डेटा का नेतृत्व करेगा। रिमोट सेंसिंग प्लेटफार्मों⁴ के आगमन ने विश्व स्तर पर एसडब्ल्यूसी का अनुमान लगाने की क्षमता को बहुत बढ़ा दिया है, लेकिन इन उत्पादों को जमीनी सत्यापन की आवश्यकता है, जो अभी भी केवल सीटू नेटवर्क⁶⁵ द्वारा उचित रूप से एकत्र किया गया है। कंप्यूटर प्रगति ने हाइपर-रिज़ॉल्यूशन एसडब्ल्यूसी मॉडलिंग⁶⁶ को विकसित करने की अनुमति दी है, जिससे उच्च-रिज़ॉल्यूशन और उप-दैनिक एसडब्ल्यूसी स्थिति का उत्पादन होता है, लेकिन इन उत्पादों को अनिश्चितता की गणना के लिए कुछ आधार प्रदान करने के लिए एसडब्ल्यूसी के सीटू अनुमानों की भी आवश्यकता होती है। अक्सर, जब एक नया उत्पाद पेश किया जाता है तो पूछा जाने वाला पहला सवाल "अनिश्चितता क्या है?" एसडब्ल्यूसी उत्पादों के लिए, सत्यापन के लिए प्राथमिक तुलना सीटू नेटवर्क डेटा⁶⁷ में है।

राष्ट्रीय समन्वित मृदा नमी निगरानी नेटवर्क (NCSMMN) से जुड़े हालिया नेटवर्क विस्तार हुए हैं, जिसमें यूएस आर्मी कोर ऑफ इंजीनियर्स अपर मिसौरी नदी बेसिन मिट्टी नमी परियोजना और एनओएए-समर्थित दक्षिण पूर्व अमेरिकी नेटवर्क बिल्डअप शामिल हैं, जो सभी पानी के खतरे की भविष्यवाणी, निगरानी और संसाधन प्रबंधन निर्णय समर्थन में सुधार करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। ऐसे अनुप्रयोगों के लिए एसडब्ल्यूसी अनुमानों की निश्चितता और सटीकता केवल डेटा अखंडता में विश्वास प्रदान करने के लिए पूरी तरह से प्रोटोकॉल और प्रक्रियाओं के साथ पूरा किया जा सकता है। NCSMMN एक संघीय नेतृत्व वाला, बहु-संस्थान प्रयास है जिसका उद्देश्य मिट्टी की नमी माप, व्याख्या और अनुप्रयोग के आसपास अभ्यास के समुदाय का निर्माण करके सहायता, मार्गदर्शन और समर्थन प्रदान करना है- "लोगों का नेटवर्क" जो डेटा प्रदाताओं, शोधकर्ताओं और जनता^{को जोड़ता है}। यह प्रोटोकॉल NCSMMN प्रयासों का एक उत्पाद है। एक डेटा गुणवत्ता नियंत्रण वर्कफ़्लो आ रहा है।

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
System components, essential			This system is the typcial micro-station used in the TxSON soil moisture network. The TxSON meteorlogical station is listed under optional components. https://acsess.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.2136/vzj2019.04.0034
Battery, sealed rechargable 12 V 12 AH	Campbell Scientific	BP12	7 amp-hour (AH) minimum
Charging regulator	Campbell Scientific	CH200	Charge regulator, needed for any unregulated solar panel
Conduit, schedule 40 PVC, 1 to 2" diameter	Any home supply store		Diameter sized appropriate to number of sensors and cable thickness. Length dependent on height of enclosure
Data aquistion software	Campbell Scientific	PC400	Free versions with limited programability, for more basic applications, manual downloads and simple sensor configurations
Data control platform	Campbell Scientific	CR300	Any SDI-12 compatible DCP is sufficint. Many also have integrated cellular modems available
Enclosure (NEMA), 10 x 12 inch, -DC 2 conduits for cables, -MM tripod mast mount	Campbell Scientific	ENC10/12-DC-MM	Two bottom conduits are required for above and below ground instruments
Mounting pole (47 inch) with pedestal legs	Campbell Scientific	CM305-PL	Smaller footprint, not tall enough for weather sensors
Rain Gage with 8 in. Orifice, 20 ft of cable	Campbell Scientific	TE525WS-L20-PT	Recommend installing rain gage on a separate vertical pole some distance from the instrument stand
Sensors, 12 cm water content reflectometer, 17ft cable, -VS SDI-12 address varies	Campbell Scientific	CS655-17-PT-VS	See Supplement Table 1 for more options
Solar panel, 20 W	Campbell Scientific	SP20	Use higher wattage panels for northern sites and lower for southern sites with higher exposre
System components, optional
Cellular Antenna, 2 dB multiband omnidirectional	Campbell Scientific	32262	Directional antennas can improve signal, if the tower location is known.
Cellular modem for Verizon/ATT	Campbell Scientific	CELL210/205	Provider is site-dependent
Crossarm mount, 4 feet	Campbell Scientific	CM204	Ideal for mounting 2 m sensors
Data aquistion software, advanced	Campbell Scientific	Loggernet	More advanced commercial sofware that includes remote communications options and advanced programming
DIN Rail Perforated Steel	Phoenix Contact	1207639	Used to mount terminal blocks inside enclosure
Galvanized steel water pipe, 1.5 or 2 inch diameter, 10 ft in length	Any home supply store		The most economical option for an instrument mast. Can be cut to length. Replaces the 47 inch mounting pole with legs
Instrument tripod, 10 foot stainless-Steel with grounding kit	Campbell Scientific	CM110	Taller instrument stand for 2 m meteorologic sensors
Lever nut connectors, five ports (Figure 5)	Digi-Key	222-415/VE00/1000	Connect one SDI-12 wire to 4 sensor wires. Alternative to DIN rail.
Null modem cable	Campbell Scientific	18663	Inteface cable between DCP with modem. Not required for integrated cellular modems
Plug-in bridge - FBS 3-5	Phoenix Contact	3030174	Used to connect the curcuit of multiple terminal blocks. Available at mouser.com
Secure Set Foam, 10 Post Kit (2 gallon)	Any home supply store		Altnerative to concrete when using a steel pipe mast or for precipation gage pole. Two part foam mixture
Sensor, air temperature and relative humidity, 10 ft cable	Campbell Scientific	HygroVUE10-10-PT	Lower accuracy and pression option. Replacable chips are the fastest means to meet annual calibration cycles.
Sensor, solar radiation pyranometer, digital thermopile	Campbell Scientific	CS320	Most inexpensive, ISO class C (second class). Better options are available but much more expensive
Sensor, wind speed anemometer, 10 ft cable	Met One	014A-10	More expensive options include wind direction, or sonic sensors with no moving parts
Solar shield for air temperature and relative humidity sensor	Campbell Scientific	RAD10E	All air temperature sensors require sheilded from the sun
Terminal blocks (Figure 5), feed-through	Phoenix Contact	3064085	The most secure method to connect multiple SDI-12 sensor wires. Available at mouser.com
Field tools, essential
Freezer bags: quart and gallon sized	Any grocery store		Storage for soil samples collected for characterization
Miscellaneous digging tools including hand trowl, flat spade, and pointed spade	Any home supply store		Backup tools to aid excavation'
Shovel (Sharpshooter) 16 in. D-handle drain spade	Razorback		Manual tool for excavating soil pit. Any narrow pointed spade will work.
Shovel, trenching, 4 in wide steel blade	Any home supply store		Ideal trenching tool for burying cable or conduit
Soil auger (<4 in diameter) with T-handle or and extension bar as needed for r test holes	AMS Samplers	400.06	Recommended for test holes. The auger type should match soil, but 'regular' performs well in most soils
Tarp (plastic) or plywood sheet	Any home supply store		Soil management during excavation and trenching
Field tools, optional
2,000 lb Mini Excavator	Sunbelt Rentals	350110	Rental equipment for mechanical excavation
Breaker or digging bar	Any home supply store		Useful to break rocks and cut roots during excavation
Galvanized Cattle Fence Panel, 16 ft x 50 in	Tractor Supply Co.	350207799	Recommend cutting fencing panels into 8' sections
Pick mattock or pulaski	Any home supply store		Great for loosening in hard or rocky soils
Post Hole Auger Hydraulic Tow Behind with 18" diameter auger	Sunbelt Rentals	700033	Rental equipment for mechanical excavation
Post hole digger, 48 in handle	Any home supply store		Useful to clear soil in bottom of pit, or for test holes
Steel fence T-posts, 6 feet tall and fence post driver, ~14 lb.	Any home supply store		Fencing support and installation
Steel rake	Any home supply store		Ideal for smoothing disturbed soil at field area
Every Day Carry (EDC), recommendations for any field technician's toolbag
Adjustable wrench with insulated handle	Any home supply store
Assorted UV-resistant zip ties	Any home supply store		Critical for neat wiring
Diagonal cutting pliers	Any home supply store		Efficient way to cut light and heavy wires and snip zip ties
Digital camera, GPS, and compass	Misc.		Ideally, these are all on your smartphone
Digital multimeter	Any home supply store		Key tool for troubleshooting power and connectivity issues in electrical systems
Electrical tape	Any home supply store		Non-black tape can be used for labeling
Electrician's Puddy for filling entrance holes of enclosures	Any home supply store		Needed to close and seal all conduit ports in the enclosure
Hex key sets in both standard and metric sizes	Any home supply store		Required for many sensor mounts
Magnetic torpedo level (8 to 12")	Any home supply store		Needed to get instrument stand vertical and leveling any meteorlogical sensors
Metric tape measure	Any home supply store		Critical for inserting probes and sampling soils - both use metric depths.
Pliers: needle nose, lineman's, and channel-lock	Any home supply store		Lineman's pliers are essential for bailing wire fences.
Portable drill, bits, nut drivers	Any home supply store
Ratchet wrench and appropriate socket sizes	Any home supply store		Ratch wrenches can get into tight spaces around sensor mounts where standard box wrenches do not work
Safety: first aid kit, water (5 gallons),  trash bags, gloves, sunscreen, insect repellent	Any home supply store
Screw drivers: small and large size with insulated handles	Any home supply store		Screws on DCP and terminal blocks are very small. Small flat and phillips heads are required. Larger tools will also come in handy
Sharpies, pencils, and notebook	Forestry Supplier		Basic record keeping is essential for metadata
Step ladder, 6 ft	Any home supply store		Hard to install 2m sensors without a ladder
Utility knife and box cutter	Any home supply store
Vegetation control: hand loppers, weed whacker, saw	Any home supply store		Depending on the environment, vegetation can quickly overwhelm a fenced off areas.
Wire strippers (8-20 gage)	Any home supply store		Essential tool for preparing wires for insertion into DCP or terminal blocks. Self-adjusting strippers are the latest rage
Annual Maintenance Supplies
Battery cleaner (baking soda) and brush	Any grocery store
Cleaning:compressed air, isopropyl alcohol, tooth brush, pipe cleaners, paper towels	Any grocery store
Desiccant, silica gel bags	Clariant	Desi Pak	Reusable after oven drying at 105 °C for over 24 h. Swap out annually.
Field calibration device for rain gage	R.M. Young	52260	Device that drips water into a rain gage at varying intensity
Handheld Weather Meter	Kestrel Instruments	0830	Direct measurement of air temperature, relative humidity, and wind speed for field verification
One quart and one gallon freezer bags	Any grocery store		Storage for any gravimetric soil samples
Portable soil moisture sensor	Delta-T Devics	SM150T	A variety of sensors exist. See evaluation at https://acsess.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/vzj2.20033
Soil core sampler, 2-1/4 in. Diameter	Soilmoisture Equipment Corp.	0200	Gravimetric soil moisture and bulk density sampler