Several curvature parameters, solar radiation parameter and topographic flow generation parameters have been summarized and calculated to predict the spatial distribution of soil moisture content. The spatial distribution of soil moisture data can be obtained using Global Positioning System(GPS) and portable soil moisture monitoring equipment, Theta-Probe. Correlation analysis has been performed between the parameters of soil moisture prediction and measured data of soil moisture. Multiple regression analysis of soil moisture prediction shows the potential capability and limitations of existing methods of digital terrain analysis.
The resolution issue of various soil moisture prediction parameters such as wetness index and curvatures is addressed. The sensitivities of various index are discussed on the base of the statistical aspects. The statistical analysis of three flow determination algorithms on the DEM is performed. The upslope area associated with SFD algorithm appear to more sensitive than the parameters of the other algorithms(MFD, DEMON). The wetness index shows relatively less variation both in resolution and the calculation Procedures.
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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제64권1호
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pp.79-89
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2022
Soil moisture is significantly related to crop growth and plays an important role in irrigation management. To predict soil moisture, various process-based model has been developed and used in the world. Various models (Land surface model) may have different performance depending on the model parameters and structures that causes the different model output for the same modeling condition. In this study, the three land surface models (Noah Land Surface Model, Soil Water Atmosphere Plant, Community Land Model) were used to compare the model performance (soil moisture prediction) and develop the multi-model simulation. At first, the genetic algorithm was used to estimate the optimal soil parameters for each model, and the parameters were used to predict soil moisture in the study area. Then, we used the multi-model approach based on Bayesian model averaging (BMA). The results derived from this approach showed a better match to the measurements than the results from the original single land surface model. In addition, identifying the strengths and weaknesses of the single model and utilizing multi-model methods can help to increase the accuracy of soil moisture prediction.
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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제58권5호
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pp.81-90
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2016
Due to droughts and water shortages causing severe damage to crops and other vegetations, much attention has been given to efficient irrigation for upland farming. However, little information has been known to measure soil moisture levels in a field scale and apply their spatial variability for proper irrigation scheduling. This study aimed to characterize the spatial variability and temporal stability of soil water contents at depths of 10 cm, 20 cm and 30 cm on flat (loamy soil) and hill-slope fields (silt-loamy soil). Field monitoring of soil moisture contents was used for variogram analysis using GS+ software. Kriging produced from the structural parameters of variogram was applied for the means of spatial prediction. The overall results showed that the surface soil moisture presented a strong spatial dependence at the sampling time and space in the field scale. The coefficient variation (CV) of soil moisture was within 7.0~31.3 % in a flat field and 8.3~39.4 % in a hill-slope field, which was noticeable in the dry season rather than the rainy season. The drought assessment analysis showed that only one day (Dec. 21st) was determined as dry (20.4 % and 24.5 % for flat and hill-slope fields, respectively). In contrary to a hill-slope field where the full irrigation was necessary, the centralized irrigation scheme was appeared to be more effective for a flat field based on the spatial variability of soil moisture contents. The findings of this study clearly showed that the geostatistical analysis of soil moisture contents greatly contributes to proper irrigation scheduling for water-efficient irrigation with maximal crop productivity and environmental benefits.
Proceedings of the Korean Society of Crop Science Conference
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한국작물학회 2019년도 추계학술대회
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pp.19-19
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2019
It is necessary to maintain stable crop productions under the unsuitable environments, because the drought and flood may be frequently caused by the global warming. Therefore, it is agent to improve the crop growth model corresponded to soil moisture status. Chili pepper (Capsicum annuum) is one of the useful crop in Asia, and then it is affected by change of precipitation in consequence drought and flood occur however crop model to evaluate water stresses on chili pepper is not enough yet. In this study, development of crop model under different soil moisture status was attempted. The experiment was conducted on the slope fields in the greenhouse. The water level was kept at 20cm above the bottom of the container. Habanero (C. chinense) was used as material for crop model. Sap bleeding rate, SPAD value, chlorophyll content, stomatal conductance, leaf water potential, plant height, leaf area and shoot dry weight were measured at 10 days after treatment (DAT) and 13 DAT. Moreover, temperature and RH in the greenhouse, soil volume water contents (VWC) and soil water potential were measured. As a result, VWC showed 4.0% at the driest plot and 31.4% at the wettest plot at 13 DAT. The growth model was calculated using WVC and the growth analysis parameters. It was considered available, because its coefficient of determination showed 0.84 and there are significant relationship based on plants physiology among the parameters and the changes over time. Furthermore, we analyzed the important factors for higher accuracy prediction using multiple regression analysis.
Achievements in the real-time soil spectro-photometer are: an improved soil penetrator to ensure a uniform soil surface under high speed conditions, real-time collecting of underground soil reflectance, getting underground soil color images, use of a RTK-GPS, and all units are arranged for compactness. With the soil spectrophotometer, field experiments were conducted in a 0.5 ha paddy field. With the original reflectance, averaging and multiple scatter correction, Kubelka-Munk (KM) transformation as soil absorption, its 1st and 2nd derivatives were calculated. When the spectra was highly correlated with the soil parameters, stepwise regression analysis was conducted. Results include the best prediction models for moisture, soil organic matter (SOM), nitrate nitrogen (NO$_3$-N), pH and electric conductivity (EC), and soil maps obtained by block kriging analysis.
Achievements in the real-time soil spectro-photometer are: an improved soil penetrator to ensure a uniform soil surface under high speed conditions, real-time collecting of underground soil reflectance, getting underground soil color images, use of a RTK-GPS, and all units are arranged for compactness. With the soil spectrophotometer, field experiments were conducted in a 0.5 ha paddy field. With the original reflectance, averaging and multiple scatter correction, Kubelka-Munk (KM) transformation as soil absorption, its 1st and 2nd derivatives were calculated. When the spectra was highly correlated with the soil parameters, stepwise regression analysis was conducted. Results include the best prediction models for moisture, soil organic matter (SOM), nitrate nitrogen ($NO_3-N$), pH and electric conductivity (EC), and soil maps obtained by block kriging analysis.
The interaction between land surface and atmosphere is essentially affected by hydrometeorological variables including soil moisture. Accurate estimation of soil moisture at spatial and temporal scales is crucial to better understand its roles to the weather systems. The KLDAS(Korea Land Data Assimilation System) is a regional, specifically Korea peninsula land surface information systems. As other prior land data assimilation systems, this can provide initial soil field information which can be used in atmospheric simulations. For this study, as an enabling high-resolution tool, weather research and forecasting(WRF-ARW) model is applied to produce precipitation data using GFS(Global Forecast System) with GFS embedded and KLDAS soil moisture information as initialization data. WRF-ARW generates precipitation data for a specific region using different parameters in physics options. The produced precipitation data will be employed for simulations of Hydrological Models such as HEC(Hydrologic Engineering Center) - HMS(Hydrologic Modeling System) as predefined input data for selected regional water responses. The purpose of this study is to show the impact of a hydrometeorological variable such as soil moisture in KLDAS on hydrological consequences in Korea peninsula. The study region, Chongmi River Basin, is located in the center of Korea Peninsular. This has 60.8Km river length and 17.01% slope. This region mostly consists of farming field however the chosen study area placed in mountainous area. The length of river basin perimeter is 185Km and the average width of river is 9.53 meter with 676 meter highest elevation in this region. We have four different observation locations : Sulsung, Taepyung, Samjook, and Sangkeug observatoriesn, This watershed is selected as a tentative research location and continuously studied for getting hydrological effects from land surface information. Simulations for a real regional storm case(June 17~ June 25, 2006) are executed. WRF-ARW for this case study used WSM6 as a micro physics, Kain-Fritcsch Scheme for cumulus scheme, and YSU scheme for planetary boundary layer. The results of WRF simulations generate excellent precipitation data in terms of peak precipitation and date, and the pattern of daily precipitation for four locations. For Sankeug observatory, WRF overestimated precipitation approximately 100 mm/day on July 17, 2006. Taepyung and Samjook display that WRF produced either with KLDAS or with GFS embedded initial soil moisture data higher precipitation amounts compared to observation. Results and discussions in detail on accuracy of prediction using formerly mentioned manners are going to be presented in 2011 Annual Conference of the Korean Society of Hazard Mitigation.
Kim, Yihyun;Hong, Sukyoung;Lee, Kyungdo;Jang, Soyeong;Lee, Hoonyol;Oh, Yisok
Korean Journal of Remote Sensing
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제29권1호
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pp.35-43
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2013
We analyzed the relationships between backscattering coefficients of wheat measured by COSMO-SkyMed SAR and biophysical measurements such as biomass, vegetation water content, and soil moisture over an entire wheat growth period. Backscattering coefficients increased until DOY 129 and then decreased along with fresh weight, dry weight, and vegetation water content. Correlation analysis between backscattering and wheat growth parameters revealed that backscatter correlated well with fresh weight (r=0.88), vegetation water content (r=0.87), and dry weight (r=0.80), while backscatter did not correlated with soil moisture (r=0.18). Prediction equations for estimation of wheat growth parameters from the backscattering coefficients were developed.
A practical flood forecasting model(FFM) is suggested. The output of the model is the results which the initial condition of meteorological parameters and soil moisture are projected on the future. The physically based station model for rainfall forecasting(RF) and the storage function model for runoff prediction(RP) are adopted respectively. Input variables for FFM are air temperature, pressure, and dew-point temperature at the ground level and the flow at the rising limb(FRL). The constant parameters for FFM are average of optimum values which the past storm events have. Also loss rate of rainfall can predicted by FRL.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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