發(fā)布時間：2017-10-06 19:23

  本文關(guān)鍵詞：基于支持向量機的探地雷達測定土壤含水率的研究

  更多相關(guān)文章： 探地雷達 土壤含水率 支持向量機 分類模型

【摘要】：近年來探地雷達在土壤性質(zhì)方面的研究越來越多,但有關(guān)土壤含水率方面的研究較少,已有研究多是分析探地雷達介電常數(shù)與土壤含水率的關(guān)系,這種研究方法對于介電常數(shù)的要求極高,而且多數(shù)研究是通過室內(nèi)試驗完成的。為此,本文選擇順義區(qū)的兆豐產(chǎn)業(yè)基地作為實驗地,在三個100 m×100 m的樣地分別布設(shè)5條測線進行探地雷達探測,每條測線上設(shè)置5個樣點分層采集土壤測定土壤含水率及其土壤顆粒組成。應(yīng)用RANDA7以及MATLAB2012b對探地雷達進行圖像處理、數(shù)據(jù)提取與分析,并利用支持向量機(LIBSVM)構(gòu)建實測土壤含水率與探地雷達圖像提取數(shù)據(jù)之間的分類關(guān)系模型。通過研究發(fā)現(xiàn):(1)野外較多因素的干擾與影響下,利用互相關(guān)分析剔除探地雷達圖像信息干擾,在土壤含水率不可控的自然狀態(tài)下進行研究,提高了數(shù)據(jù)的準確率及后續(xù)分類關(guān)系的精度;(2)依據(jù)波形定位與互相關(guān)分析結(jié)果,在MATLAB2012b中進行探地雷達圖像振幅數(shù)據(jù)的定點提取,提取數(shù)據(jù)進行分類測試的準確率相較于直接進行圖像振幅提取進行分類測試的準確率有很大提高。(3)在LIBSVM中利用探地雷達反射波振幅、互相關(guān)結(jié)果建立與土壤含水率的分類關(guān)系,能夠?qū)崿F(xiàn)分類模型的建立。分類結(jié)果表明,在訓(xùn)練過程中選擇系統(tǒng)程序默認的RBF參數(shù)尋優(yōu)結(jié)果差,準確率僅為33.3%。經(jīng)過對參數(shù)的選擇比較,使用(-c,1,-h,-g,0.2)參數(shù)增加了邊界函數(shù)的復(fù)雜性,并且準確率提高到78.3%;(4)研究結(jié)果顯示土壤含水率在表層的測定精度高于底層土壤。進行分類時如果去掉第四層土壤含水量的測試數(shù)據(jù),分類結(jié)果的準確率將提高到81.5%。(5)所構(gòu)建的支持向量機模型能夠反映出探地雷達振幅與土壤含水率實測值與預(yù)測值之間的相互關(guān)系。用LIBSVM預(yù)測探地雷達振幅數(shù)據(jù)與土壤含水率的變化關(guān)系具有可行性,二者具有很強的相關(guān)性,并且通過回歸分析其MAE值為0.0486,RMSE值為0.0664。
【關(guān)鍵詞】：探地雷達 土壤含水率 支持向量機 分類模型
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S152.7
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 選題背景和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究進展11-17
• 1.2.1 土壤含水量測定方法11-14
• 1.2.2 探地雷達在土壤學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用14-16
• 1.2.3 非線性方法在土壤物理參數(shù)回歸擬合中的應(yīng)用16-17
• 1.2.4 存在問題17
• 1.3 研究內(nèi)容與技術(shù)路線17-20
• 1.3.1 研究內(nèi)容17-19
• 1.3.2 技術(shù)路線19-20
• 第2章 數(shù)據(jù)采集與研究方法20-30
• 2.1 數(shù)據(jù)采集20-24
• 2.1.1 實驗地的選擇20
• 2.1.2 實驗設(shè)備20-21
• 2.1.3 實驗樣地設(shè)置21-23
• 2.1.4 實驗的影響因素的消除23-24
• 2.2 參數(shù)測定24-25
• 2.2.1 含水率的測定24
• 2.2.2 土壤粒徑比例的測定24-25
• 2.3 研究方法25-30
• 2.3.1 互相關(guān)處理原理25-26
• 2.3.2 支持向量機26-30
• 第3章 探地雷達圖像處理與數(shù)據(jù)提取30-41
• 3.1 探地雷達圖像處理工具30
• 3.2 探地雷達圖像預(yù)處理過程30-32
• 3.2.1 抑制干擾31
• 3.2.2 HILBERT變換31-32
• 3.3 數(shù)字濾波及波形的提取32-41
• 3.3.1 IIR濾波圖像處理32
• 3.3.2 波形的提取與結(jié)果分析32-41
• 第4章 探地雷達數(shù)據(jù)互相關(guān)分析與振幅提取41-47
• 4.1 探地雷達數(shù)據(jù)互相關(guān)處理41-44
• 4.1.1 互相關(guān)分析結(jié)果41-44
• 4.1.2 互相關(guān)處理結(jié)果應(yīng)用44
• 4.2 振幅數(shù)據(jù)提取44-47
• 第5章 探地雷達測定土壤含水率的支持向量機分類模型47-54
• 5.1 支持向量機中調(diào)控模型構(gòu)建47-49
• 5.1.1 影響因子47-48
• 5.1.2 數(shù)據(jù)選取48-49
• 5.1.3 模型驗證49
• 5.2 SVM分類模型參數(shù)優(yōu)選結(jié)果49
• 5.3 支持向量機模型結(jié)果及分析49-54
• 5.3.1 模型分類結(jié)果及分析49-51
• 5.3.2 模型預(yù)測結(jié)果及分析51-54
• 第6章 結(jié)論與展望54-56
• 6.1 結(jié)論54
• 6.2 不足與展望54-56
• 參考文獻56-65
• 致謝65-66
• 個人簡介66

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1 李國芳,夏自強,郝振純,蔣洪庚,陳海芳;田間土壤含水率的統(tǒng)計特性分析[J];河海大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2002年01期

2 雷少剛;卞正富;;探地雷達測定土壤含水率研究綜述[J];土壤通報;2008年05期

3 曾慶欣;李曉東;李光林;;基于太陽能的土壤含水率遠程實時監(jiān)測儀研制[J];農(nóng)機化研究;2012年08期

4 殷哲;雷廷武;晏清洪;陳展鵬;董月群;莊曉暉;;土壤含水率對近紅外傳感器標定模型的響應(yīng)研究[J];中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報;2013年06期

5 王作華 ,鄭會君;保護性耕作農(nóng)田地溫及土壤含水率測試分析[J];農(nóng)村牧區(qū)機械化;2003年04期

6 徐效軍;張鷹;;土壤含水率與光譜反射率的灰色關(guān)聯(lián)分析[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2006年07期

7 鮑一丹;何勇;方慧;Annia Garcia Pereira;;土壤的光譜特征及氮含量的預(yù)測研究[J];光譜學(xué)與光譜分析;2007年01期

8 張榮標;何加祥;吳濤;馮友兵;;基于圖像處理的土壤表層含水率在線檢測方法研究[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2007年10期

9 呂長平;徐艷;成明亮;;土壤含水率對牡丹生理生化特性的影響[J];湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2007年05期

10 楊紹輝;王一鳴;孫凱;;基于土壤含水率垂向變化規(guī)律的水分傳感器布設(shè)[J];農(nóng)業(yè)機械學(xué)報;2008年05期

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1 陳海波;冶林茂;范玉蘭;;三種土壤含水率測量方法的綜合對比分析[A];中國氣象學(xué)會2007年年會氣象綜合探測技術(shù)分會場論文集[C];2007年

2 洪昌紅;黃本勝;邱靜;王珍;楊靜學(xué);徐敬華;;幼生桉表層土壤含水率變化研究[A];中國水利學(xué)會2013學(xué)術(shù)年會論文集——S1水資源與水生態(tài)[C];2013年

3 于海燕;康紹忠;;西北旱區(qū)葡萄園土壤含水率空間變異性研究[A];現(xiàn)代節(jié)水高效農(nóng)業(yè)與生態(tài)灌區(qū)建設(shè)（下）[C];2010年

4 許秀英;甘龍輝;陶冶;黃操軍;;基于遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的土壤含水率預(yù)測[A];中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會2011年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

5 王苑;鄭瑩瑩;宋新山;;干濕交替對土壤氮循環(huán)及相關(guān)酶活性的影響[A];2013中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集（第八卷）[C];2013年

6 周瑞平;王靜;海春興;;毛烏素沙地采煤塌陷程度對土壤含水率的影響研究[A];黃河流域資源環(huán)境與生態(tài)文明建設(shè)學(xué)術(shù)研討會交流材料[C];2011年

7 張愛英;崔秀蘭;趙玉金;張善君;謝考現(xiàn);;用土壤含水率法分析山東干旱[A];新世紀氣象科技創(chuàng)新與大氣科學(xué)發(fā)展——中國氣象學(xué)會2003年年會“農(nóng)業(yè)氣象與生態(tài)環(huán)境”分會論文集[C];2003年

8 王磊;龍濤;祝欣;田猛;林玉鎖;李群;;用于土壤及地下水修復(fù)的多相抽提技術(shù)原理及其有效性評估方法[A];2013中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集（第五卷）[C];2013年

9 程星;於芳;;喀斯特土壤水分變化研究[A];中國地質(zhì)學(xué)會工程地質(zhì)專業(yè)委員會、貴州省巖石力學(xué)與工程學(xué)會2005年學(xué)術(shù)年會暨“巖溶·工程·環(huán)境”學(xué)術(shù)論壇論文集[C];2005年

10 韓奎學(xué);吳景峰;;土壤凝結(jié)水變化規(guī)律的初步探討[A];中國水利學(xué)會第四屆青年科技論壇論文集[C];2008年

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1 劉錕鋒;8月份降水較歷年同期偏少53%[N];青島日報;2009年

2 記者 張紅艷;我市喜降及時雨[N];菏澤日報;2008年

3 本報記者 裴興斌;快快行動抗旱保苗[N];寶雞日報;2010年

4 金泉才邋李學(xué)共 王力;我省大部地區(qū)土壤封凍前期墑情較好[N];青海日報;2008年

5 YMG記者 姜曉　通訊員 王廷利 孟令遠;今年土地“口干”人不渴[N];煙臺日報;2012年

6 本報記者 趙梅　通訊員 李宇;繁星在江淮大地上閃耀[N];中國水利報;2013年

7 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)教授 李洪文;保護性耕作：抗旱保墑效果明顯[N];科技日報;2009年

8 魯建民;土壤墑情如何？[N];酒泉日報;2009年

9 郝勁飛;融資 打井 精耕[N];農(nóng)民日報;2001年

10 YMG記者 姜曉　通訊員 張振學(xué) 孟令遠;我市農(nóng)作物旱情解除[N];煙臺日報;2011年

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1 武敏;遼西褐土溝灌侵蝕過程研究[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

2 馬玉瑩;精確測量土壤水的體積置換方法研究[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

3 成劍波;基于C/N調(diào)節(jié)的沼液灌溉土壤氮淋溶控制研究[D];西南大學(xué);2016年

4 孫宇瑞;非飽和土壤介電特性測量理論與方法的研究[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2000年

5 胡慶榮;含水含鹽土壤介電特性實驗研究及對雷達圖像的響應(yīng)分析[D];中國科學(xué)院研究生院（遙感應(yīng)用研究所）;2003年

6 李濤;西北旱區(qū)葡萄園土壤含水率與土壤屬性空間變異及其對產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

7 楊德軍;基于SPAC系統(tǒng)的土壤水動力學(xué)模型研究[D];浙江大學(xué);2009年

8 戚春華;干旱半干旱地區(qū)牧草噴灌均勻特性與管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化研究[D];北京林業(yè)大學(xué);2007年

9 郁曉慶;無線地下傳感器網(wǎng)絡(luò)電磁波在土壤介質(zhì)中的傳輸研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2013年

10 王敬賢;土壤中部分酚類污染物的光化學(xué)行為研究[D];大連理工大學(xué);2007年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王謙;陜西榆林樟子松林木生長與種子萌發(fā)規(guī)律研究[D];北京林業(yè)大學(xué);2015年

2 孫秀路;施肥條件下波涌灌溉田間水氮分布特性研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2015年

3 張廷強;水分在土壤—甘蔗連續(xù)體內(nèi)運移特征研究[D];河北工程大學(xué);2015年

4 張軍;番茄根系層分布與土壤水分變化區(qū)域間的關(guān)系研究[D];中國科學(xué)院研究生院（教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心）;2015年

5 張陽;基于無線地下傳感器的土壤含水率監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2015年

6 李占成;基于GPRS的土壤墑情遠程監(jiān)測系統(tǒng)研究[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

7 甘繼權(quán);營林用火對純毛竹林地土壤理化性質(zhì)的影響研究[D];江西農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

8 吳紅敏;柑橘園套種生草的氣象生態(tài)效應(yīng)研究[D];江西農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

9 陳溢;拖拉機行走、土壤底墑及耕作方式對四川丘陵旱地土壤特性和機播小麥生長的影響[D];四川農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

10 曹鼎峰;土壤含水率分布式光纖測量試驗研究[D];南京大學(xué);2014年

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