一种基于中频探地雷达的滨海盐渍土剖面构型测定方法与流程

本发明属于土壤剖面调查技术领域，具体地说，涉及一种基于中频探地雷达的滨海盐渍土剖面构型测定方法。

背景技术：

滨海盐渍土区剖面土壤质地突变丰富，黏土层分布不均且深浅不一，土壤剖面构型的差异在根本上决定了土壤水盐的运移规律、耕作层的盐渍化程度，关系到土壤改良的技术工艺和成功与否。

目前常用的土壤剖面调查方法是挖掘土壤剖面或者打土钻，现场识别土壤分层，采集样品，测定土壤水分、容重、粒径组成、有机质等理化特性，最后确定土壤发生分层和土体构型特征。结果准确，但整个过程费时、费力，不适宜中尺度和大区域的土壤调查。

探地雷达技术可以沿测线方向连续读取土壤剖面，根据电磁波振幅能值和波形变化在水平方向上可识别土壤剖面构型有差异的地块，误差多小于0.5m；在垂直方向上可识别土壤介电特性差异分层，误差可达0.1m。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种基于中频探地雷达的滨海盐渍土剖面构型测定方法，该方法具有误差小，省时省力的特点，适合推广应用。

其具体技术方案为：

一种基于中频探地雷达的滨海盐渍土剖面构型测定方法，包括以下步骤：

步骤1、使用250mhz中心频率的探地雷达进行剖面法测量，时窗设置为76ns，水平采样间隔为0.04m；首条测线旨在经过不同土体构型的地块，沿调查区长边方向布设，同时参考地面植被表征，应经过不同类型植被覆盖或同一植被但长势差异的区域；选取典型地块，在每个地块内部进行测量；

步骤2、探地雷达信号经过基础滤波处理、空气波校正和信号增益；

步骤3、提取时间-振幅信息。

进一步，步骤2中滤波处理方法选择dewow。

进一步，步骤2中信号增益选取指数补偿增益法，增益幅度为10-1000，衰减系数为32。

进一步，步骤3中时间-振幅信息的时间-振幅谱以电磁波双程走时为横坐标，以平均振幅能值为纵坐标。

本发明以地面植被覆被差异为表征布设测线，保证调查的完整性和典型性。剖面波谱影像解译与振幅-时间信息分析相结合，明确土壤分层位置和各层土壤的介电特性。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明在具体应用过程中，探地雷达波谱影像区分典型地块的误差可小于0.5m。沿电磁波传播方向观察，1.5m深度范围内的土层信息清晰，探地雷达识别土壤介电特性差异分层的误差可达0.1m。该方法具有误差小，省时省力的特点，适合推广应用。

附图说明

图1为gpr测线布设示意图；

图2为小麦田的雷达波谱图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方案对本发明的技术方案作进一步详细地说明。

一种基于中频探地雷达的滨海盐渍土剖面构型测定方法，包括以下步骤：

(1)使用250mhz中心频率的探地雷达进行剖面法测量，时窗设置为76ns，水平采样间隔为0.04m。首条测线旨在经过不同土体构型的地块，可沿调查区长边方向布设，同时参考地面植被表征，应经过不同类型植被覆盖或同一植被但长势差异的区域；选取典型地块，在每个地块内部进行测量(见图1)。

(2)探地雷达信号主要包括：基础滤波处理、空气波校正和信号增益。选择dewow滤波处理方法；选取指数补偿增益法，增益幅度为10-1000，衰减系数为32。

(3)提取时间-振幅信息。时间-振幅谱以电磁波双城走时为横坐标，以平均振幅能值为纵坐标。

在长势不均的小麦田中，观察首条测线可区分小麦长势不同的地块(见图2)，探地雷达波谱影像区分典型地块的误差可小于0.5m。沿电磁波传播方向观察，1.5m深度范围内的土层信息清晰，探地雷达识别土壤介电特性差异分层的误差可达0.1m。

对比上述麦田中光板地和麦苗长势好这两个地块的电磁波振幅变化数据，发现：电磁波振幅的衰减规律不一致，光板地分为0-8ns和8-16ns两个阶段，麦苗长势好的地块分为0-8ns、8-14ns和14-20ns三个阶段；电磁波信号衰减分级与土层特性变异十分相关；土壤盐分低的地块电磁波振幅能值高，衰减速度慢。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于中频探地雷达的滨海盐渍土剖面构型测定方法，该方法包括以下步骤：使用250MHz中心频率的探地雷达进行剖面法测量，时窗设置为76ns，水平采样间隔为0.04m；首条测线旨在经过不同土体构型的地块，沿调查区长边方向布设，若参考地面植被表征，应经过不同类型植被覆盖或同一植被但长势差异的区域；选取典型地块，在每个地块内部进行测量；探地雷达信号经过基础滤波处理、空气波校正和信号增益；提取时间‑振幅信息。该方法具有误差小，省时省力的特点，适合推广应用。

技术研发人员：王萍;李新举;闵祥宇;杨东;赵学伟;孙问娟;李芳
受保护的技术使用者：曲阜师范大学;山东农业大学
技术研发日：2017.05.05
技术公布日：2017.09.15