探地雷达检测土壤物化质量的关键技术研究

【摘要】：随着环境污染的加剧以及精细农林业发展的需要,快速、准确了解土壤的物化质量成为生态学、农业、林业和土壤学研究的热点。探地雷达作为一种高效、快速、连续、无损伤、低成本和高分辨率成像的探测工具,其应用日益受到重视。本次试验通过搭建不同物质、不同含水量、不同含盐量、不同PH系列和多层介质的物理模型的方法,利用探地雷达进行检测和分析,并采用多项式拟合和多元线性逐步回归的方法,完成了土壤含水量的定量化标定。研究结果表明：对于250M,400M,500M的雷达来说,采用适当的图像处理技术,可以准确地区分出层次,但900M的图像难以准确地分出层次。小波变换作为一种非常有效的图像处理方法,既可以实现不同尺度上图像的分解,也可以更好地突出某些特征,小波分析宜选用db小波,分解的层次为2-4层。研究发现,土壤的介电常数与容积含水量呈显著相关,而与孔隙度相关性不显著。土壤的介电常数与容积含水量关系为非线性关系。利用小波分析对不同物质的探地雷达信号进行增强时发现,在400M时,土壤、沙和粉煤灰的振幅是依次增大的,而在900M时,振幅依次增大的是沙、土壤和粉煤灰。利用误差传播定律,对探地雷达探测不同深度的垂直分辨率和水平分辨率的误差进行了计算,结果表明,在介电常数相同,且介电常数测量误差为一常量时,探地雷达检测的垂直和水平分辨率误差随着探地雷达频率的提高而呈下降趋势。