要准确描述土壤的介电特性非常复杂。为此，研究人员在理论和试验的基础上建立了多种土壤介电模型[15]。Wang等[16]通过大量的试验，将土壤水分为束缚水含量和自由水含量，结合土壤的物理结构建立了土壤基质、空气、束缚水和自由水4种介质混合的Wang-Schmugge土壤介电模型[16]。土壤由干变湿的过程中，水分子开始被吸附在土壤颗粒上不能自由移动，这部分水称为束缚水，继续增加土壤水分，当水分超过一定的阈值时，水分子可以自由移动，这部分水称为自由水。由于束缚水的介电常数难以获取，Wang-Schmugge模型将束缚水介电常数用冰的介电常数替代，使得计算过程简化。由于模型没有实质体现束缚水的介电特性，从而给模型引入计算误差[17]。Dobson 等[18]基于1.4~18 GHz的实验数据，建立了Dobson土壤介电模型。Dobson模型在实验数据的基础上结合了Birchak土壤折射率原理[19]，建立了半经验土壤介电模型。Dobson模型和Wang-Schmugge模型都将土壤湿度区分为结合水和自由水，但不同的是Dobson模型将束缚水对介电常数的贡献拟合为自由水表示，同样没有实质计算束缚水的介电常数。为充分体现自由水和束缚水介电常数的差异，Mironov等[20]基于理论推导建立了适用性更广泛的通用折射率混合模型，该模型与上述2种模型最大的区别在于Mironov土壤介电模型结合Debye方程分别计算了结合水和自由水的介电常数，Debye方程描述了介电常数实部与虚部、介质损耗角正切值等物理量与交变电场频率的关系，被广泛应用于不同介质介电常数的计算。因此，Mironov土壤介电模型实质性体现了土壤中束缚水的介电常数特性，是目前已有的理论土壤介电模型之一。此后，Mironov等[21,22,23]在该折射率混合模型的基础上进行了多次改进，提高了模型的模拟精度，使得模型理论性更强且适用性更广。在最近的研究中，Mironov等[24]为解决土壤冻结状态（-1~-30 ℃）下L波段（1.4 GHz）微波反演土壤湿度的难题，将温度和土壤质地结合，发展出可以适用于土壤冻结和融化状态的Mironov土壤介电模型。除Mironov土壤介电模型可以同时适用于土壤冻结和融化状态的土壤湿度反演外，Stähli等[25]开展基于时域反射法（Time Domain Reflectometry, TDR）研究冻土液态水和溶质迁移试验，其将土壤分为基质、液态水、冰和空气4种组分并将土壤温度与土壤介电模型结合，建立Four-phase土壤介电模型也适用于土壤冻结和融化状态土壤湿度反演。此后多项研究将该模型用于SMAP卫星及ELBARA地基被动微波反演土壤冻结和融化状态下的土壤湿度并获得了较好的反演结果[26,27,28]。区别于其他3种介电模型的是Four-phase模型没有区分自由水和束缚水，而是将土壤水分划分为自由水和冰两种情况。上述4种土壤介电模型计算过程中土壤质地等参数易于获取，使用过程灵活且适用性广，已经被广泛应用于主动和被动微波遥感反演土壤湿度算法。