一、介绍
环境中的宇宙射线粒子与原子核碰撞生成高能中子，这些高能中子在穿过空气与土壤时，与介质中的原子核尤其是氢原子发生弹性碰撞而改变方向，并失去部分能量，逐渐慢化为快中子、热中子、慢中子，最后转化为热能。碰撞后返回地表部分的快、慢中子将在地表以极快的速度达到平衡，其浓度受表层土壤湿度显著影响。通过中子探测器，探测地表附近的快中子或慢中子数，就可以通过修正关系计算出大面积的土壤平均含水量。由于快中子与土壤水分关系对土壤化学性质不敏感，适合用于测量土壤含水量，而慢中子适合用于测量地表积雪深度。
XG-CS1000区域土壤含水量观测系统是遥感过程中反演土壤含水量的有效验证手段，也有效解决了极强降雪和区域降雪无法准确测量的难题。
相比于侵入性的点尺度方法到卫星遥感，使用宇宙射线来测量区域土壤含水量具有许多优点，弥合了点测量和卫星之间的鸿沟：
1、其较大的水平占地面积，可通过单个探针对大面积平均土壤湿度/ SW E / BW E进行量化。
2、它是非接触式的探头，可安装在离地面2米雪的表面上，非侵入性。
3、可持续监控，无间断。
二、技术原理
环境中的宇宙射线粒子与原子核碰撞生成高能中子，这些高能中子在穿过空气与土壤时，与介质中的原子核尤其是与其本身质量相当的氢原子（质子）发生弹性碰撞而改变方向，并失去部分能量，逐渐慢化为快中子。快中子持续与氢原子（质子）发生弹性碰撞，慢化为慢中子，该慢中子数目与雪层中的含水量关系密切，因此，通过记录穿透积雪的下向二级宇宙射线强度来测量雪水当量和雪深。
三、主要特点
四、XG-CS1000区域土壤含水量观测系统数据处理软件
XG-CS1000区域土壤含水量观测系统数据处理软件可以通过输入的空气温度、压力、太阳活动矫正因子等参数对快中子量进行校正后，自动计算出雪水当量SWE。增加提示异常值的功能，当土壤计算出的土壤含水量为负值时，进行数据标记，用户可以进行选择性的剔除与否。以及按照目前国际上认可体积含水量（单位m3 /m3），增加转换选项，通过在方法设置选择是否计算体积含水量，如果计算就必须手动输入土壤容重的参数（单位g/cm3），根据中输入土壤容重来计算体积含水量，即原质量含水量（kg /kg）结果乘以手动输入的土壤容重参数；原质量含水量和体积含水量都将保存到计算结果中。
五、XG-CS1000区域土壤含水量观测系统性能指标
1.系统供电：10-16VDC；探头供电：10-16VDC；
2.系统功耗：微功耗设计，探头：5mA@12V；系统：25mA@12V；
3.中子探测器采用新型高效环保探测器，使用寿命长，功耗低；
4.数据存储：CR1000XE数据采集器；
5.采集间隔：1min～1year可选；
6.测量范围：深度150-300mm；测量源区20-40ha（公顷）
7.测量间隔 典型1h
8.系统供电 6～26 VDC
9.最大量程（mm） 150-300（雪上）
10.雪深60cm
11.系统耗电 95 mA@ 12 V
12.采集间隔 1min～1year可选
13.数据存储 内部SD卡，外部可更换SD卡
14.测量源区 20-40ha（雪上）
15.数据接口 USB，RS232
16.是否可林下观测: 是
17.影响因素 土壤水分、高大植被、太阳活动
六、系统配置
中子探测器、数据采集器、大气压、湿度和温度传感器、太阳能供电系统、安装支架、机箱、4G无线网络传输模块等；也可增加外部湿度和温度、降雨量等传感器等。
