分类： 地球科学 >> 地理学 提交时间： 2023-02-02 合作期刊: 《干旱区地理》
摘要： 土体构型对土壤水分、溶质运移过程和作物成长等有显著影响，常规测量采用人工挖土壤剖面取样、实验室化验分析等方法，其周期长效率低。针对以上问题，以探地雷达波形及其图像为研究对象，从检测土体构型的属性（层次、层厚、土质）入手，提出了一种使用探地雷达快速测量土壤土体构型的无损探测方法。基于探地雷达波形图像的纵向梯度信息能够反应土壤分层，采用包络检波法从探地雷达回波中提取包络信号，利用Hilbert分析其瞬时相位来确定分层位置；鉴于土 壤介电常数与雷达回波振幅的关系，采用探地雷达回波振幅反演各层介电常数，由介电常数推算雷达波在土壤中的传播速度，以此得到土壤剖面各层厚度；根据探地雷达波形图的图像噪声与土壤砂壤比之间存在定量关系，提出采用主成分分析方法对每一层土质的图像进行噪声估计求得各层土壤的含砂量，结合支持向量机进而辨识各层土壤土质。建立涵盖地域信息、土壤指标、探测信息、图像多特征融合信息的土体构型知识库，并编制快速识别土壤土体构型的信息系统，在内蒙古 自治区呼和浩特市周边2个试验基地、6个采样点、4类土壤土体构型使用该方法进行野外探测验证。研究表明：在上述地区地表以下1 m范围内的土体构型识别正确率达到94%以上；探测的每层土壤厚度相对测量误差小于10%。该研究方法为土体构型快速检测应用提供了一种新的中观探测思路。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2017-10-11 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 时域脉冲机制雷达广泛应用于地球探测、月球与深空探测等领域，研究雷达的探测深度有利于分析目标是否在雷达探测范围内。传统的计算方法大多基于经典雷达传输方程，在实际计算时，需要对地下介质结构以及介质特性做先验性假设，进而给出理论的穿透深度。为了克服传统计算探测深度方法的局限性，给出了一种新的计算方法，该方法不需要对探测介质做先验假设，直接从雷达实测数据出发，通过计算雷达数据间的相关性，给出雷达的探测深度。给出了两种具体的计算方法，一种为结合子波形式，另一种是利用道相关形式。分别对两种方法进行了介绍，并通过仿真验证了两种方法在计算雷达穿透深度时的有效性，同时分析了两种计算方法存在的局限性，该研究为后期处理时域脉冲雷达穿透深度问题提供了解决方法。
分类： 地球科学 >> 地理学 提交时间： 2024-04-29 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要： 根系是评价植被生态服务功能的关键基础要素，但快速、精确、无损确定根系的测量技术和方法是目前生 态系统评估中的瓶颈。探地雷达是一种高效无损的地球物理学技术，可以在无损状态下获取土壤中的根系信息。 但是探地雷达检测和识别根系的精度受土壤含水量、根系含水量、根径大小、根系埋藏深度等诸多因素影响，导致 其在野外根系探测中适用性受限，为了探究土壤含水量对探地雷达探测根系精度的影响，本研究采用野外预埋根 系的控制实验，根据探地雷达波速、振幅和根点反射系数的变化，分析了不同土壤含水量条件下根点识别率及根点 距离均方根误差。 结果表明：（1）根系探测中，探地雷达波速和振幅是判断土壤含水量变化的重要参数；（2）随着 土壤含水量的增大，探地雷达波速减小，雷达振幅趋于平缓；（3）不同土层深度上随着根系直径的增大，探地雷达波 速增大，雷达振幅趋于激烈；（4）根点识别率与土壤含水量成负相关（P
分类： 信息科学与系统科学 >> 信息科学与系统科学基础学科 提交时间： 2023-02-14 合作期刊: 《桂林电子科技大学学报》
摘要： 针对地下目标体周围介质参数估计问题,提出一种基于图像熵的介质参数估计方法。首先推导了介质条件下频率 分集阵列探地雷达的点扩展函数,分析了点扩展函数与后向投影成像算法之间的联系,然后将频率分集探地雷达与超宽带 探地雷达成像结果做了对比分析。对于同一块包含目标的待成像区域而言,介质参数对电磁波的传播速度有较大的影响, 当采用不同的介质参数分别对该区域进行成像时,得到的成像结果亦不相同。对不同参数下的成像结果进行图像熵的计 算,成像结果的图像熵值越小,则在使用该参数时成像的聚焦度越好,所对应的介质参数越接近其真实值。实验结果表明: 在介质的电导率不为零时,频率分集探地雷达较超宽带探地雷达在目标定位成像方面具有更好的效果,且当目标为细长目 标体时,所提出的参数估计方法能够对目标体周围介质参数进行有效估计。
分类： 地球科学 >> 地理学 提交时间： 2022-06-08 合作期刊: 《干旱区地理》
摘要： 沙丘内部沉积构造保存了沙丘动力演变过程的重要信息。以古尔班通古特沙漠西南缘固定、半固定新月形沙丘区为研究区域，利用探地雷达在春、秋两季对固定、半固定新月形沙丘内部构造进行探测，获取了不同规模形态的固定、半固定新月形沙丘深约8 m的内部构造图像信息。通过图像增益处理、解译和对比分析表明：（1）古尔班通古特沙漠固定、半固定新月形沙丘共有5种沙丘内部构造雷达相，即高倾角斜层理、楔状交错层理、上凸形交错层理、低倾角-近水平层理和块状层理，其中前4种主要分布在3~5 m的浅层，而块状层理主要分布在4~5 m以下的深度。（2）高倾角斜层理、楔状交错层理主要分布在高大新月形沙丘（链）的迎风坡上部和丘顶地带，前者为背风坡前积层埋藏而成，反映高大新月形沙丘迎风坡上部和丘顶风沙活动较频繁，沙丘固身缩顶后埋藏的前积纹层因风蚀而出露，后者为迎风坡风蚀坑和风蚀槽中由风沙流充填而成的构造或在丘顶风向的季节性变化形成的构造。（3）与灌丛沙丘相关的上凸形交错层理广泛分布在新月形沙丘的迎风坡中下部，在背风坡也有局部出现，表明灌丛沙丘在沙丘表层的风沙过程中占有重要地位；而深部的块状层理可能是早期风积层受到强烈的生物扰动，原生层理消失而产生。（4）以上沙丘内部构造的类型与组合分布特点，反映了研究区新月形沙丘总体上趋于稳定或衰退状态，这与现代沙丘固身缩顶的地貌变化特征相一致。例如，迎风坡中上部和丘顶常见风蚀槽，背风坡因坡度变缓、前积层发育趋缓，现代风沙活动主要集中于新月形沙丘的上部和丘顶等。由此可见，研究区固定、半固定新月形沙丘内部构造及其组合分布特征异于流动新月形沙丘，也与半个多世纪以来北疆沙漠气候变暖变湿、平均风速减弱、植被盖度增加的区域自然地理环境变化趋势有一定的吻合性。
分类： 农、林、牧、渔 >> 农、林、牧、渔业科学其他学科 提交时间： 2023-02-17 合作期刊: 《智慧农业（中英文）》
摘要： 为确定田块尺度下探地雷达对不同深度及相邻反射层间土壤含水量的反演精度、有效反演深度、 最佳反演深度及最优反演模型，本研究采用1000 MHz中心频率探地雷达设备，分别在无降雨偏干旱土壤和 降雨后湿润土壤两种条件下，在选定农田区域基于共中心点法采集雷达波数据，提取有效地表波与反射波 数据，通过双曲线拟合法分别获取不同深度反射层雷达波的传播速度，计算得出土壤的相对介电常数，最 后根据土壤体积含水量和介电常数之间的经验模型计算获得不同深度的土壤体积含水量。通过Topp、Roth、 Herkelrath和Ferre四种经验模型分别进行土壤体积含水量反演测定，同时以利用烘干法获取的代表性测定 土壤含水量实测值为指标进行精度验证。田间试验结果表明，1000 MHz探地雷达的有效反演深度范围为 0~50 cm; 土壤偏干旱和偏湿润条件的最佳反演深度分别为50 cm和40 cm; Roth模型相关性最好，决定系 数R2最高为0.750，且Roth模型反演土壤含水量值最稳定，在土壤偏干旱和偏湿润条件下均方根误差（Root Mean Square Error，RMSE） 平均值分别为0.0401 m3/m3和0.0335 m3/m3; 相对误差（Relative Error，RE） 最低 为3.0%。探地雷达具备对定量深度田间土壤含水量快速、精准监测的能力，但其反演模型需根据不同土壤 类型等条件进行相应参数校正。
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