TH-CRNS1000区域雪水当量和雪深分析系统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时，与介质中的原子核尤其是氨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，***后转化为热能。碰撞后返回地表部分的快、慢中子将在地表以快的速度达到平衡，其浓度受表层士壤湿度显著影响。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士壤化学性质不敏感，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。
